一种门极换流晶闸管故障检测电路及其方法技术

本发明专利技术提出一种门极换流晶闸管故障检测电路及其方法，检测电路包括：IGCT器件和与所述IGCT器件反向并联的第一二极管，其特征在于，所述IGCT器件的阳极

【技术实现步骤摘要】
一种门极换流晶闸管故障检测电路及其方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，特别涉及一种门极换流晶闸管故障检测电路及其方法。

技术介绍

[0002]门极换流晶闸管(IGCT、Integrated Gate
‑
Commutated Thyristor)器件故障时，因其不具有退饱和效应，难以关断过大的故障电流。因此，用于电压源变换器场景中，需要快速检测关断故障，及时闭锁设备，避免故障蔓延。目前有门极
‑
阴极电压检测，阳极
‑
阴极电压检测等方式，因其检测即时性差，对反并联二极管通流状态判断困难等，检测效果不理想。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出一种门极换流晶闸管故障检测电路，所述检测电路包括：IGCT器件和与所述IGCT器件反向并联的第一二极管，所述IGCT器件的阳极
‑
门极间设置关断检测单元，所述IGCT器件的门极
‑
阴极间设置驱动单元，所述关断检测单元与所述驱动单元连接。
[0004]进一步的，所述关断检测单元包括分压电路和比较电路，所述分压电路连接所述IGCT器件的阳极
‑
门极，所述比较电路连接所述驱动单元和所述分压电路。
[0005]进一步的，所述分压电路包括第一电阻和稳压管，所述比较电路包括比较器，所述比较器一端连接在所述第一电阻和稳压管之间，另一端连接所述驱动单元。
[0006]进一步的，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述比较电路包括比较器，所述比较器一端连接在所述第一电阻和第二电阻之间，另一端连接所述驱动单元。
[0007]进一步的，所述第一电阻根据最高母线电压和额定功率确定；
[0008]所述稳压管的稳定电压大于关断失败后阳极
‑
门极电压，小于驱动单元向门极
‑
阴极施加的关断电压。
[0009]进一步的，所述第二电阻根据最高母线电压、第一电阻阻值和检测电路的精度确定。
[0010]进一步的，所述检测电路还包括电感、第一电容、第二电容、电阻、第二二极管，其中，
[0011]第二电容一端与第二二极管负极连接，IGCT器件连接第二二极管正极和第二电容另一端，第一电容一端分别连接电感和电阻的一端，电感的另一端与电阻的另一端分别连接第二二极管的正极、负极，第一电容另一端与第二电容另一端连接。
[0012]本专利技术还提供一种门极换流晶闸管故障检测方法，通过在IGCT器件关断后检测阳极
‑
门极电压是否小于阙值判断关断是否发生故障，若关断检测单元检测到的阳极
‑
门极电压小于阙值，则判断关断发生故障。
[0013]进一步的，所述阙值大于关断失败后阳极
‑
门极电压，小于驱动单元向门极
‑
阴极
施加的关断电压。
[0014]本专利技术的门极换流晶闸管故障检测电路及其方法，通过检测IGCT器件阳极
‑
门极间的电压判断IGCT器件关断故障，具有检测电路简单，灵敏度高，实时性好等优点，能有效检测器件故障，实现对设备的保护；同时本专利技术的检测方法还能够对反向并联二极管的通流状态进行准确判断，提高检测效果。
[0015]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1示出了本专利技术实施例中的故障检测电路适用电路拓扑结构示意图；
[0018]图2示出了本专利技术实施例中的关断检测单元(第一电阻、第二电阻)结构示意图；
[0019]图3示出了本专利技术实施例中的关断检测单元(第一电阻、稳压管)结构示意图；
[0020]图4示出了本专利技术实施例中的故障检测方法流程示意图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本专利技术提出一种基于阳极
‑
门极电压电压检测的门极换流晶闸管器件故障检测电路，图1示出了本专利技术实施例中的故障检测电路适用电路拓扑结构示意图，图1中，检测电路包括：IGCT器件(T1、T2)和与所述IGCT器件反向并联的第一二极管(D1、D2)，IGCT器件的阳极
‑
门极间设置关断检测单元，所述IGCT器件的门极
‑
阴极间设置驱动单元，所述关断检测单元与所述驱动单元连接，检测电路还包括电感L
s
、第一电容、第二电容C
s
、电阻R
s
、第二二极管D
s
，其中，第二电容C
s
一端与第二二极管D
s
负极连接，IGCT器件(T1、T2)连接第二二极管D
s
正极和第二电容C
s
另一端，第一电容一端分别连接电感L
s
和电阻R
s
的一端，电感L
s
的另一端与电阻R
s
的另一端分别连接第二二极管D
s
的正极、负极，第一电容另一端与第二电容C
s
另一端连接。
[0023]本专利技术实施例中以T1的关断行为为例：
[0024]关断前IGCT通流的电流路径为：电流从电路下方不经过IGCT器件、第二电容C
s
，直接流经第一电容，流出第一电容的电流依次经过电感L
s
、IGCT器件流出，关断失败后电流路径不改变；关断成功后电流路径为：电流从电路下方经下方的第一二极管D2流出；关断前反并联二极管通流的电流路径为：电流从电路上方经过第一二极管D1流出，流出第一二极管D1的电流依次经过电感L
s
、第一电容直接流出，关断后无论成功失败，电流路径不改变；关断
前IGCT器件或是反并联二极管通流，由外部电路的电流方向决定，在设备运行中周期性重复。
[0025]由于IGCT器件通流时关断能量大，关断失败可能性显著更高，因此对该状态的关断失败进行检测，具体地，其故障检测的理论原理为：
[0026]IGCT器件关断前处于开通状态，此时，若IGCT通流，正常关断后电流转移至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种门极换流晶闸管故障检测电路，所述检测电路包括：IGCT器件和与所述IGCT器件反向并联的第一二极管，其特征在于，所述IGCT器件的阳极
‑
门极间设置关断检测单元，所述IGCT器件的门极
‑
阴极间设置驱动单元，所述关断检测单元与所述驱动单元连接。2.根据权利要求1所述的门极换流晶闸管故障检测电路，其特征在于，所述关断检测单元包括分压电路和比较电路，所述分压电路连接所述IGCT器件的阳极
‑
门极，所述比较电路连接所述驱动单元和所述分压电路。3.根据权利要求2所述的门极换流晶闸管故障检测电路，其特征在于，所述分压电路包括第一电阻和稳压管，所述比较电路包括比较器，所述比较器一端连接在所述第一电阻和稳压管之间，另一端连接所述驱动单元。4.根据权利要求2所述的门极换流晶闸管故障检测电路，其特征在于，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述比较电路包括比较器，所述比较器一端连接在所述第一电阻和第二电阻之间，另一端连接所述驱动单元。5.根据权利要求3所述的门极换流晶闸管故障检测电路，其特征在于，所述第一电阻根据最高母线电压和额定功率确定；所述稳压管的稳定电压大于关断失败后阳极
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐博进，赵彪，孙长平，白睿航，贾娜，陈政宇，郭明珠，余占清，周兴达，曾嵘，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：