一种换流阀用晶闸管电压耐受特性分析方法技术

本发明专利技术公开了一种换流阀用晶闸管电压耐受特性分析方法。该模型基于傅里叶分析理论，建立晶闸管时域ｄｕ／ｄｔ耐受能力与频域冲击电气强度之间的映射关系，模型的有效性不依赖于具体的冲击电压形式，可以在操作冲击、雷电冲击、陡波冲击等冲击电压宽频范围内实现准确的定量分析；同时避免了高频信号ｄｕ／ｄｔ数值计算，从而降低了分析的误差；为换流阀中避雷器、饱和电抗器和晶闸管等元器件的非线性匹配建立了理论依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子、电力系统领域，具体涉及。
技术介绍
直流换流阀在运行工况和试验工况中需要承受操作冲击、雷电冲击、陡波冲击等 过电压的作用，这些形式的激励源一般都具有较高的电压变化率(du/dt)，对换流阀中晶闸 管的安全运行带来威胁。研究表明，在晶闸管阳极处于开路状态下，阳极与阴极间施加迅速 上升的电压时，器件有可能在比它正向转折电压低得多的电压下导通。引起这种误触发导 通的原因是晶闸管PN结是一个电容，当具有一定的电压上升率du/dt的电压施加在晶闸管 阳极与阴极之间时，促使产生向结电容充电的充电电流，它与门极触发电流具有相同的作 用，因此会造成晶闸管误触发导通。因此在换流阀的系统设计中，需要设置饱和电抗器、阻尼电阻、阻尼电容等设备来 保护晶闸管，确保其在各种冲击电压作用下不会误触发导通。晶闸管du/dt的耐受能力由 其本身的物理特性所决定，在工程应用中，由晶闸管制造商测试获得，往往以U (t) du/ dt(t)函数关系的形式给出；晶闸管在换流阀系统中承受的冲击电压往往具有一定的随机 性，学术界为了研究的可操作性以国际标准的型式提出了典型时域波形，但工程性的描述 往往给出一定频率范围内的冲击电压强度，这种时域与频域的差异性造成了给换流阀的电 气设计带来了困难。
技术实现思路
本专利技术提供了。该模型基于傅里叶分 析理论，建立晶闸管时域du/dt耐受能力与频域冲击电气强度之间的映射关系，模型的有 效性不依赖于具体的冲击电压形式，可以在操作冲击、雷电冲击、陡波冲击等冲击电压宽频 范围内实现准确的定量分析；同时避免了高频信号du/dt数值计算，从而降低了分析的误 差；为换流阀中避雷器、饱和电抗器和晶闸管等元器件的非线性匹配建立了理论依据。依据本专利技术的，包括以下步骤(1)获取晶闸管的端间电压变化率du/dt的耐受能力曲线，作为模型分析的输入 条件，由晶闸管制造商通过实际测量得到，晶闸管的端间电压变化率du/dt的耐受能力曲 线图形的含义为在某一固定的端间电压变化率du/dt水平下，晶闸管可以耐受的最高的电 压值；(2)确定晶闸管的电压峰值upk、晶闸管的电压变化率峰值du/dtpk与频率f之间的 映射关系，由傅里叶变换可知，任意形式的激励源均可用有限个不同频率的正弦波叠加表 示，设某一频率下的正弦激励如下式所示Uf = Uf sin (2 π ft)(1)duf/dt = 2 π fUfcos (2 π ft)(2)由上述两式可知权利要求1. 一种换流阀用晶间管电压耐受特性分析方法，其特征在于包括以下步骤(1)获取晶闸管的端间电压变化率du/dt的耐受能力曲线，作为模型分析的输入条件， 由晶闸管制造商通过实际测量得到，晶闸管的端间电压变化率du/dt的耐受能力曲线图形 的含义为在某一固定的端间电压变化率du/dt水平下，晶闸管可以耐受的最高的电压值；(2)确定晶闸管的电压峰值upk、晶闸管的电压变化率峰值du/dtpk与频率f之间的映射 关系，由傅里叶变换可知，任意形式的激励源均可用有限个不同频率的正弦波叠加表示，设 某一频率下的正弦激励如下式所示全文摘要本专利技术公开了。该模型基于傅里叶分析理论，建立晶闸管时域du/dt耐受能力与频域冲击电气强度之间的映射关系，模型的有效性不依赖于具体的冲击电压形式，可以在操作冲击、雷电冲击、陡波冲击等冲击电压宽频范围内实现准确的定量分析；同时避免了高频信号du/dt数值计算，从而降低了分析的误差；为换流阀中避雷器、饱和电抗器和晶闸管等元器件的非线性匹配建立了理论依据。文档编号G01R31/12GK102073002SQ20101053966公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月11日 优先权日2010年11月11日专利技术者刘杰, 查鲲鹏, 汤广福, 魏晓光 申请人:中国电力科学研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换流阀用晶闸管电压耐受特性分析方法，其特征在于包括以下步骤：（１）获取晶闸管的端间电压变化率ｄｕ／ｄｔ的耐受能力曲线，作为模型分析的输入条件，由晶闸管制造商通过实际测量得到，晶闸管的端间电压变化率ｄｕ／ｄｔ的耐受能力曲线图形的含义为在某一固定的端间电压变化率ｄｕ／ｄｔ水平下，晶闸管可以耐受的最高的电压值；（２）确定晶闸管的电压峰值ｕ↓［ｐｋ］、晶闸管的电压变化率峰值ｄｕ／ｄｔ↓［ｐｋ］与频率ｆ之间的映射关系，由傅里叶变换可知，任意形式的激励源均可用有限个不同频率的正弦波叠加表示，设某一频率下的正弦激励如下式所示：ｕ↓［ｆ］＝Ｕ↓［ｆ］ｓｉｎ（２πｆｔ）（１）ｄｕ↓［ｆ］／ｄｔ＝２πｆＵ↓［ｆ］ｃｏｓ（２πｆｔ）（２）由上述两式可知：ｕ↓［ｆ］｜↓［ｐｋ］一／ｄｕ↓［ｆ］／ｄｔ｜↓［ｐｋ］＝Ｕ↓［ｆ］／２πｆＵ↓［ｆ］（３）由上式可知，频率与电压峰值以及电压变化率峰值的关系为：ｆ＝ｄｕ↓［ｆ］／ｄｔ｜↓［ｐｋ］／２πｕ↓［ｆ］｜↓［ｐｋ］（４）（３）建立晶闸管电压耐受能力与频率的函数关系；在晶闸管ｄｕ／ｄｔ耐受能力曲线中，依次读取各个点（ｕ↓［ｆ１］，ｄｕ↓［ｆ１］／ｄｔ），（ｕ↓［ｆ２］，ｄｕ↓［ｆ２］／ｄｔ），（ｕ↓［ｆ３］，ｄｕ↓［ｆ３］／ｄｔ）……，代入公式（４）中可求得频率值，从而得到有限个（ｆ↓［１］，ｕ↓［ｆ１］），（ｆ↓［２］，ｕ↓［ｆ２］），（ｆ↓［３］，ｕ↓［ｆ３］）映射对，采用插值拟合即可得到不同频率下晶闸管电压耐受能力，记为ｕ↓［ｆｗ］＝ｙ（ｆ）；（４）获取换流阀系统承受的操作冲击、雷电冲击和陡波冲击下的电气强度，冲击电气强度由电力系统仿真分析得出，记作ｕ↓［ｆｉ］；（５）在换流阀应用中，晶闸管与饱和电抗器串联使用，根据晶闸管和电抗器分压关系，可知晶闸管实际承受的电压值：ｕ↓［ｆｐ］＝Ｚ↓［ｔ］／（Ｚ↓［ｔ］＋Ｚ↓［ｓ］）ｕ↓［ｆｉ］（５）式中Ｚ↓［ｔ］和Ｚ↓［ｓ］分别表示晶闸管和饱和电抗器的网络函数，若计算结果为ｕ↓［ｆｐ］＜ｕ↓［ｆｗ］，则证明晶闸管是安全的，否则就需要调整饱和电抗器的设计，提高饱和电抗器的分压。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，汤广福，查鲲鹏，魏晓光，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：11