大功率晶闸管并联均流试验台硬件电路设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

均流试验台是机车机务段进行主变流器均流试验的专用测试设备，通过该设备能够对变流器均流状况进行准确的试验，是保证机车安全运行的关键设备之一。电力机车均流试验台主要用于对在机务段或工厂检修后的电力机车主变流器进行均服均流性能指标的测试。由于电力机车主变流器输出电压较高、输出电电流较大，而电力半导体器件的耐压水平和负载能力难以满足要求，所以电力机车上主变流器常常需要利用半导器件的并联以提高变流器的耐压能力。机车是铁路列车运行的牵引动力，机车的正常运行直接关系到列车能否安全正点运行。根据铁道部和各个铁路局的有关规定，电力机车主变流器在电力机车工厂装车前和在机务段或检修厂进行检验后都必须进行各种试验，试验项目有：

1、 一般检查

2、 触发脉冲试验

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

大功率晶闸管并联使用时必须保证各并联支路的电流偏差在一定的范围之内，在产品中必须进行均流检测，本设计主要的内容是针对晶闸管的使用电流参数设计其均流试验电路。其主要的内容包括：

1、确定晶闸管均流检测的技术参数和技术方案

2、设计晶闸管整流柜的均流供电电路

3、设计晶闸管整流柜的均流试验控制电路

4、设计晶闸管整流柜的均流试验参数检测电路

2.2 研究目标

电力机车均流试验台主要用于对在机务段或工厂检修后的电力机

车主变流器进行均服均流性能指标的测试。由于电力机车主变流器输出电压较

高、输出电电流较大，而电力半导体器件的耐压水平和负载能力难以满足要求。

通过均流整流器的设计使各段电流达到均流的目标。

2.3 技术方案

为了建立均流测试环境，需要在整流器内部通过上千安培的电流，如果按照机车实际，直接给牵引电机供电，则需要几千千瓦的能量，这是不切实际的：既耗费大量能量，又不可能提供如此大的负载，还增加不安全因素。所以，我们设法模拟机车的实际环境进行均流试验时，直接在整流管两端或整流器输入端加上交流电压，将整流器的输出端短接，直接用整流器的内阻和线路上的阻抗来充当其负载，用最少的能量完成测试；进行均压测试时，则将整流管的输出端开路，在输入端加上交流高压，即可分别测量各管的均流情况。

进行均流试验时，在整流管两端加上交流电压，并逐步提升，当这个电压超过整流管的导通阈值后（一般这个阈值为每个串联整流元件0.45-0.55V左右），在整流管上开始出现电流，再逐步提升这个电压，电流也会增大，当电流增加到额定值时停止升压。这时需要提供电压不高（约十几伏）电流很大（几千安培）的交流电源。

如何提供这电源以及如何完成电流的测试成为试验台的关键技术，为此，设计了原理框图如下的均流试验台：

380V

1 试验台原理框图

由一台180kVA单相低压大电流变压器作为提升电流的电源，该变压器副边线圈输出电压0—24V，可以通过最大达6000A的电流。其原边输入则为0—650V。

另外一台4kVA单相升压变压器则作为提升电压用，其原边输入电压也是从0到650V，副边输出电压则为0—3000V。

为了给这两台变压器提供0—650V的可调电压，还需要一台150kVA的单相感应调压器，在其原边输入380V电压时，通过调节其内部的转子，可以使其输出电压从0V到650V进行平滑调整。

首先，由外部提供三相380V/150kVA的电源，这个电源首先进入强电控制柜，再由强电控制柜送入感应调压器。调压器输出可以通过控制柜选择进入低压大电流变压器。由低压大电流输出，直接连到主整流器上，即可测量其输出的电流参数。这些参数通过霍尔电量传感器和接口，进入微机的输入输出接口板。微机采集了这些数据信息，进行分析、计算即可得到均流测试结果。另外一个通道则是计算机控制通道。微机通过输入输出接口板和外部接口电路中的中间继电器，可以对强电控制柜进行控制，全自动完成从通电、升压、测量到降压、断电等全部测试过程。

均流整流通过各块模块的设计来实现，整流电路设计可通过上述方法来实现，均流试验台设计检测电路从而实现均流。同时实现微机检测系统硬件电路的设计，其中包括A/D转换电路，继电器驱动电路。均流检测电路原理框图如下:

3. 研究计划与安排

第1周：明确设计任务，确定设计的技术参数，查阅资料。

第2周：阅读技术资料，确定设计选型和技术方案。

第3周：完成开题报告。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 向龙,张胜发,姚国顺,陈丹. 直流电源模块并联动态均流技术方法研究[j]. 空军雷达学院学报. 2003(03)

[2] 张敏娟,尹斌. 开关电源均流技术[j]. 电工技术. 2004(08)

[3] 任爱芝. 基于最大电流方法的数字均流总线设计[j]. 火力与指挥控制. 2013(08)