摘 要

本文设计的串联晶闸管均压试验台主要用于对电力机车主变流器整流电路串联支路中各整流管的均压状况进行准确试验，它能够保证电力机车整流柜在检修后主要功率器件的晶闸管和二极管串联后的分压参数的一致性，是电力机车检修运用的关键设备之一。

本文通过对电力机车整流柜中整流主电路的整流元件——晶闸管和二极管的电路和参数的研究，提出了针对整流柜整流主电路二极管或晶闸管串联支路各二极管或晶闸管的均压参数检测的技术方案，包括整流柜均压试验电压的产生电路、均压试验的参数检测电路和均压试验的手动/自动控制电路的设计。

均压试验控制中采用了工业中广泛应用的PLC对试验过程的电路上电、电压升压和电路断电过程的控制；采用工业控制计算机和数据采集卡对均压试验过程中整流桥臂中各支路串联功率二极管或晶闸管两端的电压进行检测。利用MCGS组态软件编写试验过程控制界面，并对检测数据进行分析给出试验报表。

关键词：串联均压检测；试验台；晶闸管；二极管

Abstract

In this paper, the design of series thyristor voltage test rig is mainly used for main converter of electric locomotive rectifier circuit series branch in the rectifier voltage of accurate test, it can ensure consistency of the electric locomotive rectifier in the maintenance of the main power devices thyristors and diodes in series of pressure parameters, is one of the key equipment in the use of electric locomotive overhaul.

Through this on electric locomotive rectifier rectifier main circuit of the rectifying elements -- a study of the circuit and parameters of the diode and thyristor is presented in this paper, for rectifying cabinet main circuit diode or thyristor tube series branch of the diode or thyristor voltage parameter detection technology of case, including rectifier voltage test voltage generating circuit, voltage test of parameter detection circuit and voltage test manual / automatic control circuit design.

Voltage test control using the PLC is widely used in industry to power test circuit, voltage and power circuit process control. The industrial control computer and data acquisition card of pressure test in the process of rectification bridge arm of each branch series power diode or thyristor tube at both ends of the voltage detection. Using MCGS configuration software to write test process control interface, and analysis of test data with test report is given.

Key words: Series equal pressure test; test bench; thyristor; diode

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景、目的及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3 研究内容和预期目标 1

1.3.1研究内容 1

1.3.2预期目标 2

第2章 电力机车整流柜介绍 3

2.1整流柜的组成和检修 3

2.1.1整流柜的组成 3

2.1.2整流柜的检修 4

2.2整流柜的功能 5

2.3使用整流装置的注意事项 5

第3章 晶闸管的结构和在整流装置中的应用 6

3.1晶闸管的定义、分类、结构和工作原理 6

3.1.1晶闸管的定义、分类和结构 6

3.1.2晶闸管的工作原理 6

3.2晶闸管的伏安特性、主要参数和选用 7

3.2.1晶闸管的伏安特性曲线 7

3.2.2晶闸管的主要参数和选用 7

3.3在整流装置中的应用 7

3.3.1整流装置的均压功能 7

3.3.2整流装置的过电压保护功能 8

3.3.3晶闸管在整流装置中对/的保护功能分析 8

第4章 试验台主电路和PLC控制电路设计 9

4.1均压试验台硬件电路总体方案设计 9

4.2试验台主电路部分设计 9

4.2.1均压试验台测试原理和方案设计 9

4.2.2强电控制电路原理图 10

4.3PLC控制电路部分 12

4.3.1PLC控制电路设计 12

4.3.2PLC的选型 16

4.4均压模块电路设计 16

4.4.1晶闸管电压参数介绍 16

4.4.2晶闸管选择及电路设计 17

第5章 均压试验台电压检测电路设计 19

5.1霍尔电压传感器选型 19

5.2均压试验参数检测电路设计 21

5.2.1均压试验检测参数电路 21

5.2.2数据采集卡简介和选型 22

5.3经济性和环保性分析 23

第6章 结论 25

参考文献 26

附录 27

致 谢 28

第1章 绪论

1.1研究背景、目的及意义

中国经济持续快发展,使交通运输尤其是陆路运输的压力不断加大。而电力机车作为陆路运输的主要载体之一，其质量与性能的好坏对我国的陆路运输能力有着不容忽视的影响。按照我国铁道部的相关规定，电力机车的主变流器在装车前以及机务段或检修厂检修后都必须要预先进行均压测试，测试通过后才会被允许装车运行。均压试验台一般被用来对处于机务段的电力机车的主变流器进行均压试验，是这方面的专用测试设备。它能对变流器的均压状况进行准确试验，是保障机车安全行驶的关键设备之一。因此，要保障机车的安全运行，必须要保证均压试验台的性能。做好均压试验台硬件电路部分的设计，可以在很大程度上保证均压试验台的性能和可靠度，由此可以经过测试得到精确可靠的均压系数，从而指导电力机车的使用和运行，对于我国电力机车的安全运输和人民生命财产安全都有着不容忽视的意义。

本次设计就是要针对电力机车整流柜设计其均压试验时要用到的均压试验台的硬件电路部分。通过对均压试验台硬件电路部分的设计，加深对均压试验台硬件电路结构的理解和认识，同时希望通过本次设计过程进一步了解均压试验台对于电力机车正常运行的重要性。

1.2国内外研究现状

晶闸管作为电力电子器件的代表，自1955年由美国的一家电气方面的公司研发出世上第一个晶闸管产品以来，国内外对于晶闸管的研发取得了长足的进展。最开始生产出来的晶闸管存在一定缺陷，然而从20世纪70年代中后期开始，一种叫做关断晶闸管的新型产品诞生，其技术也逐渐成熟，这有效弥补了普通晶闸管长期存在的不足，使以晶闸管为代表的电力电子器件取得了跨时代的发展，顺利过渡到全控型时代。到了现在，原有的晶闸管产品早已不仅仅是指普通晶闸管了，它已经发展成为包括以单向型、双向型、快速型、逆导型、可关断型和光控型等晶闸管为典型代表的产品系列。并凭借其以小电压控制大电压，并且效率高、体积小、功耗低、开关迅速等优点，广泛应用于可控整流、无触点开关等方面。

1.3 研究内容和预期目标

1.3.1研究内容

本次设计的均压试验的硬件电路，是保障均压试验最关键的部分。整个硬件电路包括均压试验过程中整流柜整流电路高压电源电路部分，各串联晶闸管和二极管的阳极和阴极间电压的检测电路部分和试验过程的控制电路部分。