專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種無(wú)功補(bǔ)償裝置的電容器投切領(lǐng)域，尤其是ー種觸發(fā)電流大、井能避免誤導(dǎo)通現(xiàn)象的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置。
背景技術(shù)：
無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備作為凈化電網(wǎng)的主要設(shè)備，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。隨著制造エ藝和應(yīng)用技術(shù)的成熟，晶閘管模塊被廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，為エ業(yè)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步和節(jié)約能源發(fā)揮了重大作用。尤其是由兩支反并聯(lián)晶閘管結(jié)構(gòu)的模塊組成的電子交流開(kāi)關(guān)，在エ業(yè)系統(tǒng)中大量使用。特別是將電子交流開(kāi)關(guān)用在電網(wǎng)的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置中替代機(jī)械式接觸器后，不但可以實(shí)現(xiàn)免維護(hù)，省去大量維修及更換工作量，避免了接觸電弧的產(chǎn)生，而且在電容器端電壓過(guò)零時(shí)投入補(bǔ)償電容，避免了沖擊電流的產(chǎn)生和瞬間電網(wǎng)電壓的 波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電容器的平穩(wěn)投入電網(wǎng)，延長(zhǎng)了電容器的使用壽命，大大地降低了故障發(fā)生率。隨著晶閘管模塊的廣泛應(yīng)用，其觸發(fā)控制裝置電路的設(shè)計(jì)問(wèn)題也隨之體現(xiàn)出來(lái)，傳統(tǒng)的脈沖變壓器觸發(fā)線路設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高、分立元件多、故障率高。所以在現(xiàn)場(chǎng)使用中急需可靠性高、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低的模塊化觸發(fā)電路，這樣的觸發(fā)電路必須具備產(chǎn)生一定的瞬時(shí)脈沖電流并具有電壓過(guò)零觸發(fā)的特點(diǎn)，故利用過(guò)零觸發(fā)特性的光電耦合器做驅(qū)動(dòng)電路的觸發(fā)模塊應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)有過(guò)零觸發(fā)光電耦合器的斷態(tài)電壓臨界上升率參數(shù)(dv/dt)比較低(只有600V/U S)，因而不可避免地在現(xiàn)場(chǎng)諧波比較大、環(huán)境惡劣的場(chǎng)合使用會(huì)給晶閘管ー個(gè)觸發(fā)脈沖，造成晶閘管瞬間誤導(dǎo)通現(xiàn)象。這種瞬間誤導(dǎo)通，不僅給連接的電容器造成損害，也給電網(wǎng)帶來(lái)電流沖擊，影響電網(wǎng)質(zhì)量，并且給晶閘管模塊帶來(lái)較大的浪涌電流沖擊。中國(guó)專(zhuān)利局于2007年5月9日公開(kāi)告了ー份CN2899235Y號(hào)專(zhuān)利，名稱(chēng)為晶閘管過(guò)零觸發(fā)裝置。電源與各電路電連接。晶閘管觸發(fā)電路分別和觸發(fā)鎖定電路、電壓過(guò)零檢測(cè)電路及晶閘管電連接。延時(shí)電路分別和觸發(fā)鎖定電路、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制器及接觸器電連接。觸發(fā)鎖定電路和電壓過(guò)零檢測(cè)電路電連接。電壓過(guò)零檢測(cè)電路與晶閘管電連接。但是該觸發(fā)裝置的斷態(tài)電壓臨界上升率參數(shù)比較低，容易發(fā)生誤導(dǎo)通的現(xiàn)象，在無(wú)功功率補(bǔ)償電容投切的過(guò)程中，由于電容在初始狀態(tài)時(shí)電阻趨近于零，而且還可能發(fā)生上電涌流損壞晶閘管模塊或者損壞晶閘管觸發(fā)電路，造成設(shè)備故障。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中電壓臨界上升率參數(shù)比較低，容易發(fā)生誤導(dǎo)通的現(xiàn)象，可能發(fā)生上電涌流損壞晶閘管模塊或者損壞晶閘管觸發(fā)電路，造成設(shè)備故障的缺陷，提供一種采用高電壓臨界上升率參數(shù)的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，提高了驅(qū)動(dòng)能力，且能有效避免晶閘管模塊在諧波較大場(chǎng)合的誤導(dǎo)通現(xiàn)象。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是ー種無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，包括接收控制信號(hào)的信號(hào)接收裝置及觸發(fā)后的觸發(fā)輸出裝置，無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置還包括與觸發(fā)輸出裝置相連的IGBT裝置、與IGBT裝置相連接的驅(qū)動(dòng)控制裝置及與驅(qū)動(dòng)控制裝置相連接的電壓過(guò)零檢測(cè)裝置，驅(qū)動(dòng)控制裝置與信號(hào)接收裝置相連接。采用大功率IGBT裝置作為門(mén)極驅(qū)動(dòng)器件，具有電壓上升率高和觸發(fā)功率大的特點(diǎn)，解決了采用帶有雙向晶閘管的隔離型光耦作為門(mén)極驅(qū)動(dòng)器件時(shí)由于電壓臨界上升率參數(shù)過(guò)低而產(chǎn)生的上電誤導(dǎo)通現(xiàn)象；電壓過(guò)零檢測(cè)裝置檢測(cè)IGBT裝置門(mén)極的電壓，從而完成過(guò)零觸發(fā)的條件檢測(cè)，并由驅(qū)動(dòng)控制裝置對(duì)IGBT裝置進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)IGBT裝置導(dǎo)通，為觸發(fā)輸出裝置提供ー個(gè)瞬時(shí)脈沖電流，使得晶閘管導(dǎo)通。作為優(yōu)選，IGBT裝置帶有齊納ニ極管保護(hù)，耐壓為1200-1600V，電流達(dá)8A，且IGBT裝置的電壓臨界上升率達(dá)5000V/US。此種規(guī)格的IGBT裝置具有電壓臨界上升率參數(shù)高和觸發(fā)功率大的特點(diǎn)，尤其適用于低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置晶閘管的驅(qū)動(dòng)。作為優(yōu)選，齊納ニ極管保護(hù)采用門(mén)極保護(hù)，兩穩(wěn)壓ニ極管反向串聯(lián)并使門(mén)極電壓鉗位在門(mén)極電壓范圍內(nèi)。作為優(yōu)選，IGBT裝置連接有過(guò)流保護(hù)裝置，過(guò)流保護(hù)裝置包括電阻和三極管，電阻的一端連接到三極管的基極和IGBT裝置發(fā)射極，三極管的集電極連接到IGBT裝置的門(mén)極，·三極管的發(fā)射極連接到電阻的另一端。當(dāng)電壓達(dá)到I. 3A吋，電阻兩端電壓達(dá)到三極管的基極門(mén)限電壓，三極管導(dǎo)通，從而將IGBT裝置門(mén)極電壓拉低至開(kāi)通電壓ー下，使IGBT裝置快速關(guān)閉，達(dá)到保護(hù)IGBT裝置以及整個(gè)觸發(fā)裝置的作用。作為優(yōu)選，信號(hào)接收裝置與驅(qū)動(dòng)控制裝置之間依次連接有輸入保護(hù)裝置和光電隔離裝置。輸入保護(hù)裝置限制了信號(hào)接收裝置的輸入電流不會(huì)過(guò)大，防止燒毀光電隔離裝置，光電隔離裝置起到抑制干擾作用。作為優(yōu)選，輸入保護(hù)裝置包括并聯(lián)的兩個(gè)ニ極管，兩ニ極管的正極與正極連接、負(fù)極與負(fù)極連接；正極與信號(hào)接收裝置相連，負(fù)極通過(guò)電阻與光電隔離裝置相連。兩個(gè)ニ極管并聯(lián)，能防止輸入電流反向，保護(hù)信號(hào)接收裝置。作為優(yōu)選，光電隔離裝置采用晶體管輸出型隔離光耦，晶體管輸出型隔離光耦的三極管的基極接由電阻和電容并聯(lián)成的干擾抑制電路。作為優(yōu)選，電壓過(guò)零檢測(cè)裝置包括兩個(gè)三極管和四個(gè)電阻，兩三極管的集電極與集電極相連、發(fā)射極與發(fā)射極相連，集電極與發(fā)射極之間連接有ー個(gè)電阻，一個(gè)三極管的集電極與基極之間連接有ー個(gè)電阻，另ー個(gè)三極管的基極與發(fā)射極之間連接有ー個(gè)電阻，兩三極管的基極之間連接有ー個(gè)電阻。電壓過(guò)零檢測(cè)裝置主要完成電壓過(guò)零檢測(cè)，電壓過(guò)零檢測(cè)主要靠電阻的分壓和三極管的開(kāi)關(guān)特性來(lái)完成，此處的電壓過(guò)零是ー個(gè)8V-12V的區(qū)間電壓，在380V的系統(tǒng)中，這個(gè)區(qū)間電壓很小，可以認(rèn)為是過(guò)零觸發(fā)。作為優(yōu)選，驅(qū)動(dòng)控制裝置連接有電壓轉(zhuǎn)換電路，電壓轉(zhuǎn)換電路采用整流橋堆堆驅(qū)動(dòng)控制裝置進(jìn)行供電。經(jīng)過(guò)整流橋堆整流后的電壓為驅(qū)動(dòng)控制裝置提供電壓。作為優(yōu)選，電壓轉(zhuǎn)換電路連接有諧波吸收電路，諧波吸收電路為由電阻和電容串聯(lián)而成阻容吸收電路。諧波吸收電路用于吸收晶閘管兩端的諧波，防止諧波使觸發(fā)電路誤導(dǎo)通或者損壞觸發(fā)電路及晶閘管模塊。本實(shí)用新型的有益效果是采用IGBT裝置作為驅(qū)動(dòng)元件，提高電壓臨界上升率參數(shù)和觸發(fā)功率，避免晶閘管模塊在諧波較大場(chǎng)合的誤導(dǎo)通現(xiàn)象；保證晶閘管的觸發(fā)電流和開(kāi)通時(shí)間，減小諧波污染，確保電容器投切裝置安全、可靠。
圖I是本實(shí)用新型ー種原理框圖；圖2是本實(shí)用新型ー種觸發(fā)電路原理圖；圖中1、信號(hào)接收裝置，2、輸入保 護(hù)裝置，3、光電隔離裝置，4、驅(qū)動(dòng)控制裝置，5、電壓過(guò)零檢測(cè)裝置，6、電壓轉(zhuǎn)換電路，7、諧波吸收電路，8、觸發(fā)輸出裝置，9、IGBT裝置，10、干擾抑制電路，11、過(guò)流保護(hù)裝置。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)ー步具體的說(shuō)明。實(shí)施例ー種無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置(參見(jiàn)附圖1)，包括IGBT裝置9，IGBT裝置連接驅(qū)動(dòng)控制裝置7、干擾抑制電路10、過(guò)流保護(hù)裝置11、觸發(fā)輸出裝置8。驅(qū)動(dòng)控制裝置連接光電隔離裝置3和電壓過(guò)零檢測(cè)裝置5，光電隔離裝置連接輸入保護(hù)裝置2，輸入保護(hù)裝置連接信號(hào)接收裝置1，電壓過(guò)零檢測(cè)裝置連接電壓轉(zhuǎn)換電路6，電壓轉(zhuǎn)換電路連接諧波吸收電路7。信號(hào)接收裝置與武功補(bǔ)償控制器對(duì)接，接收控制器發(fā)出的控制信號(hào)，信號(hào)接收裝置具有兩個(gè)引腳，分別為引腳I和引腳2。無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置的電路圖為(參見(jiàn)附圖2):IGBT裝置選用帶有齊納ニ極管保護(hù)、1200V-1600V耐壓、電流達(dá)到8A的IGBT裝置，電壓臨界上升率為5000 V/US，采用門(mén)極保護(hù)，兩穩(wěn)壓ニ極管反向串聯(lián)并使門(mén)極電壓鉗位在門(mén)極電壓范圍內(nèi)。輸入保護(hù)裝置包括并聯(lián)的兩個(gè)ニ極管，分別為Dl ニ極管和D2 ニ極管，Dl的正極與信號(hào)接收裝置的引腳I相連，D2的正極與信號(hào)接收裝置的引腳2相連，Dl的負(fù)極與D2的負(fù)極相連，該負(fù)極連接Rl電阻。光電隔離裝置選用晶體管輸出型隔離器件Ul，Ul的引腳I與Rl相連，Ul的引腳2與信號(hào)接收裝置的引腳2相連。干擾抑制電路包括并聯(lián)的R2電阻和Cl電容。Ul的三極管的基極接干擾抑制電路，干擾抑制電路的另一端接Ul的引腳4，也就是三極管的發(fā)射扱。Ul的引腳5接R3電阻，R3電阻接Ql三極管的基板，Ql的基極與集電極之間連接串聯(lián)的R4電阻和R5電阻，Ql的集電極與發(fā)射極之間連接R6電阻。電壓過(guò)零檢測(cè)裝置由R5電阻、R6電阻、R7電阻、R8電阻、Ql三極管和Q2三極管組成。Ql的發(fā)射極與集電極之間還連接有串聯(lián)的R5電阻、R7電阻和R8電阻，R5電阻、R7電阻和R8電阻串聯(lián)后與R6電阻并聯(lián)，R8電阻并聯(lián)D3 ニ極管極管，D3 ニ極管的正極接Ql的發(fā)射扱。Ql的集電極與發(fā)射極之間還皆有Q2三極管，集電極與集電極相連，發(fā)射極與發(fā)射極相連，Q2的基極與D3的負(fù)極相接。Ql的集電極與發(fā)射極之間接有D4 ニ極管和D5 ニ極管，D4 ニ極管和D5 ニ極管的負(fù)極相対。Ql的集電極與發(fā)射極之間還連接有Q4三極管，集電極接集電極，發(fā)射極接發(fā)射極，Q4的基極串聯(lián)R9電阻后與Ql的發(fā)射極相接。IGBT裝置的集電極串聯(lián)R4電阻后接Ql的基板，IGBT裝置的門(mén)極接Ql的集電極，IGBT裝置的發(fā)射極串聯(lián)R9電阻后接Ql的發(fā)射扱。此處的電壓過(guò)零是ー個(gè)8V-12V的區(qū)間電壓，在380V系統(tǒng)中，R5電阻、R6電阻、Ql及IGBT裝置Q3組成電壓下限8V檢測(cè)，R7電阻、R8電阻、Q2及Q3組成電壓上限12V檢測(cè)。電壓轉(zhuǎn)換電路采用D6整流橋堆，耐壓值為1000V以上，整流后f點(diǎn)電壓相對(duì)m點(diǎn)電壓永遠(yuǎn)為正。D6的3端接IGBT裝置的集電極，D6的I端接Ql的發(fā)射扱，D6的4端串聯(lián)RlO電阻后接觸發(fā)輸出裝置的引腳1，D6的4端接觸發(fā)輸出裝置的引腳2，D6的2端串聯(lián)Rll電阻后接觸發(fā)輸出裝置的引腳4，D6的2端接觸發(fā)輸出裝置的引腳3。觸發(fā)輸出裝置的引腳I與引腳4之間連接有諧波吸收電路，諧波吸收電路包括串聯(lián)的R12電阻和C2電容，R12電阻與C2電容串聯(lián)后與R13電阻并聯(lián)，R12選取20歐姆，功率為8W，C2選取0. 33uF，耐壓值為800V的交流電容。R9為采樣電阻，R9與Q4三極管組成了 IGBT裝置的過(guò)流保護(hù)裝置，R9阻值為0. 47歐姆，當(dāng)IGBT裝置電輸出電流達(dá)到I. 3A吋，Q4的基級(jí)電壓上升為0. 6V，達(dá)到三極管的導(dǎo)通電壓，則三極管集電極電壓被拉低，IGBT裝置停止工作，即可達(dá)到過(guò)流保護(hù)的目的。當(dāng)晶閘管截止時(shí)，其兩端電壓為電網(wǎng)電壓，波形為正弦波，經(jīng)過(guò)D6整流后f點(diǎn)電壓為正，m點(diǎn)電壓為0V，波形為頻率加倍的半正弦波，此時(shí)在Pl端輸入控制信號(hào)，Ul光耦エ作，其5腳的電壓與4腳的電壓相當(dāng)，即為0V，a點(diǎn)電壓為0V，那么Ql三極管沒(méi)有偏置電壓，Ql截止，則b點(diǎn)電壓即為R5和R6的分壓，當(dāng)f點(diǎn)電壓為8V時(shí)，那么b點(diǎn)電壓為6V，則IGBT裝置門(mén)級(jí)電壓為6V，可使IGBT裝置導(dǎo)通。當(dāng)f點(diǎn)電壓高至12V以上時(shí)，通過(guò)R7和R8分壓，那么c點(diǎn)電壓達(dá)到三極管Q2的偏置電壓，使得Q2三極管導(dǎo)通，那么IGBT裝置的門(mén)級(jí)d點(diǎn)電壓再次被拉為0V，IGBT裝置截止，所以在系統(tǒng)電壓8V上升為12V的時(shí)候，IGBT裝置導(dǎo)通，為后面的輸出端即晶閘管的控制端提供了一個(gè)瞬時(shí)脈沖電流，使得晶閘管導(dǎo)通。 以上所述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一種較佳方案，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求1.ー種無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，包括接收控制信號(hào)的信號(hào)接收裝置及觸發(fā)后的觸發(fā)輸出裝置，其特征在于無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置還包括與觸發(fā)輸出裝置相連的IGBT裝置、與IGBT裝置相連接的驅(qū)動(dòng)控制裝置及與驅(qū)動(dòng)控制裝置相連接的電壓過(guò)零檢測(cè)裝置，驅(qū)動(dòng)控制裝置與信號(hào)接收裝置相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，其特征在于IGBT裝置帶有齊納ニ極管保護(hù)，耐壓為1200-1600V，電流達(dá)8A，且IGBT裝置的電壓臨界上升率達(dá)5000V/US。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，其特征在于齊納ニ極管保護(hù)采用門(mén)極保護(hù)，兩穩(wěn)壓ニ極管反向串聯(lián)并使門(mén)極電壓鉗位在門(mén)極電壓范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，其特征在于IGBT裝置連接有過(guò)流保護(hù)裝置，過(guò)流保護(hù)裝置包括電阻和三極管，電阻的一端連接到三極管的基極和IGBT裝置發(fā)射極，三極管的集電極連接到IGBT裝置的門(mén)極，三極管的發(fā)射極連接到電阻的另ー端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，其特征在于信號(hào)接收裝置與驅(qū)動(dòng)控制裝置之間依次連接有輸入保護(hù)裝置和光電隔離裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，其特征在于輸入保護(hù)裝置包括并聯(lián)的兩個(gè)ニ極管，兩ニ極管的正極與正極連接、負(fù)極與負(fù)極連接；正極與信號(hào)接收裝置相連，負(fù)極通過(guò)電阻與光電隔離裝置相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，其特征在于光電隔離裝置采用晶體管輸出型隔離光耦，晶體管輸出型隔離光耦的三極管的基極接由電阻和電容并聯(lián)成的干擾抑制電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，其特征在于電壓過(guò)零檢測(cè)裝置包括兩個(gè)三極管和四個(gè)電阻，兩三極管的集電極與集電極相連、發(fā)射極與發(fā)射極相連，集電極與發(fā)射極之間連接有ー個(gè)電阻，一個(gè)三極管的集電極與基極之間連接有ー個(gè)電阻，另ー個(gè)三極管的基極與發(fā)射極之間連接有ー個(gè)電阻，兩三極管的基極之間連接有ー個(gè)電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)控制裝置連接有電壓轉(zhuǎn)換電路，電壓轉(zhuǎn)換電路采用整流橋堆堆驅(qū)動(dòng)控制裝置進(jìn)行供電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，其特征在于電壓轉(zhuǎn)換電路連接有諧波吸收電路，諧波吸收電路為由電阻和電容串聯(lián)而成阻容吸收電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電壓臨界上升率參數(shù)比較低，容易發(fā)生誤導(dǎo)通的現(xiàn)象，可能發(fā)生上電涌流損壞晶閘管模塊或者損壞晶閘管觸發(fā)電路，造成設(shè)備故障的缺陷，包括接收控制信號(hào)的信號(hào)接收裝置及觸發(fā)后的觸發(fā)輸出裝置，無(wú)功補(bǔ)償觸發(fā)裝置還包括與觸發(fā)輸出裝置相連的IGBT裝置、與IGBT裝置相連接的驅(qū)動(dòng)控制裝置及與驅(qū)動(dòng)控制裝置相連接的電壓過(guò)零檢測(cè)裝置，驅(qū)動(dòng)控制裝置與信號(hào)接收裝置相連接。采用IGBT裝置作為驅(qū)動(dòng)元件，提高電壓臨界上升率參數(shù)和觸發(fā)功率，避免晶閘管模塊在諧波較大場(chǎng)合的誤導(dǎo)通現(xiàn)象；保證晶閘管的觸發(fā)電流和開(kāi)通時(shí)間，減小諧波污染，確保電容器投切裝置安全、可靠。
文檔編號(hào)H02H3/08GK202513577SQ20112047029
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者孫新年, 程柏林, 趙強(qiáng)先, 雷鵬濤 申請(qǐng)人:杭州銀湖電氣設(shè)備有限公司