專利名稱：基于tc797a的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)功補(bǔ)償裝置的磁控電抗器的控制領(lǐng)域，尤其是一種大容量、高電壓磁控電抗器的控制觸發(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)。磁控電抗器(magnetically controlled reactor)全稱磁閥式可控電抗器,簡(jiǎn)稱MCR,配合高壓電容器組成的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置成為電力行業(yè)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕夹g(shù)方案。由于電力系統(tǒng)的需求，可控電抗器一直以來(lái)就是一個(gè)研究熱點(diǎn)，所以借助直流控制的磁飽和型可控電抗器得到了推廣和應(yīng)用，通過(guò)改變勵(lì)磁改變電抗器的磁飽和度，從而達(dá)到平滑調(diào)節(jié)無(wú)功輸出的目的。它比一般的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備具有更多的作用。對(duì)電網(wǎng)而言，可以提高功率因素，降低網(wǎng)損，提高阻尼極限，提高輸電線路的傳輸能力，提高電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定能力。對(duì)用戶而言，可以穩(wěn)定端電壓，防止電壓過(guò)高或過(guò)低，提高設(shè)備使用壽命，可以消除諧波污染，提高系統(tǒng)安全系數(shù)，降低系統(tǒng)損耗，可以提高功率因素，可以使功率因素提高到0.9-0.99的要求，節(jié)省電費(fèi)開(kāi)支?？煽毓枰卜Q晶閘管是一種非常重要的功率器件，具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，并且具有導(dǎo)通過(guò)程可以控制，所以是可控電抗器的主要控制元件，通過(guò)控制器可控硅的導(dǎo)通角，實(shí)現(xiàn)控制可控電抗器的勵(lì)磁電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制電抗器的磁飽和度，實(shí)現(xiàn)感性無(wú)功的連續(xù)輸出?？煽毓璧膶?dǎo)通和關(guān)斷的條件是:當(dāng)陽(yáng)極電位高于陰極電位且控制極有足夠的正向電壓和電流時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)從關(guān)斷到導(dǎo)通，陽(yáng)極電位低于陰極電位或陽(yáng)極電流小于維持電流時(shí)，可控硅便從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷。觸發(fā)脈沖是可控硅導(dǎo)通的必要條件之一，其質(zhì)量將直接對(duì)可控硅的工作情況和性能造成影響。對(duì)于可控硅變 流裝置的主電路，對(duì)門極觸發(fā)電路的要求是觸發(fā)脈沖有足夠的功率，觸發(fā)脈沖的電壓和電流大于可控硅要求的數(shù)值，并留有一定的余量，觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)能在規(guī)定的相位內(nèi)移動(dòng)，觸發(fā)脈沖與可控硅的主電路電源必須同步，兩者頻率必須一致，而且要有固定的相位關(guān)系，使每一周期都能在同樣的相位上觸發(fā)，觸發(fā)的波形要符合要求。目前采用的觸發(fā)方式有由眾多分立元件構(gòu)成的移相觸發(fā)電路和由專用觸發(fā)芯片構(gòu)成的移相觸發(fā)電路。由分立元件構(gòu)成的移相觸發(fā)電路主要包括同步電壓調(diào)理電路，鎖相電路，脈沖產(chǎn)生電路，脈沖放大電路，由于其所用的元件多，鎖相不理想等原因，穩(wěn)定性較差，抗干擾性差。由專用的集成電路KC (KJ)系列或TCA785可控硅集成觸發(fā)電路，使用時(shí)必須要雙電源供電，并且具有功耗大，積分電容電阻要求高，三相同時(shí)使用容易導(dǎo)致各自相位的不對(duì)稱等缺點(diǎn)，故也存在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性差，抗干擾性差的特性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，包括同步信號(hào)處理模塊，移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊，三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊，脈沖信號(hào)隔離放大模塊，以及15V電壓穩(wěn)壓模塊，所述移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊包括移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置、時(shí)基振蕩裝置、積分電容裝置、啟動(dòng)復(fù)位裝置和脈沖靜止裝置。進(jìn)一步的，所述移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置由TC797A芯片構(gòu)成。進(jìn)一步，所述同步信號(hào)處理模塊包括同步信號(hào)降壓調(diào)理裝置、同步信號(hào)濾波裝置和同步信號(hào)電壓抬升裝置。進(jìn)一步的，所述同步信號(hào)降壓調(diào)理裝置為三相同步電源變壓器SPT-5014-02。進(jìn)一步,所述三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊包括相序檢測(cè)缺相判斷裝置、缺相指示報(bào)警裝置、相序正序指示裝置、反序指示報(bào)警裝置、以及積分電容裝置和同步電壓分壓網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步的，所述缺相報(bào)警裝置由限流電阻和紅色指示燈組成，所述相序指示報(bào)警裝置由限流電阻和綠色紅色指示燈及蜂鳴器組成。進(jìn)一步的，所述相序檢測(cè)缺相判斷裝置由TC783A芯片構(gòu)成。進(jìn)一步的，所述脈沖信號(hào)隔離放大模塊包括脈沖放大裝置和光耦隔離裝置。進(jìn)一步的，所述15V電壓穩(wěn)壓模塊將外部提供的+24V直流電降壓為+15V直流電供所述移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊，三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊使用。本發(fā)明的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置采用三相同步變壓器，及單相同步三相數(shù)字觸發(fā)電路TC797A和三相缺相、相序檢測(cè)電路TC783A等元件完成了新型磁控電抗器控制觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)，本控制觸發(fā)裝置相位控制精度高，三相不均衡性小，抗干擾性強(qiáng)，控制簡(jiǎn)單，同時(shí)具備三相電壓相序判斷和缺相檢測(cè)報(bào)警功能，保證了磁控電抗器能夠穩(wěn)定運(yùn)行，輸出電流控制精確。保證了設(shè)備在安裝使用時(shí)相序的判斷，不會(huì)因?yàn)橄嘈虻腻e(cuò)誤導(dǎo)致設(shè)備的故障。


圖1是本發(fā)明的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2是同步信號(hào)處理模塊的結(jié)構(gòu)示意 圖3是移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊的結(jié)構(gòu)示意 圖4是三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊的結(jié)構(gòu)示意 圖5是脈沖信號(hào)隔離放大模塊的結(jié)構(gòu)示意 圖6是15V電壓穩(wěn)壓模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，包括同步信號(hào)處理模塊I,移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊2，三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊3，脈沖信號(hào)隔離放大模塊4，以及15V電壓穩(wěn)壓模塊5。本發(fā)明的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)電路的工作原理如下:
①首先是控制器系統(tǒng)進(jìn)來(lái)的100V交流同步信號(hào)，經(jīng)過(guò)同步信號(hào)處理模塊I處理得到相對(duì)干凈的正弦信號(hào)，然后將此正弦信號(hào)做電平抬升，使得±15V的正弦變?yōu)?-15V的正弦信號(hào)同步信號(hào)。
②其次是移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊2適用于50HZ的單相同步三相數(shù)字觸發(fā)電路，只用單同步生成單鋸齒波，由于采用了晶振作為時(shí)基和數(shù)字化設(shè)計(jì)提高了精度和三相均衡性，三相不均衡性小于0.15°，器件內(nèi)部設(shè)計(jì)有交相鎖定電路，抗干擾能力強(qiáng)。其外圍電路主要包括由晶振和阻容形成的振蕩電路，由0.068uF電容組成的積分電容，由極性電容和三極管及電阻組成的上電初始化電路，由三極管和電阻組成的脈沖禁止電路，由電阻組成的復(fù)位電路，由電阻組成的調(diào)制脈沖選擇電路，由電阻組成的復(fù)位電路，由電阻組成的單脈沖選擇電路，由電阻組成的正序脈沖選擇電路。
③其次是由三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊3可檢測(cè)三相正弦波電壓的相序和并且具有缺相狀態(tài)指示，同時(shí)具有保護(hù)輸出功能，其單電源供電，功耗小，采樣方便，外圍元件少，穩(wěn)定性高。其外圍電路主要包括由電阻風(fēng)壓網(wǎng)絡(luò)組成的同步電壓接入電路，由指示燈和電阻及蜂鳴器組成的缺相指示報(bào)警電路，由指示燈和電阻及蜂鳴器組成的相序指示報(bào)警電路。
④其次是由三極管和MOS管等組成脈沖信號(hào)隔離放大模塊4，主要包括，由三極管和電阻組成的脈沖放大電路，由光耦組成的信號(hào)隔離電路，由三極管和MOS管組成的信號(hào)放大電路。這塊電路將②產(chǎn)生的6路脈沖做隔離放大以形成可以觸發(fā)可控硅的脈沖信號(hào)。
⑤最后是由三端穩(wěn)壓芯片和電容組成的15V電壓穩(wěn)壓模塊5,由于外部輸入的是24V的直流電，故此處做一個(gè)15V生成電路，供脈沖生成電路和相序識(shí)別電路等主芯片使用。
如圖2所示，同步信號(hào)處理模塊I包括同步信號(hào)降壓調(diào)理裝置、同步信號(hào)濾波裝置和同步信號(hào)電壓抬升裝置，系統(tǒng)三相電壓中的AC相電壓經(jīng)過(guò)Tl同步信號(hào)變壓器，使得交流100V電壓變?yōu)榻涣?5V電壓，Rl作為限流電阻，Cl作為濾波電容，信號(hào)進(jìn)過(guò)初步調(diào)理，R2和C2組成低通濾波器，在實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中同時(shí)也起到一定的相移作用，然后信號(hào)經(jīng)過(guò)R4，R5，R6，R5上接15V的直流電壓，使得濾波后的土 15V正弦電壓信號(hào)被抬升到O到+15V的正弦電壓信號(hào)，供TC797A芯片作為同步信號(hào)使用，考慮到實(shí)際工況，R3和C3作為預(yù)留，可以配合R2和C2組成二階低通濾波器，以此來(lái)得到畸變較小的同步電壓信號(hào)。
優(yōu)選的，輸入電壓交流100V，輸出電壓交流15V的三相同步電源變壓器SPT-5014-02作為同步信號(hào)降壓調(diào)理裝置。
如圖3所示，移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊2包括移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置、時(shí)基振蕩裝置、積分電容裝置、啟動(dòng)復(fù)位裝置和脈沖靜止裝置，TC797A芯片的I腳接由C9，R23，R22，Ql組成的上電復(fù)位電路，使得上電后初始相位停留在OV控制電壓的位置。同時(shí)TC797A的I腳還接有由R24和C24組成的濾波電路，減少控制電壓信號(hào)的抖動(dòng)和毛刺對(duì)脈沖輸出的影響。TC797A芯片的2腳接有R17電阻，電阻的另一端接地，以此讓芯片輸出的脈沖信號(hào)為調(diào)制脈沖信號(hào)。TC797A芯片的3腳接有由R19，R20, R21，Q2組成的脈沖靜止電路，當(dāng)外部控制信號(hào)N9為+15V高電平時(shí)，那3腳為低電平，此時(shí)輸出脈沖不被靜止，當(dāng)外部控制信號(hào)N9為OV低電平時(shí)，那3腳為+15V高電平，此時(shí)輸出脈沖被靜止。TC797A芯片的4腳接R16電阻，電阻的另一端接地，使得芯片復(fù)位功能不起作用。TC797A芯片的5腳接R15電阻，電阻另一端接地，使得芯片輸出脈沖為單脈沖。TC797A芯片的6腳接地，此腳為供電電源地。TC797A芯片的7腳、8腳、9腳、10腳、11腳、12腳分別為脈沖信號(hào)輸出端，輸出的6路脈沖分別相差60°，脈沖寬度為1.3ms。TC797A芯片的13腳為芯片供電電源的正端，連接15V的直流電。TC797A的14腳接R13電阻，電阻的另一端接正15V，此處選擇芯片的脈沖輸出為正序方向輸出。TC797A的15腳和16腳接由R14，Y1，C13組成的時(shí)基振動(dòng)電路。TC797A的17腳接C14電容，為芯片提供積分電容。TC797A的18腳接前面經(jīng)過(guò)同步變壓器和濾波、抬升產(chǎn)生的正弦同步信號(hào)。作為優(yōu)選，TC797A單相同步三相數(shù)字觸發(fā)芯片，積分電容端連接0.068uF的高精度電容，晶振連接端連接IM電阻和4.9152MHz的晶振和20pF的電容，電壓控制端連接的9013三極管和電阻電容組成的上電復(fù)位電路，同步信號(hào)端連接由三相同步變壓器經(jīng)過(guò)濾波后的同步電壓信號(hào)，禁止端連接由9013和電阻組成的高電平禁止電路脈沖輸出電路，電壓控制信號(hào)端連接有經(jīng)過(guò)電阻和電容濾波后的控制電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)輸出脈沖的相位調(diào)節(jié)。如圖4所示，三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊3包括相序檢測(cè)缺相判斷裝置、缺相指示報(bào)警裝置、相序正序指示裝置、反序指示報(bào)警裝置、以及積分電容裝置和同步電壓分壓網(wǎng)絡(luò)，TC783A芯片的I腳，2腳，3腳為三相同步電壓輸入端，三相同步電壓的分壓調(diào)理網(wǎng)絡(luò)均相同，所以此處以Al相同步電壓的處理為闡述對(duì)象，A相電壓經(jīng)過(guò)R26和R27組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，使得R27兩端的電壓大概為±12V的交流信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)由R28，R29，R30, C19組成的電壓抬升濾波網(wǎng)絡(luò)，得到干擾較小的同步信號(hào)供TC783A相序判斷使用。TC783A的4腳和5腳分別接R41和R42電阻，使的芯片TC783A復(fù)位功能靜止。TC783A的13腳接高精度的積分電容C23，電容的一角接電源地。TC783A的的14腳為芯片的電源輸入端，7腳為芯片的電源地。TC783A的12腳，11腳，10腳分別接LED和限流電阻，當(dāng)發(fā)生缺相時(shí)，對(duì)應(yīng)的一相指示燈亮。TC783A的9腳和8腳分別接LED和限流電阻，當(dāng)輸入的同步電壓為正相序時(shí)，正序指示燈亮，反序時(shí)，反序指示燈亮。同時(shí)，TC783A的8腳，10腳，11腳，12腳分別連接有二極管D2—D5和由R48，R49，Q3，蜂鳴器組成的聲音報(bào)警電路，即無(wú)論是缺相還是相序反向，蜂鳴器都會(huì)發(fā)出報(bào)警，直到不缺相和相序正確，報(bào)警才得以解除。作為優(yōu)選，TC783A三相相序和缺相檢測(cè)芯片，脈沖發(fā)生端連接0.1uF的高精度電容，缺相指示端連接限流電阻和紅色指示燈組成缺相指示電路，正序反序指示端連接限流電阻和綠色紅色指示燈及蜂鳴器組成相序指示報(bào)警電路，三相電壓輸入端連接分壓電阻網(wǎng)絡(luò)組成三相同步信號(hào)輸入，電源端連接+15V的直流電，完成整個(gè)電路相序檢測(cè)。如圖5所示，脈沖信號(hào)隔離放大模塊4包括脈沖放大裝置和光耦隔離裝置，由三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊3的TC797A芯片產(chǎn)生的6路脈沖分別接入脈沖隔離放大電路，6路脈沖隔離放大電路為相同結(jié)構(gòu)，此處以其中第一組作為目標(biāo)來(lái)分析。由TC797A芯片產(chǎn)生的A+脈沖經(jīng)過(guò)由1R1，1R2, 1Q1, 1R3組成的放大電路，使得信號(hào)得到初級(jí)放大，以驅(qū)動(dòng)后部的隔離光耦。IU為隔離光耦4N25，輸出信號(hào)接1R4電組，IU隔離光耦輸入輸出電源為單獨(dú)提供，這樣可以保證隔離的效果。由1R4，1R5，1Q2，1R6，1Q3，IDl組成的脈沖放大電路，1R4為1Q2的基級(jí)限流電阻，其一端接1Q2的基級(jí)，另一端接光耦的輸出，1R5為基級(jí)下拉電阻，一端接1Q2的基級(jí)，另一端接隔離電源地。MOS管BU406作為驅(qū)動(dòng)外部電路的主要器件，其2腳接輸出脈沖，P24V作為外部信號(hào)的公共端，當(dāng)MOS管BU406導(dǎo)通后，PO點(diǎn)相當(dāng)于接PGND地，P24V作為另一端，這樣就形成了幅值為24V的脈沖信號(hào)。作為優(yōu)選，選擇的隔離光耦為4N25，由TC797A產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)由三極管9013和電阻及24電源組成的信號(hào)放大電路，經(jīng)過(guò)隔離光耦4N25光耦的隔離，然后再經(jīng)過(guò)MOS管BU406的放大,最終產(chǎn)生可以觸發(fā)可控娃的脈沖信號(hào)。
如圖6所示，15V電壓穩(wěn)壓模塊5由VRl和C47，C48, C49，C50組成的三端穩(wěn)壓電路，將外部提供的+24V直流電，降壓為+15V直流電供TC797A和TC783A主芯片使用，同時(shí)供同步信號(hào)的電壓抬升端使用。
作為優(yōu)選，三端穩(wěn)壓芯片選用LM7815，其外圍電路簡(jiǎn)單，輸入端連接經(jīng)過(guò)膽電容和瓷片電容組成的濾波電路，輸出端也連接膽電容和瓷片電容組成的濾波電路，其產(chǎn)生的15V的直流電供主芯片和電壓抬升電路使用。
以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳方案，并非對(duì)本發(fā)明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他的變體和改型。
權(quán)利要求
1.一種基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，包括同步信號(hào)處理模塊(1)，移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊(2)，三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊(3)，脈沖信號(hào)隔離放大模塊(4)，以及15V電壓穩(wěn)壓模塊(5),其特征在于:所述移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊(2)包括移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置、時(shí)基振蕩裝置、積分電容裝置、啟動(dòng)復(fù)位裝置和脈沖靜止裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，其特征在于:所述移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置由TC797A芯片構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，其特征在于:所述同步信號(hào)處理模塊(I)包括同步信號(hào)降壓調(diào)理裝置、同步信號(hào)濾波裝置和同步信號(hào)電壓抬升>j-U ρ α裝直。
4.如權(quán)利要求3所述的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，其特征在于:所述同步信號(hào)降壓調(diào)理裝置為三相同步電源變壓器SPT-5014-02。
5.如權(quán)利要求1所述的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，其特征在于:所述三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊(3)包括相序檢測(cè)缺相判斷裝置、缺相指示報(bào)警裝置、相序正序指示裝置、反序指示報(bào)警裝置、以及積分電容裝置和同步電壓分壓網(wǎng)絡(luò)。
6.如權(quán)利要求5所述的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，其特征在于:所述缺相報(bào)警裝置由限流電阻和紅色指示燈組成，所述反序指示報(bào)警裝置由限流電阻和綠色紅色指示燈及蜂鳴器組成。
7.如權(quán)利要求5所述的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，其特征在于:所述相序檢測(cè)缺相判斷裝置由TC783A芯片構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，其特征在于:所述脈沖信號(hào)隔離放大模塊(4)包括脈沖放大裝置和光耦隔離裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，其特征在于:所述15V電壓穩(wěn)壓模塊(5)將外部提供的+24V直流電降壓為+15V直流電供所述移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊(2 )， 三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊(3 )使用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于TC797A的磁控電抗器控制觸發(fā)裝置，包括同步信號(hào)處理模塊(1)，移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊(2)，三相相序檢測(cè)缺相判斷模塊(3)，脈沖信號(hào)隔離放大模塊(4)，以及15V電壓穩(wěn)壓模塊(5)，所述移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊(2)包括移相觸發(fā)脈沖產(chǎn)生裝置、時(shí)基振蕩裝置、積分電容裝置、啟動(dòng)復(fù)位裝置和脈沖靜止裝置。本發(fā)明的控制觸發(fā)裝置相位控制精度高，三相不均衡性小，抗干擾性強(qiáng)，控制簡(jiǎn)單，同時(shí)具備三相電壓相序判斷和缺相檢測(cè)報(bào)警功能，保證了磁控電抗器能夠穩(wěn)定運(yùn)行，輸出電流控制精確。保證了設(shè)備在安裝使用時(shí)相序的判斷，不會(huì)因?yàn)橄嘈虻腻e(cuò)誤導(dǎo)致設(shè)備的故障。
文檔編號(hào)H02P13/00GK103178765SQ20131012084
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者趙強(qiáng)先, 孫新年, 齊飛 申請(qǐng)人:杭州銀湖電氣設(shè)備有限公司