專利名稱：用于高壓tsc的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)控制器領(lǐng)域，具體涉及一種用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，我國的電力線損結(jié)構(gòu)為220kV、110kV、35kV和10kV，據(jù)有關(guān)資料分析，電力系統(tǒng)，現(xiàn)階段的無功功率負(fù)荷約為有功功率的1.3倍，且數(shù)值繼續(xù)增加。無功功率如果不能就地補(bǔ)償，用戶負(fù)荷所需要的無功功率就要全靠發(fā)、配電設(shè)備長距離提供，就會使配電、輸電和發(fā)電設(shè)施不能充分發(fā)揮作用，降低發(fā)、輸電的能力，使電網(wǎng)的供電質(zhì)量惡化，嚴(yán)重時可能會使系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電事故。高壓TSC裝置在解決電網(wǎng)穩(wěn)定性以及配電電能質(zhì)量等問題中發(fā)揮了相當(dāng)重要的作用，是目前普遍采用的實用技術(shù)。其中，TSC是Thyristor Switched Capacitor的縮寫，以下簡稱TSC。選擇適當(dāng)?shù)臅r刻觸發(fā)晶閘管,使電容器的投入不會對系統(tǒng)造成沖擊，是設(shè)計TSC控制電路中最為關(guān)鍵的技術(shù)。因為根據(jù)電容器的原理，當(dāng)加在電容上的電壓有階躍變化時，將產(chǎn)生沖擊電流，而在電容器切除后重新投入時，若晶閘管導(dǎo)通時的電網(wǎng)電壓與電容器殘壓相差較大，就會由于電容器的電壓不能突變而產(chǎn)生很大的沖擊電流，稱為合閘涌流，這些涌流沖擊很可能損壞晶閘管或給電網(wǎng)帶來高頻沖擊。目前，電力系統(tǒng)和工業(yè)系統(tǒng)中，電力電子設(shè)備普遍采用的晶閘管閥基電子設(shè)備VBE-Valve Base Equipment主要應(yīng)用于晶閘管控制電抗器裝置中，例如申請?zhí)枮?00820032974.8的中國實用新型專利，其公開了一種基于多模光纖的靜止無功補(bǔ)償器用光電觸發(fā)與檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以很好的適用于電抗器的投切控制，但是其觸發(fā)裝置和觸發(fā)控制方法復(fù)雜，由于輸配電線路和負(fù)荷多呈現(xiàn)感性，因此在電力系統(tǒng)中多采用電容進(jìn)行補(bǔ)償，由于負(fù)載特性的不同，其不能滿足電容可靠投切的需要?！?br/>實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決由于現(xiàn)有的觸發(fā)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，提出了用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置。用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置，該觸發(fā)裝置包括A相觸發(fā)裝置、B相觸發(fā)裝置和C相觸發(fā)裝置，且A相觸發(fā)裝置、B相觸發(fā)裝置和C相觸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)完全相同，其中，A相觸發(fā)裝置由控制單元和觸發(fā)裝置組成，控制單元的控制信號輸出端通過光纖與觸發(fā)裝置的控制信號輸入端相連，控制單元包括邏輯處理單元，驅(qū)動電路和光發(fā)送電路，邏輯處理單元的信號輸入端作為控制單元的控制信號輸入端，邏輯處理單元的信號輸出端與驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸入端相連，驅(qū)動電路的驅(qū)動信號輸出端與光發(fā)送電路的驅(qū)動信號輸入端相連，光發(fā)送電路的信號輸出端作為控制單元的信號輸出端；觸發(fā)裝置2包括光接收電路、光耦隔離電路一、電壓轉(zhuǎn)換單元一、觸發(fā)單元一、光耦隔離電路二、電壓轉(zhuǎn)換單元二、觸發(fā)單元二、電源單元一和電源單元二 ；光接收電路的信號輸入端作為觸發(fā)裝置的信號輸入端，光接收電路的信號輸出端與光稱隔離電路二的光電稱合器的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的負(fù)極相連，光稱隔離電路二的光電耦合器的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的正極與光耦隔離電路一的光電耦合器的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的負(fù)極相連，光稱隔離電路一的電信號輸出端與電壓轉(zhuǎn)換單兀一的電壓信號輸入端相連，電壓轉(zhuǎn)換單元一的電流信號輸出端與觸發(fā)單元一的電信號輸入端相連，觸發(fā)單元一的觸發(fā)信號輸出端作為觸發(fā)裝置的第一觸發(fā)信號輸出端，光耦隔離電路二的電信號輸出端與電壓轉(zhuǎn)換單元二的電壓信號輸入端相連，電壓轉(zhuǎn)換單元二的電流信號輸出端與觸發(fā)單元二的電信號輸入端相連，觸發(fā)單元二的觸發(fā)信號輸出端作為觸發(fā)裝置的第二觸發(fā)信號輸出端，電源單兀一為光I禹隔離電路一的信號輸出側(cè)、光I禹隔離電路一的信號輸入側(cè)、電壓轉(zhuǎn)換單元一和觸發(fā)單元一提供工作電源；電源單元二為光接收電路，光耦隔離電路二的信號輸出側(cè)、電壓轉(zhuǎn)換單元二和觸發(fā)單元二提供工作電源。本實用新型充分利用電力電子元件的自身特點，由于晶閘管為半控型器件，如果晶閘管的門極上一直有連續(xù)的觸發(fā)信號，根據(jù)晶閘管的工作原理，此時晶閘管可等效于功率二極管，即其具有在陽極和陰極之間加正向電壓晶閘管導(dǎo)通，陽極和陰極之間加反向電壓晶閘管關(guān)斷的特性。本實用新型采用強(qiáng)制提前觸發(fā)模式，即在觸發(fā)點前幾百微秒的時刻對晶閘管進(jìn)行觸發(fā)，使晶閘管保持持續(xù)導(dǎo)通，降低了控制器設(shè)計的復(fù)雜性，避免了檢測電路采樣比較等繁瑣的環(huán)節(jié)，使得整個觸發(fā)裝置電路簡單。本實用新型以控制單元中的邏輯處理單元CPLD作為邏輯運算核心，可實現(xiàn)無沖擊電流的頻繁投切電容器，不受電容器殘余電壓的影響，從而滿足快速投切的要求，在電磁環(huán)境惡劣情況下仍可做出精確的投切，提高了觸發(fā)裝置的可靠性，抗干擾能力和穩(wěn)定性。

圖1是具體實施方式
十所述的投切信號的投入時刻相位圖；圖2是具體實施方式
一所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置的A相觸發(fā)裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是具體實施方式
九所述的CPLD用晶振電路原理圖；圖4是具體實施方式
三所述的驅(qū)動電路和光發(fā)送電路的電路原理圖；圖5是具體實施方式
一所述的光耦隔離電路和光接收電路的電路原理圖；圖6是具體實施方式
五所述的觸發(fā)裝置電路原理示意圖；圖7是具體實施方式
五所述的觸發(fā)裝置一種具體電路原理圖。
具體實施方式
具體實施方式
一:參見圖2說明本實施方式，本實施方式所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置，該觸發(fā)裝置包括A相觸發(fā)裝置、B相觸發(fā)裝置和C相觸發(fā)裝置，且A相觸發(fā)裝置、B相觸發(fā)裝 置和C相觸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)完全相同，其中，A相觸發(fā)裝置由控制單元I和觸發(fā)裝置2組成，控制單元I的控制信號輸出端通過光纖與觸發(fā)裝置2的控制信號輸入端相連，控制單元I包括邏輯處理單元1-1，驅(qū)動電路1-2和光發(fā)送電路1-3，邏輯處理單元1-1的信號輸入端作為控制單元I的控制信號輸入端，邏輯處理單兀1-1的信號輸出端與驅(qū)動電路1-2的驅(qū)動信號輸入端相連，驅(qū)動電路1-2的驅(qū)動信號輸出端與光發(fā)送電路1-3的驅(qū)動信號輸入端相連，光發(fā)送電路1-3的信號輸出端作為控制單兀I的信號輸出端；觸發(fā)裝置2包括光接收電路2-1、光耦隔離電路一 2-2、電壓轉(zhuǎn)換單元一 2_3、觸發(fā)單元一 2-4、光耦隔離電路二 2-5、電壓轉(zhuǎn)換單元二 2-6、觸發(fā)單元二 2-7、電源單元一 2_8和電源單元二 2-9 ；光接收電路2-1的信號輸入端作為觸發(fā)裝置的信號輸入端，光接收電路2-1的信號輸出端與光稱隔離電路二 2-5的光電稱合器G02的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的負(fù)極相連，光率禹隔離電路二 2-5的光電稱合器G02的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的正極與光稱隔離電路一2-2的光電耦合器GOl的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的負(fù)極相連，光稱隔離電路一 2-2的電信號輸出端與電壓轉(zhuǎn)換單兀一 2-3的電壓信號輸入端相連，電壓轉(zhuǎn)換單元一 2-3的電流信號輸出端與觸發(fā)單元一 2-4的電信號輸入端相連，觸發(fā)單元一 2-4的觸發(fā)信號輸出端作為觸發(fā)裝置2的第一觸發(fā)信號輸出端，光耦隔離電路二 2-5的電信號輸出端與電壓轉(zhuǎn)換單元二 2-6的電壓信號輸入端相連，電壓轉(zhuǎn)換單元二 2-6的電流信號輸出端與觸發(fā)單元二 2-7的電信號輸入端相連，觸發(fā)單元二 2-7的觸發(fā)信號輸出端作為觸發(fā)裝置2的第二觸發(fā)信號輸出端，電源單元一 2-·8為光耦隔離電路一 2-2的信號輸出側(cè)、光耦隔離電路一 2_2的信號輸入側(cè)、電壓轉(zhuǎn)換單元一 2-3和觸發(fā)單元一 2-4提供工作電源；電源單元二 2-9為光接收電路2-1，光耦隔離電路二 2-5的信號輸出側(cè)、電壓轉(zhuǎn)換單元二 2-6和觸發(fā)單元二 2-7提供工作電源。本實施方式所述的控制單元I與觸發(fā)裝置2之間利用低損耗和抗電磁干擾能力強(qiáng)的光纖來傳輸信號，目的是為了解決晶閘管電路與控制信號電路之間共地干擾影響，隔離高壓和提高觸發(fā)系統(tǒng)抗干擾能力，控制單元I與觸發(fā)裝置2之間采用抗電磁干擾能力強(qiáng)的光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，保證了采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和觸發(fā)信號的一致性。本實用新型利用檢測到的晶閘管功率單元的端電壓作為投切時刻的判據(jù)，控制單元與觸發(fā)裝置采用光纖進(jìn)行連接，觸發(fā)裝置接收邏輯處理單元發(fā)出的控制信號，控制單元I接收晶閘管功率單元兩端的電壓信號、然后將上述命令及信號發(fā)送至邏輯處理單元進(jìn)行邏輯判斷，再發(fā)送至驅(qū)動電路進(jìn)行緩沖驅(qū)動后，驅(qū)動電路輸出電信號到光發(fā)射器，通過光發(fā)射器發(fā)出光信號。光信號經(jīng)光纖輸入至光接收器，由光接收器將信號送至光耦隔離電路一和光耦隔離電路二，光耦隔離電路一經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換單元一，將電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?，送至觸發(fā)單元一；光耦隔離電路二經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換單元二，將電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?，送至觸發(fā)單元二，發(fā)出投切信號。本實施方式所述的光接收電路2-1與光耦隔離電路二 2-5、光耦隔離電路一 2-2、電壓轉(zhuǎn)換單元一 2-3和電壓轉(zhuǎn)換單元二 2-6的具體連接關(guān)系如圖5所示，其中VCCl表示電源單元一 2-8，VCC2表示電源單元二 2-9，光耦隔離電路一 2-2和光耦隔離電路二 2_5均采用IMHz的高速光耦6N137進(jìn)行隔離，齊納二極管Dll和電阻R21組成了光電耦合器GOl的輸出信號保護(hù)電路，齊納二極管D21和電阻R61組成了光電I禹合器G02的輸出信號保護(hù)電路；具體實施方式
二:本實施方式是對具體實施方式
一所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置的進(jìn)一步限定，所述邏輯處理單元1-1采用可編程邏輯器件CPLD實現(xiàn)。本實施方式采用可編程邏輯器件CPLD來實現(xiàn)邏輯處理單元的功能，在滿足邏輯運算要求的同時，其具有低成本、低功耗的特點，有利于減小資金投入。該處理器器件集成度高，具有通過用戶編程實現(xiàn)專門應(yīng)用的功能，可大大縮短系統(tǒng)的研制周期，引腳TMS，TDI，TCK和TDO分別為測試模式選擇、測試時鐘、測試數(shù)據(jù)輸入和測試數(shù)據(jù)輸出，可通過這4個引腳對CPLD進(jìn)行在線編程、調(diào)試及燒寫程序。
具體實施方式
三:參見圖4說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
一或二所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置的進(jìn)一步限定，所述驅(qū)動電路1-2為兩個PNP三極管組成的放大電路，邏輯處理單元1-1的信號輸出端同時與電阻R20的一端和電阻R40的一端相連，所述電阻R40的另一端與一個三極管Q20的基極相連，所述一個三極管Q20的發(fā)射極與電阻RlO的一端相連，電阻RlO的另一端與所述一個三極管QlO的基極相連，所述一個三極管QlO的發(fā)射極同時與電源Vcc和電阻R20的另一端相連，另一個三極管Q20的集電極與電阻R70的一端相連，電阻R70的另一端接地，所述另一個三極管Q20的集電極通過電阻R60與光 發(fā)送電路1-3的驅(qū)動信號輸入端相連。本實施方式所述的驅(qū)動電路1-2采用兩個PNP三極管組成的放大電路，成本低廉，
原理簡單。
具體實施方式
四:本實施方式是對具體實施方式
三所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置的進(jìn)一步限定，所述光發(fā)送電路1-3采用光纖發(fā)送器HFBR-1521Z實現(xiàn)，光接收電路2-1采用光纖接收器HFBR-2521Z實現(xiàn)。本實用新型采用HFBR系列光纖連接器，該光纖連接器的整個光纖傳輸電路由光纖發(fā)送器HFBR-1521、光纖接收器HFBR-2521和傳輸介質(zhì)組成，其工作原理與光電耦合器件相似，不同的是其將發(fā)送端和接受端分開，中間通過光纖遠(yuǎn)距離連接和收發(fā)信號。光纖發(fā)送器HFBR-1521進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換后形成光脈沖信號。HFBR-1521個數(shù)決定了光脈沖信號的輸出路數(shù)，也決定了采用晶閘管功率單元的個數(shù)。但CPLD的輸出引腳驅(qū)動能力較弱，最大驅(qū)動能力僅為16mA，而HFBR-1521Z需要的驅(qū)動電流一般不小于60mA，因此CPLD不足以直接驅(qū)動多路光纖發(fā)送器，為了增強(qiáng)帶載能力，需要采用獨立的驅(qū)動電路1-2。光纖接收器HFBR-2521Z進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后形成電脈沖信號為，進(jìn)一步避免觸發(fā)裝置對控制電路的干擾。
具體實施方式
五:參見圖6和圖7說明本實施方式本實施方式是對具體實施方式
三所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置的進(jìn)一步限定，觸發(fā)單元二 2-7的結(jié)構(gòu)與觸發(fā)單元一 2-4的結(jié)構(gòu)相同，觸發(fā)單元一 2-4由電磁感應(yīng)電路2-4-1、整流電路2-4-2、濾波電路一 2-4-3、穩(wěn)壓電路2-4-4、濾波電路二 2-4-5、電壓轉(zhuǎn)換單元一 2_3和觸發(fā)電路2_4_6組成，其中電磁感應(yīng)電路2-4-1的交流信號輸出端與整流電路2-4-2的交流信號輸入端相連，整流電路2-4-2的直流信號輸出端與濾波電路一 2-4-3的濾波信號輸入端相連，濾波電路一 2-4-3的濾波信號輸出端與穩(wěn)壓電路2-4-4的電信號輸入端相連,穩(wěn)壓電路2-4-4的電信號輸出端與濾波電路二 2-4-5的濾波信號輸入端相連、濾波電路二 2-4-5的濾波信號輸出端與電壓轉(zhuǎn)換單兀一 2-3的電壓信號輸入端相連，電壓轉(zhuǎn)換單兀一 2-3的電流信號輸出端與觸發(fā)電路2-4-6的觸發(fā)信號輸入端相連,觸發(fā)電路2-4-6的觸發(fā)信號輸出端輸出觸發(fā)信號。穩(wěn)定可靠的電源是觸發(fā)裝置正常工作的先決條件，如圖7所示，交變的高頻隔離電壓通過電磁感應(yīng)電路TRANS_4生成感應(yīng)電動勢，所述的電磁感應(yīng)電路采用高功率密度的磁環(huán)以實現(xiàn)電源單元的體積最小化，該感應(yīng)電動勢經(jīng)整流模塊輸出直流電壓，整流模塊分為兩組，二極管Dl和D2組成一組整流電路，二極管D3和D4組成另一組整流電路，電容C2、C3和C4濾除一組整流電路輸出直流電壓中脈動的紋波，電容C9、C10和Cll濾除另一組整流電路輸出直流電壓中脈動的紋波，由于整流電路輸入為高頻交流電壓信號，普通的二極管不能滿足性能要求，本實用新型采用肖特基二極管作為整流器件，其特點是開關(guān)速度快，正向?qū)▔航敌?，正向通態(tài)電流大，正向通態(tài)電流為2A時導(dǎo)通壓降僅為500mV，在保證低功耗的前提下為整個電源單元提供了足夠的帶載能力。經(jīng)電容濾波后輸出的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動一般有±10%左右的波動，因此還需接穩(wěn)壓電路，其作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載和溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。
采用基于TL431的串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，整個穩(wěn)壓電路由TL431，電阻R4、R5和R7，NPN三極管Ql組成，電阻R5決定工作電流，電阻R4和R7的阻值決定具體的輸出電壓值，輸出電壓的變化量由TL431內(nèi)部的反饋網(wǎng)絡(luò)采樣，經(jīng)TL431的I腳去控制三極管Ql的2腳和3腳間的電壓降，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓VCC的目的。基于電流信號抗干擾性強(qiáng)的特點，采用PNP三極管Q2將電壓觸發(fā)信號轉(zhuǎn)化為電流信號，送入觸發(fā)單元，觸發(fā)單元一 2-4由電阻Rl、R2、R3、R6，發(fā)光二級管D5和二極管D6組成，Rl和D5組成指示電路，利用該指示電路可以直觀地判斷觸發(fā)裝置2的工作狀態(tài)，R2和R3并聯(lián)組成門極限流電阻，其阻值的選定決定了晶閘管的門極觸發(fā)電流，電阻R6和二極管D6組成晶閘管的保護(hù)電路，觸發(fā)單元一2-4和觸發(fā)單元二 2-7輸出觸發(fā)信號，觸發(fā)一對反并聯(lián)的晶閘管，從而控制晶閘管投切電容器。Gl是一個晶閘管的門極，Kl是該晶閘管的陰極，G2是另一個晶閘管的門極，K2是該晶閘管的陰極。整個光觸發(fā)方式實際上是控制信號由電到光再到電的轉(zhuǎn)換過程。
具體實施方式
六:本實施方式所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)控制方法，所述方法為:所述觸發(fā)控制方法是采用具體實施方式
一、二、三、四或五所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置實現(xiàn)的，采用外部時鐘電路給邏輯處理單元1-1提供時鐘信號，邏輯處理單元1-1對采集的SIN信號進(jìn)行判斷，獲得投切時刻，并根據(jù)該投切時刻輸出投切信號，所述投切信號經(jīng)驅(qū)動電路1-2放大后由光發(fā)送電路1-3轉(zhuǎn)換成光信號輸出給光接收電路2-1 ；光接收電路2-1將接受到的光脈沖信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后形成電脈沖信號輸出給光耦隔離電路二 2-5，當(dāng)所述電脈沖信號為低電平時，光耦隔離電路一 2-2和光耦隔離電路二 2-5的輸入側(cè)同時導(dǎo)通，使得觸發(fā)單元一 2-4和觸發(fā)單元二 2-7同時輸出兩個觸發(fā)信號給高壓TSC的晶閘管閥組的門極Gl和G2。本實施方式所述的SIN信號為周期是20ms的正弦信號。[0054]具體實施方式
七:本實施方式是對具體實施方式
六所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)控制方法的進(jìn)一步限定，所述投切信號經(jīng)驅(qū)動電路1-2放大后由光發(fā)送電路1-3轉(zhuǎn)換成光信號輸出給光接收電路2-1的過程為:當(dāng)投切信號是低電平時，一個三極管QlO和另一個三極管Q20都工作于放大區(qū)域,并將放大后的信號輸入到光發(fā)送電路1-3,光發(fā)送電路1-3將傳來的電信號進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換后形成光脈沖信號，并將該光脈沖信號傳送到光接收電路2-1。
具體實施方式
八，本實施方式是對具體實施方式
六所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)控制方法的進(jìn)一步限定，所述外部時鐘電路為晶振電路。本實施方式所述的晶振電路為IOMHz的石英晶振。
具體實施方式
九:參見圖3說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
八所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)控制方法的進(jìn)一步限定，所述晶振電路由晶振OSCl、電容C10、電阻R30和電阻R50組成，其中晶振OSCl的第二引腳接地，第三引腳通過電阻R30與CPLD的GCLK3引腳相連，第四引腳分別與直流電源VCC、電容ClO的一端和電阻R50的一端相連，其中電容ClO的另一端接地，電阻R50的另一端與第一引腳相連。
具體實施方式
十:參見圖1說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
六所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)控制方法的進(jìn)一步限定，所述投切時刻為:在一個20ms的電周期內(nèi)，一共有3個電壓過零點，分別位于0ms, IOms和20ms,如果晶閘管閥兩端承受電壓為正，選取距IOms處幾百微秒的時刻為投切時刻；如果晶閘管閥兩端承受電壓為負(fù)，選取距20ms處幾百微秒的時刻為投切時刻。在圖1中，U為晶閘管閥兩端的電壓，將電壓U作為確定整個電容器支路投入時刻的依據(jù)。選擇在晶閘管閥兩端所承受的電壓為零時，即自然換相點對其進(jìn)行觸發(fā)；并在其后通過在門極施加連續(xù)的觸發(fā)信號，使得晶閘管的工作模擬二極管模式即一旦晶閘管進(jìn)入正向偏置器件即自然導(dǎo)通，而當(dāng)通過器件的電流小于維持電流時器件自然關(guān)斷。如果晶閘管始終處于正向偏 置狀態(tài)，即晶閘管陽極和陰極之間的電壓始終為正，不存在過零壓，但是由于高壓TSC的一般工作于比較惡劣的電磁環(huán)境中，精確地檢測到晶閘管閥兩端的電壓過零點非常困難，這種情況下一個可行的方案是在晶閘管閥兩端所承受的電壓最小時對其進(jìn)行觸發(fā)，這樣做會盡量減少晶閘管導(dǎo)通對系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊。在一個20ms的電周期內(nèi)，一共有3個電壓過零點，分別位于0ms，IOms和20ms。Oms時刻，其電壓變化的斜率為正，即晶閘管閥兩端電壓逐漸變大，若在此時投入電容器，很可能產(chǎn)生很大的電流沖擊，因此不適宜在Oms時刻投入電容器。具體的投切時刻如圖1所示，如果晶閘管閥兩端承受電壓為正，選取距IOms處幾百微秒的時刻為投入時刻上，采用強(qiáng)制觸發(fā)技術(shù)，發(fā)出連續(xù)觸發(fā)信號，確保整個導(dǎo)通過程晶閘管門極一直存在觸發(fā)電流，此時其電壓變化的斜率為負(fù)，即晶閘管閥兩端電壓逐漸減小至0 ;如果晶閘管閥兩端承受電壓為負(fù)，選取距20ms處幾百微秒的時刻為投入時刻T2，采用強(qiáng)制觸發(fā)技術(shù)，發(fā)出連續(xù)觸發(fā)信號，確保整個導(dǎo)通過程晶閘管門極一直存在觸發(fā)電流，此時其電壓變化的斜率為負(fù)，即晶閘管閥兩端電壓逐漸減小至0。在上述過程中晶閘管閥兩端的電壓很小，投入電容器時不會產(chǎn)生電流沖擊，電流也沒有階躍變化，即使有小電流變化，也不會對整個系統(tǒng)的正常運行造成任何影響，由于檢測一個點電壓是很困難而且容易受到干擾的，通過電壓過零前的電壓帶的檢測替代一個電壓點的檢測，讓檢測更加容易和準(zhǔn)確，即使系統(tǒng)工作于惡劣的電磁環(huán)境中仍能準(zhǔn)確地檢測至IJ晶閘管閥兩端的電壓，這大大提高了投入電容器的可靠性。觸發(fā)能量的前期準(zhǔn)備使得當(dāng)有觸發(fā)信號發(fā)出時，觸發(fā)裝置不會因能量波動造成干擾，影響到觸發(fā)的一致性，解決了傳統(tǒng)方式觸發(fā)時能量波動的問題；對于電容器切除，晶閘管根據(jù)陽極和陰極之間的電壓自動開通和關(guān)斷，由于晶閘管具有電流過零關(guān)斷特性，可以自行實現(xiàn)無沖擊切除。因此，僅需要考慮晶閘管觸發(fā)信號的初始時刻和結(jié)束時刻，而不需考慮TSC處于投入狀態(tài)時的觸發(fā)，從而簡化了控制器的設(shè)計。工作原理:采用晶振電路通過GCLK3引腳為CPLD提供時鐘信號，CPLD根據(jù)采集到的信號SIN完成投切信號的邏輯判斷，將投切信號以邏輯電平的形式經(jīng)引腳X發(fā)出，當(dāng)邏輯處理單元1-1的輸出的信號是低電平時，發(fā)出投入信號，該投入信號作用于三極管Q20的I腳，三極管Q20導(dǎo)通，從而使得三極管QlO的I腳的電平為低電平，三極管QlO導(dǎo)通，三極管QlO和三極管Q20都工作于放大區(qū)域，光纖發(fā)送器HFBR-1521將傳來的電信號進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換后形成光脈沖信號,光纖接收器HFBR-2521將接受到的光脈沖信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后形成電脈沖信號，當(dāng)光纖接收器的GXO引腳輸出為低電平時，6N137的3腳接收到低電平，光耦開通，輸出投入信號CF1，CF2，此時CFl和CF2為低電平信號，三極管Q2的I腳和三極管Q4的I腳均接收到低電平信號，Q2和Q4導(dǎo)通并工作于放大區(qū)域，經(jīng)晶閘管功率單元的門極Gl和G2為晶閘管功率單元提供觸發(fā)信號，當(dāng)光纖接收器的GXO引腳輸出為高電平時，6N137的3腳接收到高電平，光耦不開通，此時CFl和CF2為高電平信號，三極管Q2的I腳和三極管Q4的I腳均接收到高電平信號，Q2和Q4關(guān)斷，晶閘管功率單元的門極Gl和G2無觸發(fā)信號。
·[0068]本實用新型所述的邏輯電平為低電平時，表示發(fā)出投入信號，邏輯電平為高電平時，表示發(fā)出切除信號。以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；依然可以對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置，其特征在于，該觸發(fā)裝置包括A相觸發(fā)裝置、B相觸發(fā)裝置和C相觸發(fā)裝置，且A相觸發(fā)裝置、B相觸發(fā)裝置和C相觸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)完全相同，其中，A相觸發(fā)裝置由控制單元(I)和觸發(fā)裝置(2)組成， 控制單元(I)的控制信號輸出端通過光纖與觸發(fā)裝置(2)的控制信號輸入端相連， 控制單元⑴包括邏輯處理單元(1-1)，驅(qū)動電路(1-2)和光發(fā)送電路(1-3)， 邏輯處理單元(1-1)的信號輸入端作為控制單元(I)的控制信號輸入端，邏輯處理單元(1-1)的信號輸 出端與驅(qū)動電路(1-2)的驅(qū)動信號輸入端相連，驅(qū)動電路(1-2)的驅(qū)動信號輸出端與光發(fā)送電路(1-3)的驅(qū)動信號輸入端相連,光發(fā)送電路(1-3)的信號輸出端作為控制單元(I)的信號輸出端； 觸發(fā)裝置(2)包括光接收電路(2-1)、光耦隔離電路一(2-2)、電壓轉(zhuǎn)換單元一(2-3)、觸發(fā)單元一(2-4)、光耦隔離電路二(2-5)、電壓轉(zhuǎn)換單元二(2-6)、觸發(fā)單元二(2-7)、電源單元一(2-8)和電源單元二(2-9)； 光接收電路(2-1)的信號輸入端作為觸發(fā)裝置的信號輸入端，光接收電路(2-1)的信號輸出端與光I禹隔離電路二(2-5)的光電I禹合器(G02)的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的負(fù)極相連，光稱隔離電路二(2-5)的光電稱合器(G02)的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的正極與光I禹隔離電路一(2-2)的光電耦合器(GOl)的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的負(fù)極相連， 光率禹隔離電路一(2-2)的電信號輸出端與電壓轉(zhuǎn)換單兀一(2-3)的電壓信號輸入端相連，電壓轉(zhuǎn)換單元一(2-3)的電流信號輸出端與觸發(fā)單元一(2-4)的電信號輸入端相連，觸發(fā)單元一(2-4)的觸發(fā)信號輸出端作為觸發(fā)裝置(2)的第一觸發(fā)信號輸出端， 光率禹隔離電路二(2-5)的電信號輸出端與電壓轉(zhuǎn)換單兀二(2-6)的電壓信號輸入端相連，電壓轉(zhuǎn)換單元二(2-6)的電流信號輸出端與觸發(fā)單元二(2-7)的電信號輸入端相連，觸發(fā)單元二(2-7)的觸發(fā)信號輸出端作為觸發(fā)裝置(2)的第二觸發(fā)信號輸出端， 電源單兀一(2-8)為光I禹隔離電路一(2-2)的信號輸出側(cè)、光I禹隔離電路一(2-2)的信號輸入側(cè)、電壓轉(zhuǎn)換單元一(2-3)和觸發(fā)單元一(2-4)提供工作電源； 電源單元二(2-9)為光接收電路(2-1)，光耦隔離電路二(2-5)的信號輸出偵彳、電壓轉(zhuǎn)換單元二(2-6)和觸發(fā)單元二(2-7)提供工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置，其特征在于，所述邏輯處理單元(1-1)采用可編程邏輯器件CPLD實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電路(1-2)為兩個PNP三極管組成的放大電路，邏輯處理單元(1-1)的信號輸出端同時與電阻R20的一端和電阻R40的一端相連,所述電阻R40的另一端與一個三極管(Q20)的基極相連，所述一個三極管(Q20)的發(fā)射極與電阻RlO的一端相連，電阻RlO的另一端與所述一個三極管(QlO)的基極相連，所述一個三極管(QlO)的發(fā)射極同時與電源Vcc和電阻R20的另一端相連，另一個三極管(Q20)的集電極與電阻R70的一端相連，電阻R70的另一端接地，所述另一個三極管(Q20)的集電極通過電阻R60與光發(fā)送電路(1-3)的驅(qū)動信號輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置，其特征在于，所述光發(fā)送電路(1-3)采用光纖發(fā)送器HFBR-1521Z實現(xiàn)，光接收電路(2_1)采用光纖接收器HFBR-2521Z 實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置，其特征在于，觸發(fā)單元二(2-7)的結(jié)構(gòu)與觸發(fā)單元一(2-4)的結(jié)構(gòu)相同，觸發(fā)單元一(2-4)由電磁感應(yīng)電路(2-4-1)、整流電路(2-4-2)、濾波電路一(2-4-3)、穩(wěn)壓電路(2_4_4)、濾波電路二(2_4_5)、電壓轉(zhuǎn)換單元一(2-3)和觸發(fā)電路(2-4-6)組成，其中電磁感應(yīng)電路(2-4-1)的交流信號輸出端與整流電路(2-4-2)的交流信號輸入端相連，整流電路(2-4-2)的直流信號輸出端與濾波電路一(2-4-3)的濾波信號輸入端相連,濾波電路一(2-4-3)的濾波信號輸出端與穩(wěn)壓電路(2-4-4)的電信號輸入端相連,穩(wěn)壓電路(2-4-4)的電信號輸出端與濾波電路二(2-4-5)的濾波信號輸入端相連、濾波電路二(2-4-5)的濾波信號輸出端與電壓轉(zhuǎn)換單兀一(2-3)的電壓信號輸入端相連，電壓轉(zhuǎn)換單兀一(2-3)的電流信號輸出端與觸發(fā)電路(2-4-6)的觸發(fā)信 號輸入端相連，觸發(fā)電路(2-4-6)的觸發(fā)信號輸出端輸出觸發(fā)信號。
專利摘要用于高壓TSC的晶閘管閥組的觸發(fā)裝置，屬于電力系統(tǒng)控制器領(lǐng)域。本實用新型解決了由于現(xiàn)有的觸發(fā)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。本實用新型的控制單元通過光纖與觸發(fā)裝置相連，邏輯處理單元與驅(qū)動電路相連，驅(qū)動電路與光發(fā)送電路相連；光接收電路與光耦隔離電路二的光電耦合器的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的負(fù)極相連，光耦隔離電路二的光電耦合器的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的正極與光耦隔離電路一的光電耦合器的信號輸入側(cè)發(fā)光二級管的負(fù)極相連，光耦隔離電路一與電壓轉(zhuǎn)換單元一相連，電壓轉(zhuǎn)換單元一與觸發(fā)單元一相連，光耦隔離電路二與電壓轉(zhuǎn)換單元二相連，電壓轉(zhuǎn)換單元二與觸發(fā)單元二相連，本實用新型適用于電力系統(tǒng)和工業(yè)系統(tǒng)。
文檔編號H02J3/18GK203135455SQ201320176700
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者李國勇 申請人:李國勇