一種高電位自供電晶閘管觸發系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電網無功補償設備，特別涉及一種高電位自供電晶閘管觸發系統。
【背景技術】
[0002]隨著電網對無功補償設備需求的日益增長，基于晶閘管控制電抗器(TCR)的靜態無功補償裝置由于在裝置成本、運行損耗和可靠性、響應速度以及控制能力等方面的綜合性能較佳，得到了越來越多的應用。其中晶閘管的觸發與運行檢測是通過高電位電子板(Thyristor Electronics，簡稱TE板)來實現的。現在大多應用中的TE板通常與晶閘管一一對應，晶閘管采用網狀串聯，則TE板數量很多。邏輯電路由通用芯片構成，不便于后期開發。
【發明內容】
[0003]本實用新型目的是:提供一種高電位自供電晶閘管觸發系統。
[0004]本實用新型的技術方案是:
[0005]一種高電位自供電晶閘管觸發系統，所述觸發系統包括通過光纖連接的晶閘管電子板與閥基電子設備，所述閥基電子設備接收主控系統發出的命令，由晶閘管電子板觸發晶閘管，并產生回報信號，將晶閘管的狀態通過閥基電子設備實時傳送到主控系統。
[0006]具體的，所述晶閘管電子板上包括CPLD，所述CPLD分別通過光接受器和光發生器連接光纖與閥基電子設備進行信號接收與發送，通過門極放大回路連接晶閘管門極，通過電壓檢測回路和du/dt檢測回路檢測晶閘管工作狀態；所述晶閘管電子板上還包括取能及電源轉換回路，提供電源維持晶閘管的觸發和晶閘管電子板的控制功能。
[0007]優選的，所述晶閘管電子板上還包括同時與CPLD和光發生器連接的緊急觸發回路，所述緊急觸發回路輸出連接到晶閘管門極。
[0008]優選的，所述主控系統與閥基電子設備集成在同一電路板上。
[0009]優選的，所述晶閘管包括多組，每組包括兩個反向并聯的晶閘管，每組晶閘管網式連接組成晶閘管閥組。
[0010]優選的，所述取能及電源轉換回路包括分別與晶閘管連接的電壓耦合取能回路和電流耦合取能回路，所述電壓耦合取能回路和電流耦合取能回路連接到充電回路，所述充電回路通過限幅電路控制選擇取能方式。
[0011]進一步優選的，所述CPLD上還連接有電源監視及復位電路。
[0012]本實用新型的優點是:
[0013]本實用新型所提供的高電位自供電晶閘管觸發系統，接收系統出發命令觸發晶閘管，并產生回報信號，將晶閘管的狀態實時傳送到控制系統，電源取能方式為耦合送能，邏輯電路為以CPLD為核心的可編程邏輯電路，采用光電直接觸發光纖傳輸，能實現一個觸發命令觸發兩支反并聯共陰極的晶閘管組并有回路信號反饋，適用于全數字化靜止無功補償設備中，在高壓直流輸電和柔性交流輸電系統中有廣泛應用。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述:
[0015]圖1為本實用新型所述的高電位自供電晶閘管觸發系統的原理圖；
[0016]圖2為本實用新型所述的晶閘管電子板的原理圖；
[0017]圖3為本實用新型所述的取能及電源轉換回路的原理圖。
【具體實施方式】
[0018]晶閘管閥組是TCR無功變化的控制核心部分，晶閘管閥組采用若干對反并聯的晶閘管元件串聯的結構，串連后的晶閘管閥組可以承受系統電壓4倍以上的過電壓值；每相閥組中晶閘管元件的數量保有足夠的冗余度，當每相中個別晶閘管損壞時，設備仍可正常運行。晶閘管閥組采用相位觸發控制方式，晶閘管觸發角度在106° -165°之間可調。高電位自供電晶閘管觸發板作為觸發晶閘管閥組和檢測回報信號的控制電子板，對整個晶閘管閥組起著重要作用。
[0019]如圖1所示，本實用新型所揭示的高電位自供電晶閘管觸發系統，兩個晶閘管反向并聯并網狀串聯起來組成晶閘管閥組。高電位自供電晶閘管觸發系統由晶閘管電子板TE、閥基電子設備VBE和光信號傳輸系統構成。晶閘管電子板緊靠晶閘管安裝，給晶閘管提供適當的觸發電流，并檢測晶閘管的狀態信息。位于高壓側的晶閘管電子板(TE)與位于低壓側的閥基電子設備(VBE)間采用光纖連接，裝置的主控系統與閥基電子設備集成在同一電路板上。
[0020]閥基電子設備(VBE)接收裝置主控系統的觸發指令，在觸發系統中將其轉換成控制晶閘管電子板(TE)時序的脈沖編碼信號，該脈沖編碼信號經電光轉換后由光纖送到TE板，TE板接收觸發光脈沖信號，光電轉換后解碼，完成晶閘管的觸發，同時TE板將晶閘管狀態的檢測結果信號回報給閥基電子設備(VBE)，主控系統將回報信號光電轉換后，根據相應的晶閘管工作階段，經過分析、處理得出晶閘管的工作狀態信息將其送到主控系統，并在必要時向主控系統發出緊急故障信號以用于緊急閉鎖晶閘管閥的觸發脈沖或直接跳閘。
[0021]圖2為本實用新型的晶閘管電子板的原理圖。所述晶閘管電子板上包括CPLD，所述CPLD分別通過光接受器和光發生器連接光纖與閥基電子設備進行信號接收與發送，通過門極放大回路連接晶閘管門極，通過電壓檢測回路和du/dt檢測回路檢測晶閘管工作狀態；所述晶閘管電子板上還包括取能及電源轉換回路，提供電源維持晶閘管的觸發和晶閘管電子板的控制功能。所述晶閘管電子板上還包括同時與CPLD和光發生器連接的緊急觸發回路，所述緊急觸發回路輸出連接到晶閘管門極。
[0022]其中CPLD芯片為中心可編程邏輯器件，控制整個電子板。取能與電源轉換模塊提供電源維持晶閘管的觸發和電子板的控制功能。電壓檢測回路對晶閘管閥組的狀態進行監控，實現信號實時回報。而光接受器和光發生器與光纖連接，實現信號的接收和回報。
[0023]本實用新型高電位自供電晶閘管觸發板的電源取能方式為耦合取能，取能及電源轉換回路的原理圖如圖3所示。高壓晶閘管閥組是由多組兩個反向并聯的晶閘管網式連接而成，每組晶闡管均有導通和關斷兩種狀態，在截止時由電容進行電壓耦合取能；導通時由電感進行電流耦合取能，保證了晶闡管的觸發。圖中，C2為耦合取能的充電電容，VS為穩壓二極管，與電容Cl、電阻Rl和電阻R2、以及三極管V組成限幅電路。Tc為電流互感器，完成電流耦合取能。當晶鬧管VT處于正向壓降時，瞬態均壓電路中的Rb、Cb向通過二極管VD圖中的電容C2充電，直至穩壓二極管VS擊穿，導致晶體管V同時導通，將充電部分短路，充電結束。晶鬧管的觸發過程只需要幾十微秒，因此C2儲存的電量足以觸發VT。當晶鬧管VT處于導通階段時，電流互感器TC產生電流，向C2充電，獲得所需電會K。
[0024]門極放大回路接收信號觸發晶閘管，光接受器接收閥基電子設備VBE傳送來的光編碼信號，通過光電轉換和解碼電路解碼后，去觸發晶閘管和控制TE板的工作時序，完成晶閘管的觸發功能，同時，在晶閘管開通階段，當晶閘管電流非正常過零時，完成晶閘管的重觸發功能。
[0025]電壓檢測電路和du / dt檢測電路用以檢測晶閘管工作狀態，晶閘管在工作過程中由于某種原因沒有被正常觸發，從而要承受正向過電壓，在過電壓升高達到晶閘管轉折電壓之前正向過電壓保護器件(或電路)動作，強迫觸發晶閘管，達到保護晶閘管的目的。同時，能夠產生后備觸發回路動作回報信號，并通過回報信號回路把該動作信號送到閥基電子設備(VBE)。
[0026]晶閘管在從導通到截止的恢復期間，由于阻斷特性尚未完全恢復，過高的du / dt擾動會損壞晶閘管，當晶閘管兩端的電壓上升率du / dt大于設定值，且電壓值也高于設定值時，能夠產生du / dt動作信號，并通過回報信號回路把該信號送到閥基電子設備(VBE)，保護晶閘管。
[0027]緊急觸發回路BOD的主要功能是截斷由任何原因造成的晶閘管正向過電壓，以及在晶閘管電子板(TE)正常觸發脈沖通道發生故障時，作為后備保護觸發。
[0028]光接收器和光發生器的主要功能是通過光纖實現閥基電子設備(VBE)和晶閘管電子板(TE)之間的基本信號傳輸。
[0029]上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種高電位自供電晶閘管觸發系統，其特征在于:所述觸發系統包括通過光纖連接的晶閘管電子板與閥基電子設備，所述閥基電子設備接收主控系統發出的命令，由晶閘管電子板觸發晶閘管，并產生回報信號，將晶閘管的狀態通過閥基電子設備實時傳送到主控系統。
2.根據權利要求1所述的高電位自供電晶閘管觸發系統，其特征在于:所述晶閘管電子板上包括CPLD，所述CPLD分別通過光接受器和光發生器連接光纖與閥基電子設備進行信號接收與發送，通過門極放大回路連接晶閘管門極，通過電壓檢測回路和du/dt檢測回路檢測晶閘管工作狀態；所述晶閘管電子板上還包括取能及電源轉換回路，提供電源維持晶閘管的觸發和晶閘管電子板的控制功能。
3.根據權利要求2所述的高電位自供電晶閘管觸發系統，其特征在于:所述晶閘管電子板上還包括同時與CPLD和光發生器連接的緊急觸發回路，所述緊急觸發回路輸出連接到晶閘管門極。
4.根據權利要求1所述的高電位自供電晶閘管觸發系統，其特征在于:所述主控系統與閥基電子設備集成在同一電路板上。
5.根據權利要求2或3所述的高電位自供電晶閘管觸發系統，其特征在于:所述晶閘管包括多組，每組包括兩個反向并聯的晶閘管，每組晶閘管網式連接組成晶閘管閥組。
6.根據權利要求5所述的高電位自供電晶閘管觸發系統，其特征在于:所述取能及電源轉換回路包括分別與晶閘管連接的電壓耦合取能回路和電流耦合取能回路，所述電壓耦合取能回路和電流耦合取能回路連接到充電回路，所述充電回路通過限幅電路控制選擇取能方式。
7.根據權利要求2所述的高電位自供電晶閘管觸發系統，其特征在于:所述CPLD上還連接有電源監視及復位電路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種高電位自供電晶閘管觸發系統，所述觸發系統包括通過光纖連接的晶閘管電子板與閥基電子設備，所述閥基電子設備接收主控系統發出的命令，由晶閘管電子板觸發晶閘管，并產生回報信號，將晶閘管的狀態通過閥基電子設備實時傳送到主控系統。本實用新型所提供的高電位自供電晶閘管觸發系統，接收系統出發命令觸發晶閘管，并產生回報信號，將晶閘管的狀態實時傳送到控制系統，電源取能方式為耦合送能，邏輯電路為以CPLD 為核心的可編程邏輯電路，采用光電直接觸發光纖傳輸，能實現一個觸發命令觸發兩支反并聯共陰極的晶閘管組并有回路信號反饋，適用于全數字化靜止無功補償設備中，在高壓直流輸電和柔性交流輸電系統中有廣泛應用。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號】CN204287852
【申請號】CN201420780753
【發明人】張杭, 劉云, 王欣之, 張大智
【申請人】蘇州慧科電氣有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月12日