CN101582590A - 2控3型晶闸管投切电容器的过零触发时序控制电路 - Google Patents
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Abstract
一种2控3型晶闸管投切电容器的过零触发时序控制电路，它含有一只经过二极管整流电路相连接的光耦或者光纤的输入端，串联电阻限流与反并联的晶闸管开关两端相连接来采集晶闸管过零信号，光耦应用于低压系统，光纤应用于中压系统，在晶闸管不触发时，光耦或者光纤的输出端产生对应于晶闸管过零信号的A相和C相两路窄脉冲信号，两路信号送入单片机，单片机经过逻辑判断、延时处理，按照时序要求产生触发晶闸管的触发脉冲，触发脉冲推动触发变压器触发主回路的晶闸管开关。经过测试证明：可以运行在低、中压电网中，具有快速动作、过零触发没有冲击电流、在停止时晶闸管承受电压低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种2控3型晶闸管投切电容器的过零触发时序控制电路，用于在交流电路中对电容器的投切控制。属于晶闸管电压过零触发技术领域。
背景技术
在输配电系统中，晶闸管投切电容器型静止无功补偿装置是对无功负荷进行就地补偿的一种先进的设备，在晶闸管投切电容器中2控3型电路是国内外普遍采用的方式。它用两路晶闸管开关控制三相电源，每路晶闸管开关由一对反并联的晶闸管或者一只晶闸管一只二极管的反并联组成。作为投切电容器的晶闸管开关，当采用准确的触发时刻、合适的时序触发和不触发晶闸管时，可以使得晶闸管投切电容器在20ms时间里快速动作，减少电容器投切时的电流冲击，晶闸管在停止工作时承受的电压最小。
查阅专利文献，有四件发明专利谈到了晶闸管投切电容器的触发装置。专利号01136260.X，名称为“晶闸管投切电容器用的分相过零触发控制装置”，讲述用霍尔元件式检测过零点，霍尔电路造价高，复杂，目前霍尔元件难于承受10KV电网电压等级的耐压。专利号01128273.8，名称为“晶闸管投切电容器无延时过零触发电路”，在晶闸管的主回路采用多个光耦电路，电路复杂，电网电压高时，不易选择耐高压的光耦。专利号200610035809.3，名称为“用于动态无功补偿的晶闸管触发控制方法及装置”；专利号200410025382.X，名称为“电容器等电位投切可控硅触发电路”，都是在晶闸管的主回路构成过零采集电子集成电路，电子集成电路的电源需要单独供给，电路复杂。以上专利文件均没有提到过零触发时序的要求。
国内2控3型晶闸管投切电容器开关的触发电路大量应用MOC3083芯片，MOC3083芯片是一种过零触发集成芯片，用该芯片的触发器不能快速动作，有烧毁晶闸管及触发芯片的现象。测试国外如德国著名大公司的同类产品存在触发电流冲击大。国内外产品都存在忽视触发时序的要求，造成产品性能不高，冲击电流大。MOC3083芯片使得晶闸管承受电压高，远高于2倍的电网峰值电压。
发明内容
本发明的目的是解决现有用于2控3型晶闸管投切电容器的过零触发电路的不足，提供一种在各种电压等级下均可以应用的简单的优秀触发电路，它应用无源的光耦或者光纤的输入端采集晶闸管过零信号，光耦或者光纤的输出端与高电位的晶闸管隔离，输出过零信号给单片机，在单片机控制下按照正确的时序要求，发出触发脉冲或信号，触发晶闸管。快速、准确、简单、可靠的过零触发2控3型晶闸管投切电容器的控制电路。
2控3型晶闸管投切电容器，它用两路晶闸管开关控制三相电源，每路晶闸管开关由一对反并联的晶闸管或者一只晶闸管一只二极管的反并联组成，一路晶闸管开关连接在A相，另一路连接在C相，B相不接晶闸管开关直接连接到电抗器和电容器的串联回路中。其特征在于：它含有一只经过二极管整流电路相连接的光耦或者光纤的输入端，串联电阻限流与反并联的晶闸管开关两端相连接来采集晶闸管过零信号，光耦应用于低压系统，光纤应用于中压系统，在晶闸管不触发时，光耦或者光纤的输出端产生对应于晶闸管过零信号的A相和C相两路窄脉冲信号，两路信号送入单片机，单片机经过逻辑判断、延时处理，按照时序要求产生触发晶闸管的触发脉冲，触发脉冲推动触发变压器触发主回路的晶闸管开关。
所述的应用于低压的光耦，为经过桥式二极管整流电路相连接的一只光耦的输入端，串联多个电阻限流与反并联的晶闸管开关两端相连接，来采集晶闸管过零信号，
所述的应用于中压的光纤，两只光纤的输入端为反向连接，每个光纤的输入端反向并联连接一只二极管防止光纤反向击穿，反并联的光纤输入端和二极管与晶闸管阀的静态均压电阻相串联，连接到反并联的晶闸管阀的两端，接收晶闸管上正半波和反半波过零信号。
所述的按照时序要求，发出的触发脉冲或者触发信号为，当电网电压以正序接线时，即电网电压的B相滞后于A相120°，C相超前于A相120°，接到晶闸管投入命令时，在C相晶闸管电压过零时，首先触发超前相C相晶闸管，C相晶闸管导通后，再在A相晶闸管电压过零时，触发A相晶闸管，触发脉冲的宽度为360°，接到停止命令停止时，首先停止滞后相A相晶闸管，A相晶闸管停止后，再停止触发超前相C相晶闸管，当电网电压以反序接线时，即电网电压的B相超前于A相120°，C相滞后于A相120°，触发和停止的时序仍然按照上述的超前滞后相的要求，只是C相换成A相，A相换成C相。
2控3电路是运行在三相电路中，电路开关只有两只，少了一只，如上所述电路运行要求非常复杂。电容器、电抗器串联接成三角形，晶闸管开关放在三角形内，用三对反并联的晶闸管开关投切电容器电路，晶闸管的运行是单相运行方式，比2控3型简单，2控3电容器电路的过零采集电路同样适用晶闸管开关放在三角形内的投切电容器电路。
按照上述要求制造出的触发电路，经过测试有如下优点，可以运行在低压、中压各个电压等级的电网电压下，达到了快速：由停止转到触发态20ms触发；晶闸管过零触发没有冲击电流：晶闸管两端电压过零或者电压变化率为零时触发，电压变化率为零是指在电容器串联电抗器时候，由工作到停止，电容器上的直流电压高于电网电压的峰值，使得晶闸管上的电压没有过零点，此时需要选择晶闸管电压最低，电压变化率为零点触发才可以达到触发的快速性；在停止时晶闸管承受电压低：最大约为2倍的峰值电压，晶闸管安全。
附图说明：
图1：低压2控3主回路和触发电路图
图2：中压电路过零采集电路图
图3：2控3电路时序控制框图
图4：晶闸管由停止到工作，晶闸管和光耦输出过零窄脉冲信号波形图
图5：晶闸管由工作到停止，晶闸管和光耦输出过零窄脉冲信号波形图
图6：2控3电路电源正序由停止到工作UVT1、UVT3电压波形图
图7：2控3电路电源正序由工作到停止UVT1、UVT3电压波形图
图8：2控3电路电源正序停止到工作UVT1、C相电流波形图
图9：2控3电路电源正序工作到停止UVT1电压、C相电流波形图
图10：2控3电路电源正序20ms快速工作UVT1电压、C相电流波形图
图11：三角形内晶闸管开关投切电容器电路
具体实施方法：
通见图1-11。
请见图1：
低压2控3型晶闸管投切电容器的主回路，是指在A、B、C三相电源供电系统中，由VT1、VT2和VT3、VT4组成的两路反并联晶闸管开关，投入、切除电容器C和电抗器L组成的补偿电路。每路晶闸管开关由一对晶闸管或者一只晶闸管一只二极管的反并联组成。一路晶闸管开关连接在A相，另一路连接在C相，B相不接晶闸管开关直接连接到电抗器和电容器的串联回路中。触发电路含有一只经过桥式D1～D4二极管整流电路相连接的光耦U1的输入端，串联R2～R5多个电阻限流与反并联的VT1、VT2晶闸管开关两端相连，来采集晶闸管过零信号，光耦应用于低压系统，在晶闸管不触发时，光耦的输出端产生对应于VT1、VT2晶闸管过零信号的A相窄脉冲信号，同理，C相过零采集电路中的另一只光耦的输出端产生对应于VT3、VT4晶闸管过零信号的C相窄脉冲信号，图4、图5展示晶闸管由停止到工作和由工作到停止时的晶闸管和光耦输出过零窄脉冲信号波形图。A相和C相两路窄脉冲信号送入单片机U2，单片机U2经过逻辑判断、延时处理，按照时序要求，发出的触发脉冲信号，当电网电压以正序接线时，即电网电压的B相滞后于A相120°，C相超前于A相120°，接到晶闸管投入命令时，在C相晶闸管电压过零时，首先，经由脉冲变压器，触发超前相C相晶闸管，C相晶闸管导通后，再在A相晶闸管电压过零时，经由脉冲变压器，触发滞后相A相晶闸管，触发脉冲的宽度为360°，接到停止命令停止时，首先停止滞后相A相晶闸管，A相晶闸管停止后，再停止触发超前相C相晶闸管，当电网电压以反序接线时，即电网电压的B相超前于A相120°，C相滞后于A相120°，触发和停止的时序仍然按照上述的超前滞后相的要求，只是C相换成A相，A相换成C相。图6：2控3电路电源正序由停止到工作UVT1、UVT3电压波形图，图7：2控3电路电源正序由工作到停止UVT1、UVT3电压波形图。图8：2控3电路电源正序停止到工作UVT1、C相电流波形图，图示C相电流没有冲击，图9：2控3电路电源正序工作到停止UVT1电压、C相电流波形图。
图3展示：2控3电路时序控制框图
图10：2控3电路电源正序20ms快速工作UVT1电压、C相电流波形图。图中清楚的显示用上述原理作出的触发器，可以使得2控3电路很好地完成了20ms快速工作，晶闸管触发导通没有电流冲击。
请看图2：中压电路过零采集电路图
中压系统，电网电压高，需要多对晶闸管串联才可以满足电压耐压要求，图中画了VT11、VT12和VT13、VT14两对晶闸管，每对为反并联的晶闸管，光纤D2、D4输入端的两端反向并联二极管D1、D3，光纤的输入端经过静态均压电阻R1、R2的限流作用并联到晶闸管的两端，光纤D2、D4输入端为反向串联，目的分别采集晶闸管正半波和反半波的过零信号。
2控3电路是运行在三相电路中，电路开关只有两只，少了一只，如上所述电路运行要求非常复杂。晶闸管投切电容器的电路形式，例如图11电容器、电抗器串联接成三角形，晶闸管开关放在三角形内，用三对反并联的晶闸管开关投切电容器的电路，晶闸管的运行是单相运行方式，比2控3型简单，2控3电路的过零采集电路同样适用图11的晶闸管开关放在三角形内的投切电容器电路。
本发明的特定实施例已对本发明的内容作出了详尽的说明，对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (5)
1.一种2控3型晶闸管投切电容器的过零触发时序控制电路，它用两路晶闸管开关控制三相电源，每路晶闸管开关由一对反并联的晶闸管或者一只晶闸管一只二极管的反并联组成，一路晶闸管开关连接在A相，另一路连接在C相，B相不接晶闸管开关直接连接到电抗器和电容器的串联回路中。其特征在于：它含有一只经过二极管整流电路相连接的光耦或者光纤的输入端，串联电阻限流与反并联的晶闸管开关两端相连接来采集晶闸管过零信号，光耦应用于低压系统，光纤应用于中压系统，在晶闸管不触发时，光耦或者光纤的输出端产生对应于晶闸管过零信号的A相和C相两路窄脉冲信号，两路信号送入单片机，单片机经过逻辑判断、延时处理，按照时序要求产生触发晶闸管的触发脉冲，触发脉冲推动触发变压器触发主回路的晶闸管开关。
2.根据权利要求1所述的2控3型晶闸管投切电容器的过零触发时序控制电路，其特征在于：所述的应用于低压的光耦，有一只经过桥式二极管整流电路相连接的光耦的输入端，串联多个电阻限流与反并联的晶闸管开关两端相连，来采集晶闸管过零信号，
3.根据权利要求1所述的2控3型晶闸管投切电容器的过零触发时序控制电路，其特征在于：所述的应用于中压的光纤，两只光纤的输入端为反向连接，每个光纤的输入端反向并联连接一只二极管防止光纤反向击穿，反并联的光纤输入端和二极管与晶闸管阀串的静态均压电阻相串联，连接到反并联的晶闸管阀的两端，接收晶闸管上正半波和反半波过零信号。
4.根据权利要求1所述的2控3型晶闸管投切电容器的过零触发时序控制电路，其特征在于：所述的按照时序要求，发出的触发脉冲信号为，当电网电压以正序接线时，即电网电压的B相滞后于A相120°，C相超前于A相120°，接到晶闸管投入命令时，在C相晶闸管电压过零时，首先触发超前相C相晶闸管，C相晶闸管导通后，再在A相晶闸管电压过零时，触发A相晶闸管，触发脉冲的宽度为360°，接到停止命令停止时，首先停止滞后相A相晶闸管，A相晶闸管停止后，再停止触发超前相C相晶闸管，当电网电压以反序接线时，即电网电压的B相超前于A相120°，C相滞后于A相120°，触发和停止的时序仍然按照上述的超前滞后相的要求，只是C相换成A相，A相换成C相。
5.根据权利要求1所述的2控3型晶闸管投切电容器的过零触发时序控制电路，其特征在于：电容器、电抗器串联接成三角形，晶闸管开关放在三角形内，用三对反并联的晶闸管开关投切电容器的电路，晶闸管的运行是单相运行方式，比2控3型简单，2控3电容器电路的过零采集电路同样适用晶闸管开关放在三角形内的投切电容器电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Jiangsu Nanzi power efficiency technology Co. Ltd. Assignor: Beijing Xinrongzongheng Technology Development Co., Ltd. Contract record no.: 2010110000178 Denomination of invention: Zero passage triggering time-oriented sequential control circuit of 2-control 3-type thyristor switching capacitor License type: Common License Open date: 20091118 Record date: 20101016 |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110615 Termination date: 20180513 |