CN101902120A - 晶闸管串联调压电路 - Google Patents

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Abstract

本发明晶闸管串联调压电路，用于串接在交流电源与负载之间，其包括至少2对串联在一起的反并联晶闸管、与反并联晶闸管相匹配联接的均压电路、与反并联晶闸管相匹配联接的过压保护电路，其不同之处在于：所述晶闸管调压电路中每对反并联晶闸管两端还并联有谐波抑制电路。本发明的有益效果在于：1)完全避免了晶闸管串联支路发生谐振的可能性，极大的保护了晶闸管及其相关器件。2)谐波抑制电路具有动态均压功能，改善了晶闸管串联电路的均压性能。

Description

晶闸管串联调压电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其是一种晶闸管串联调压电路。
背景技术
图1所示为三相三组晶闸管串联电路，也可以是多组晶闸管串联电路或单相电路。晶闸管Q11、Q12、Q13、Q14、Q15、Q16构成A相调压电路，晶闸管Q21、Q22、Q23、Q24、Q25、Q26构成B相调压电路，晶闸管Q31、Q32、Q33、Q34、Q35、Q36构成C相调压电路。电阻R11、R12、R13和电容C11、C12、C13、构成A相均压电路，电阻R21、R22、R23和电容C21、C22、C23构成B相均压电路，电阻R31、R32、R23和电容C31、C32、C33构成C相均压电路。压敏电阻D11为并联在晶闸管Q11、Q12上，用于保护晶闸管Q11、Q12，也可用过压保护板代替压敏电阻。同理D12、D13、D21、D22、D23、D31、D32、D33也是用于保护晶闸管，通过调节可控硅的移相角来调节输出电压。输出接电阻负载，且假设串联的可控硅同时导通同时关断，其输出电压、电流波形如图2所示。从图2可以看出晶闸管移相电路的输出电压、输出电流均存在大量谐波分量；图3为当连接电阻负载时不同导通角的基波和谐波分量，如图3所示，当晶闸管移相电路连接电阻负载或电感负载时，晶闸管移相电路的基波和谐波分量大量存在，说明晶闸管移相电路的基波和谐波分量也与负载类型有关。
表1为典型晶闸管特性参数，从表中可以看出门极触发电流是从40mA到300mA之间，门极触发电压是0.8V到3.0V之间，即使选用同一型号的晶闸管，其触发条件也不能保证完全一致，因此串联可控硅完全同时导通是f不可能实现的。从表中还可以看出维持电流是20mA到300mA之间，可见其完全同时关断也是不可能实现的，由于串联可控硅参数上的差异，串联可控硅开关不一致会进一步增加串联支路上的谐波电压和谐波电流。
晶闸管移相调压产生的大量谐波成分一旦产生谐振，将会导致晶闸管局部过压，轻则导致可控硅损坏，重则影响电网及系统的安全。在工程实际应用中也经常发生晶闸管过压击穿，压敏电阻击穿等故障现象。大多也是由于系统谐振造成晶闸管串联回路过压。
从上述分析可知由于晶闸管串联移相必定会产生一部分特定的谐波分量，该谐波分量的存在严重影响了晶闸管串联调压电路的可靠性。以下为表1：典型晶闸管参数表。
Figure BDA0000024789630000021
根据前面的分析可以看出，现有多组晶闸管串联调压电路有以下不足：
1、由于晶闸管移相调压电路的固有特性，必然产生大量谐波，过多的谐波电压或谐波电流严重威胁着器件及外围设备的安全运行。
2、多组晶闸管串联调压电路一旦发生谐振，将直接导致串联支路局部过压，而常规的过压保护器件受容量的限制，不能吸收或抑制谐振造成的巨大能量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可靠的晶闸管串联调压电路，可以防止晶闸管串联回路上发生谐振，保护晶闸管及其外围电路的安全。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：晶闸管串联调压电路，用于串接在交流电源与负载之间，其包括至少2对串联在一起的反并联晶闸管、与反并联晶闸管相匹配联接的均压电路、与反并联晶闸管相匹配联接的过压保护电路，其不同之处在于：所述晶闸管调压电路中每对反并联晶闸管两端还并联有谐波抑制电路。
按以上方案，所述谐波抑制电路由一个或多个共模或差模电抗器构成，共模或差模电抗器联接在各对反并联晶闸管之间。
按以上方案，所述谐波抑制电路包括一个或多个共模或差模电抗器、与共模或差模电抗器对应数量的吸收电容，共模或差模电抗器与吸收电容串联后跨接在各对反并联晶闸管之间。
按以上方案，所述谐波抑制电路包括一个或多个共模或差模电抗器、与共模或差模电抗器对应数量的吸收电容与吸收电阻，吸收电容及吸收电阻串联或并联后构成LC电路，LC电路再与共模或差模电抗器串联后跨接在各对反并联晶闸管之间。
晶闸管调压电路用于具有以下特性的应用场合：1)、采用两组及两组以上晶闸管串联工作；2)、采用晶闸管移相导通技术，调节晶闸管导通角，来调节输出电压。
在上述特征电路的基础上，本发明晶闸管调压电路具有以下明显特征：
1)、在每个反并联的晶闸管上，并联了LCR构成的谐波抑制电路。LCR有多种电路结构且可以为零。
2)、L通常采用多相耦合方式
与现有技术对比，本发明的有益效果在于：
1)、完全避免了晶闸管串联支路发生谐振的可能性，极大的保护了晶闸管及其相关器件。
2)、谐波抑制电路具有动态均压功能，改善了晶闸管串联电路的均压性能。
附图说明
图1为现有技术中三相三组晶闸管串联电路；
图2为图1所示电路的输出电压、电流波形，其串联的可控硅同时导通同时关断；
图3为连接电阻负载时不同导通角的基波和谐波分量；
图4为本发明采用LC谐波抑制的晶闸管串联电路；
图5为本发明提出的采用LRC谐波抑制的一种新型晶闸管串联电路；
图6为本发明提出的采用L谐波抑制的一种新型晶闸管串联电路；
图7为本发明提出的采用LR//C谐波抑制的一种新型晶闸管串联电路。
具体实施方式
本发明实施方式的总体思路为：晶闸管串联调压电路，用于串接在交流电源与负载之间，其包括至少2对串联在一起的反并联晶闸管、与反并联晶闸管相匹配联接的均压电路、与反并联晶闸管相匹配联接的过压保护电路，所述晶闸管调压电路中每对反并联晶闸管两端还并联有谐波抑制电路。
具体的，上述谐波抑制电路可由一个或多个共模或差模电抗器构成，共模或差模电抗器联接在各对反并联晶闸管之间。
具体的，上述谐波抑制电路还可以采用以下方式构成：其包括一个或多个共模或差模电抗器、与共模或差模电抗器对应数量的吸收电容，共模或差模电抗器与吸收电容串联后跨接在各对反并联晶闸管之间。
具体的，上述谐波抑制电路还可以采用以下方式构成：其包括一个或多个共模或差模电抗器、与共模或差模电抗器对应数量的吸收电容与吸收电阻，吸收电容及吸收电阻串联或并联后构成LC电路，LC电路再与共模或差模电抗器串联后跨接在各对反并联晶闸管之间。
下面结合附图对本发明实施例作进一步的说明。
图4为本发明采用LC谐波抑制的晶闸管串联电路；如图4所示，在串联晶闸管之间串联共模或差模电抗器及吸收电容。可以根据实际电路的特性，有针对性的消除特定范围的谐波分量，防止电路谐振。谐波抑制电路由电容Cg11、电抗器Lg11构成，其中电容Cg11，和电感Lg11构成特定n次谐波的谐振电路，对于n次谐波分量相当于短路，同时由于Lg11、Lg12、Lg13为三相共模电抗器，对于晶闸管串联电路具有动态均压效果。并联在Q11和Q12上的电抗器Lg11的等效电感为L，电容Cg11的电容为C，则该电路的谐振频率为对于频率为f的分量，呈短路状态，因此不会在串联晶闸管上产生谐振。
如图4所示的晶闸管串联电路可用于高压电机移相调压软启动。当用于10000V高压电机软启动时，一般采用5组6000V反并联的高压晶闸管串联运行。如图8所示，采用了LC谐波抑制电路，取C为2.5μF，五相共模电抗器每相的等效电感量为4.8mH。谐振频率为
Figure BDA0000024789630000052
约为基波50HZ的29倍，也就是说对29次谐波呈短路状态。吸收和抑制的效果最好。
实践证明采用LC谐波抑制的晶闸管串联电路可靠性高。
本发明除图4以外，还有图5到图7所示的3种基本电路拓扑。图5为本发明提出的采用LRC谐波抑制的一种新型晶闸管串联电路；图6为本发明提出的采用L谐波抑制的一种新型晶闸管串联电路；图7为本发明提出的采用LR//C谐波抑制的一种新型晶闸管串联电路。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明的范围内。

Claims (4)

1.晶闸管串联调压电路，用于串接在交流电源与负载之间，其包括至少2对串联在一起的反并联晶闸管、与反并联晶闸管相匹配联接的均压电路、与反并联晶闸管相匹配联接的过压保护电路，其特征在于：所述晶闸管调压电路中每对反并联晶闸管两端还并联有谐波抑制电路。
2.如权利要求1所述的晶闸管串联调压电路，其特征在于：所述谐波抑制电路由一个或多个共模或差模电抗器构成，共模或差模电抗器联接在各对反并联晶闸管之间。
3.如权利要求1所述的晶闸管串联调压电路，其特征在于：所述谐波抑制电路包括一个或多个共模或差模电抗器、与共模或差模电抗器对应数量的吸收电容，共模或差模电抗器与吸收电容串联后跨接在各对反并联晶闸管之间。
4.如权利要求1所述的晶闸管串联调压电路，其特征在于：所述谐波抑制电路包括一个或多个共模或差模电抗器、与共模或差模电抗器对应数量的吸收电容及吸收电阻，吸收电容与吸收电阻串联或并联后构成LC电路，LC电路再与共模或差模电抗器串联后跨接在各对反并联晶闸管之间。
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