CN102005906A - 一种新型直流换流阀晶闸管触发与监测单元大容量取能电路 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子电力领域和直流输电领域，具体涉及一种新型直流换流阀晶闸管触发与监测单元大容量取能电路。包括稳压管D1、稳压管D2、稳压管D3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电阻R1、电阻R2、晶闸管T、晶闸管T1和充电控制电路。本发明的取能和大容量储能电路，解决了换流阀晶闸管触发与监测单元工作电源问题。

Description

一种新型直流换流阀晶闸管触发与监测单元大容量取能电路

技术领域

本发明属于电子电力领域和直流输电领域，具体涉及一种新型直流换流阀晶闸管触发与监测单元大容量取能电路。

背景技术

随着电力电子器件的发展和光电技术的成熟，晶闸管阀触发也经历了巨大的发展。直流换流阀晶闸管触发与监测单元工作时需要一定的电能，初期的晶闸管阀触发几乎采用低压侧送能方式。

低压侧送能可以分为电磁送能和光电送能。电磁送能用低压侧的电源经过脉冲变压器隔离，经过晶闸管触发与监测单元整流得到电源电压，再经过转换成工作所需的电压。一般情况下，换流阀电压等级很高，脉冲变压器需要隔离阀体的高电位与低压侧电源的低电位，实现起来很困难。光电送能虽然避免了上述缺点，但是目前造价过高。本设计采用晶闸管端电压取能的方式获得直流换流阀晶闸管触发与监测单元能量，简单可靠。目前国内外还没有类似的技术专利。

发明内容

本发明的目的：换流阀晶闸管触发与监测单元在高位长期不间断工作，工作电源不能采用市电供电或者电池供电，其工作电源采用就地取能方式获得电源供电。本发明设计了一种新型的取能和大容量储能电路，解决了换流阀晶闸管触发与监测单元工作电源问题。

换流阀晶闸管触发与监测单元实现晶闸管触发和状态监测，采用就地取能方式获得电源供电。晶闸管触发与监测单元电源回路通过晶闸管级RC阻尼回路在晶闸管断态时进行取能，如附图1所示。

本发明的一种新型直流换流阀晶闸管触发与监测单元大容量取能电路，包括稳压管D1、稳压管D2、稳压管D3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电阻R1、电阻R2、晶闸管T、晶闸管T1和充电控制电路，所述电容C4、电阻R2串联后与后级电路串联，其组成的电路并联在晶闸管T的阳极和阴极；稳压管D1与电阻R1串联，其公共端连接到晶闸管T1的门极，晶闸管T1的阳极与稳压管D1连接，晶闸管T1的阴极与晶闸管T的阴极连接；稳压管D2与晶闸管T1的阳极连接，稳压管D2的阴极与电感L1、电容C1连接，电感L1另一端与电容C2、电容C3的充电控制电路、稳压管D3的阴极连接，控制电路的另一端与电容C3连接，其公共端与稳压管D3的阳极连接；电容C1、电容C2、电容C3的另一端都连接到晶闸管T的阴极；电容C3为整个电路提供工作电源。

1、一种新型直流换流阀晶闸管触发与监测单元大容量取能电路，包括稳压管D1、稳压管D2、稳压管D3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电阻R1、电阻R2、晶闸管T、晶闸管T1和充电控制电路，其特征在于所述电容C4、电阻R2串联后与后级电路串联，其组成的电路并联在晶闸管T的阳极和阴极；稳压管D1与电阻R1串联，其公共端连接到晶闸管T1的门极，晶闸管T1的阳极与稳压管D1连接，晶闸管T1的阴极与晶闸管T的阴极连接；稳压管D2与晶闸管T1的阳极连接，稳压管D2的阴极与电感L1、电容C1连接，电感L1另一端与电容C2、电容C3的充电控制电路、稳压管D3的阴极连接，控制电路的另一端与电容C3连接，其公共端与稳压管D3的阳极连接；电容C1、电容C2、电容C3的另一端都连接到晶闸管T的阴极；电容C3为整个电路提供工作电源。

其中，所述取能电路储能足够以后，在阀端没有任何电压的情况下，仍能够保证晶闸管触发与监测单元正常工作0.4秒以上，所述电容C2、电容C3和电容C4为储能电容，当电容C2、电容C3、电容C4达到目标值后，稳压管D1导通，触发晶闸管T1；

利用大电容储能，电容持续放电电流如公式1：

$i=C\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}$ ……公式1

无论换流阀以整流模式还是以逆变模式运行，当交流系统故障引起换流站交流母线电压降低到0时，所有晶闸管触发与监测单元中的储能装置都仍具有足够的能量持续向晶闸管元件提供触发脉冲，使换流阀可以安全导通，而不会出现因储能电路需要充电而造成恢复延缓；

在换流阀电压持续为0的规定时间内，储能电容放电电流必须维持不变，储能电容电压不能低于晶闸管最低触发电压；由此得到放电电流i，电容允许的电压降dv，放电持续时间dt；根据公式1得到，储能电容值，如公式2：

$C=i\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{dv}}$ ……公式2。

本发明介绍的取能电路储能足够以后，在阀端没有任何电压的情况下，仍能够保证晶闸管触发与监测单元正常工作0.4秒以上。无论换流阀以整流模式还是以逆变模式运行，当交流系统故障引起换流站交流母线电压降低到相应幅值并持续对应时间，所有晶闸管触发与监测单元中的储能装置都仍具有足够的能量持续向晶闸管元件提供触发脉冲，使换流阀可以安全导通，而不会出现因储能电路需要充电而造成恢复延缓。

本发明技术方案的优点是：

1、采用就地取能方式，避免了高低电位隔离的问题。

2、取能电路在阀端没有任何电压的情况下，仍能够保证晶闸管触发与监测单元正常工作0.4秒以上，可靠性很高。

附图说明

为了使本发明的内容被更清楚的理解，并便于具体实施方式的描述，下面给出与本发明相关的附图说明如下：

图1示出了晶闸管触发与监测单元电源回路图。

具体实施方式

直流换流阀晶闸管触发与监测单元采用阻尼回路取能，见技术附图1。所取得的能量供直流换流阀晶闸管触发与监测单元的触发放大电路、直流换流阀晶闸管触发与监测单元逻辑电路、回报信号回路和光电转换回路等工作。

本发明介绍的一种新型直流换流阀晶闸管触发与监测单元大容量取能电路，包括以下元件和电路：D1、D2、D3、C1、C2、C3、C4、L1、R1、R2、T、T1、充电控制电路，C4、R2串联后与后级电路串联，其组成的电路并联在晶闸管T的阳极和阴极。稳压管D1与电阻R1串联，其公共端连接到晶闸管T1的门极，T1的阳极与稳压管D1连接，T1的阴极与晶闸管T的阴极连接。二极管D2与T1的阳极连接，D2的阴极与电感L1、电容C1连接，L1另一端与电容C2、C3的充电控制电路、D3的阴极连接，控制电路的另一端与电容C3连接，其公共端与D3的阳极连接。C1、C2、C3的另一端都连接到晶闸管T的阴极。电容C3为电路板提供工作电源。

本发明介绍的取能电路储能足够以后，在阀端没有任何电压的情况下，仍能够保证晶闸管触发与监测单元正常工作0.4秒以上。大大超出了设计要求。技术附图1中电容C2、C3、C4为储能电容，当C2、C3、C4电容达到目标值后，稳压管D1导通，触发晶闸管T1。

利用大电容储能，电容持续放电电流如公式1：

$i=C\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}$ ……公式1

无论换流阀以整流模式还是以逆变模式运行，当交流系统故障引起换流站交流母线电压降低到0时，所有晶闸管触发与监测单元中的储能装置都仍具有足够的能量持续向晶闸管元件提供触发脉冲，使换流阀可以安全导通，而不会出现因储能电路需要充电而造成恢复延缓。

所以在换流阀电压持续为0的规定时间内，储能电容放电电流必须维持不变，储能电容电压不能低于晶闸管最低触发电压。由此得到放电电流i，电容允许的电压降dv，放电持续时间dt。根据公式1得到，储能电容值，如公式2：

$C=i\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{dv}}$ ……公式2

采用本方法设计储能电容值，确保所取的能量完全满足要求。

上面通过特别的实施例内容描述了本发明，但是本领域技术人员还可意识到变型和可选的实施例的多种可能性，例如，通过组合和/或改变单个实施例的特征。因此，可以理解的是这些变型和可选的实施例将被认为是包括在本发明中，本发明的范围仅仅被附上的专利权利要求书及其同等物限制。

Claims (2)

1.一种新型直流换流阀晶闸管触发与监测单元大容量取能电路，包括稳压管D1、稳压管D2、稳压管D3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电阻R1、电阻R2、晶闸管T、晶闸管T1和充电控制电路，其特征在于所述电容C4、电阻R2串联后与后级电路串联，其组成的电路并联在晶闸管T的阳极和阴极；稳压管D1与电阻R1串联，其公共端连接到晶闸管T1的门极，晶闸管T1的阳极与稳压管D1连接，晶闸管T1的阴极与晶闸管T的阴极连接；稳压管D2与晶闸管T1的阳极连接，稳压管D2的阴极与电感L1、电容C1连接，电感L1另一端与电容C2、电容C3的充电控制电路、稳压管D3的阴极连接，控制电路的另一端与电容C3连接，其公共端与稳压管D3的阳极连接；电容C1、电容C2、电容C3的另一端都连接到晶闸管T的阴极；电容C3为整个电路提供工作电源。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于所述取能电路储能足够以后，在阀端没有任何电压的情况下，仍能够保证晶闸管触发与监测单元正常工作0.4秒以上，所述电容C2、电容C3和电容C4为储能电容，当电容C2、电容C3、电容C4达到目标值后，稳压管D1导通，触发晶闸管T1；

利用大电容储能，电容持续放电电流如公式1：

$i=C\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}$ ……公式1

无论换流阀以整流模式还是以逆变模式运行，当交流系统故障引起换流站交流母线电压降低到0时，所有晶闸管触发与监测单元中的储能装置都仍具有足够的能量持续向晶闸管元件提供触发脉冲，使换流阀可以安全导通，而不会出现因储能电路需要充电而造成恢复延缓；

在换流阀电压持续为0的规定时间内，储能电容放电电流必须维持不变，储能电容电压不能低于晶闸管最低触发电压；由此得到放电电流i，电容允许的电压降dv，放电持续时间dt；根据公式1得到，储能电容值，如公式2：

$C=i\frac{\mathrm{dt}}{\mathrm{dv}}$ ……公式2。