CN103236701A

CN103236701A - 用于高压tsc的晶闸管阀组的触发装置及触发控制方法

Info

Publication number: CN103236701A
Application number: CN2013101230947A
Authority: CN
Inventors: 李国勇
Original assignee: 李国勇
Current assignee: Heilongjiang Tetong Electric Co., Ltd.
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: CN103236701B

Abstract

用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置及触发控制方法，属于电力系统控制器领域。本发明解决了由于现有的触发装置的结构复杂和触发控制方法复杂的问题。本发明的控制单元与触发装置相连，控制方法为：采用外部时钟电路给逻辑处理单元提供时钟信号，对采集的SIN信号进行判断，获得投切时刻，并根据该投切时刻输出投切信号，所述投切信号经驱动电路放大后由光发送电路转换成光信号输出给光接收电路；光接收电路将电脉冲信号输出给光耦隔离电路二，当所述电脉冲信号为低电平时，两个光耦隔离电路的输入侧同时导通，使得两个触发单元同时输出两个触发信号给高压TSC的晶闸管阀组的门极。本发明适用于电力系统和工业系统。

Description

用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置及触发控制方法

技术领域

本发明属于电力系统控制器领域，具体涉及一种用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置及触发控制方法。

背景技术

当前，我国的电力线损结构为220kY、110kV、35kV和10kV，据有关资料分析，电力系统，现阶段的无功功率负荷约为有功功率的1.3倍，且数值继续增加。无功功率如果不能就地补偿，用户负荷所需要的无功功率就要全靠发、配电设备长距离提供，就会使配电、输电和发电设施不能充分发挥作用，降低发、输电的能力，使电网的供电质量恶化，严重时可能会使系统电压崩溃，造成大面积停电事故。高压TSC装置在解决电网稳定性以及配电电能质量等问题中发挥了相当重要的作用，是目前普遍采用的实用技术。其中，TSC是Thyristor Switched Capacitor的缩写，以下简称TSC。选择适当的时刻触发晶闸管，使电容器的投入不会对系统造成冲击，是设计TSC控制电路中最为关键的技术。因为根据电容器的原理，当加在电容上的电压有阶跃变化时，将产生冲击电流，而在电容器切除后重新投入时，若晶闸管导通时的电网电压与电容器残压相差较大，就会由于电容器的电压不能突变而产生很大的冲击电流，称为合闸涌流，这些涌流冲击很可能损坏晶闸管或给电网带来高频冲击。

目前，电力系统和工业系统中，电力电子设备普遍采用的晶闸管阀基电子设备VBE-Valve Base Equipment主要应用于晶闸管控制电抗器装置中，例如申请号为200820032974.8的中国发明专利，其公开了一种基于多模光纤的静止无功补偿器用光电触发与检测系统，该系统可以很好的适用于电抗器的投切控制，但是其触发装置和触发控制方法复杂，由于输配电线路和负荷多呈现感性，因此在电力系统中多采用电容进行补偿，由于负载特性的不同，其不能满足电容可靠投切的需要。

发明内容

本发明为了解决由于现有的触发装置的结构复杂和触发控制方法复杂的问题，提出了用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置及触发控制方法。

用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置，该触发装置包括A相触发装置、B相触发装置和C相触发装置，且A相触发装置、B相触发装置和C相触发装置的结构完全相同，其中，A相触发装置由控制单元和触发装置组成，

控制单元的控制信号输出端通过光纤与触发装置的控制信号输入端相连，

控制单元包括逻辑处理单元，驱动电路和光发送电路，

逻辑处理单元的信号输入端作为控制单元的控制信号输入端，逻辑处理单元的信号输出端与驱动电路的驱动信号输入端相连，驱动电路的驱动信号输出端与光发送电路的驱动信号输入端相连，光发送电路的信号输出端作为控制单元的信号输出端；

触发装置2包括光接收电路、光耦隔离电路一、电压转换单元一、触发单元一、光耦隔离电路二、电压转换单元二、触发单元二、电源单元一和电源单元二；

光接收电路的信号输入端作为触发装置的信号输入端，光接收电路的信号输出端与光耦隔离电路二的光电耦合器的信号输入侧发光二级管的负极相连，光耦隔离电路二的光电耦合器的信号输入侧发光二级管的正极与光耦隔离电路一的光电耦合器的信号输入侧发光二级管的负极相连，

光耦隔离电路一的电信号输出端与电压转换单元一的电压信号输入端相连，电压转换单元一的电流信号输出端与触发单元一的电信号输入端相连，触发单元一的触发信号输出端作为触发装置的第一触发信号输出端，

光耦隔离电路二的电信号输出端与电压转换单元二的电压信号输入端相连，电压转换单元二的电流信号输出端与触发单元二的电信号输入端相连，触发单元二的触发信号输出端作为触发装置的第二触发信号输出端，

电源单元一为光耦隔离电路一的信号输出侧、光耦隔离电路一的信号输入侧、电压转换单元一和触发单元一提供工作电源；

电源单元二为光接收电路，光耦隔离电路二的信号输出侧、电压转换单元二和触发单元二提供工作电源。

采用权利要求1所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置实现高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法，所述方法为：

采用外部时钟电路给逻辑处理单元提供时钟信号，逻辑处理单元对采集的SIN信号进行判断，获得投切时刻，并根据该投切时刻输出投切信号，所述投切信号经驱动电路放大后由光发送电路转换成光信号输出给光接收电路；

光接收电路将接受到的光脉冲信号进行光电转换后形成电脉冲信号输出给光耦隔离电路二，

当所述电脉冲信号为低电平时，光耦隔离电路一和光耦隔离电路二的输入侧同时导通，使得触发单元一和触发单元二同时输出两个触发信号给高压TSC的晶闸管阀组的门极。

本发明充分利用电力电子元件的自身特点，由于晶闸管为半控型器件，如果晶闸管的门极上一直有连续的触发信号，根据晶闸管的工作原理，此时晶闸管可等效于功率二极管，即其具有在阳极和阴极之间加正向电压晶闸管导通，阳极和阴极之间加反向电压晶闸管关断的特性。本发明采用强制提前触发模式，即在触发点前几百微秒的时刻对晶闸管进行触发，使晶闸管保持持续导通，降低了控制器设计的复杂性，避免了检测电路采样比较等繁琐的环节，使得整个触发装置电路简单，导致触发逻辑得到的简化，进而触发控制方法简单。

本发明所述的触发装置，以控制单元中的逻辑处理单元CPLD作为逻辑运算核心，可实现无冲击电流的频繁投切电容器，不受电容器残余电压的影响，从而满足快速投切的要求，在电磁环境恶劣情况下仍可做出精确的投切，提高了触发装置的可靠性，抗干扰能力和稳定性。

附图说明

图1是具体实施方式十所述的投切信号的投入时刻相位图；

图2是具体实施方式一所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置的A相触发装置的电路结构示意图；

图3是具体实施方式九所述的CPLD用品振电路原理图；

图4是具体实施方式三所述的驱动电路和光发送电路的电路原理图；

图5是具体实施方式一所述的光耦隔离电路和光接收电路的电路原理图；

图6是具体实施方式五所述的触发装置电路原理示意图；

图7是具体实施方式五所述的触发装置一种具体电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图2说明本实施方式，本实施方式所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置，该触发装置包括A相触发装置、B相触发装置和C相触发装置，且A相触发装置、B相触发装置和c相触发装置的结构完全相同，其中，A相触发装置由控制单元1和触发装置2组成，

控制单元1的控制信号输出端通过光纤与触发装置2的控制信号输入端相连，

控制单元1包括逻辑处理单元1-1，驱动电路1-2和光发送电路1-3，

逻辑处理单元1-1的信号输入端作为控制单元1的控制信号输入端，逻辑处理单元1-1的信号输出端与驱动电路1-2的驱动信号输入端相连，驱动电路1-2的驱动信号输出端与光发送电路1-3的驱动信号输入端相连，光发送电路1-3的信号输出端作为控制单元1的信号输出端；

触发装置2包括光接收电路2-1、光耦隔离电路一2-2、电压转换单元一2-3、触发单元一2-4、光耦隔离电路二2-5、电压转换单元二2-6、触发单元二2-7、电源单元一2-8和电源单元二2-9；

光接收电路2-1的信号输入端作为触发装置的信号输入端，光接收电路2-1的信号输出端与光耦隔离电路二2-5的光电耦合器G02的信号输入侧发光二级管的负极相连，光耦隔离电路二2-5的光电耦合器G02的信号输入侧发光二级管的正极与光耦隔离电路一2-2的光电耦合器G01的信号输入侧发光二级管的负极相连，

光耦隔离电路一2-2的电信号输出端与电压转换单元一2-3的电压信号输入端相连，电压转换单元一2-3的电流信号输出端与触发单元一2-4的电信号输入端相连，触发单元一2-4的触发信号输出端作为触发装置2的第一触发信号输出端，

光耦隔离电路二2-5的电信号输出端与电压转换单元二2-6的电压信号输入端相连，电压转换单元二2-6的电流信号输出端与触发单元二2-7的电信号输入端相连，触发单元二2-7的触发信号输出端作为触发装置2的第二触发信号输出端，

电源单元一2-8为光耦隔离电路一2-2的信号输出侧、光耦隔离电路一2-2的信号输入侧、电压转换单元一2-3和触发单元一2-4提供工作电源；

电源单元二2-9为光接收电路2-1，光耦隔离电路二2-5的信号输出侧、电压转换单元二2-6和触发单元二2-7提供工作电源。

本实施方式所述的控制单元1与触发装置2之间利用低损耗和抗电磁干扰能力强的光纤来传输信号，目的是为了解决晶闸管电路与控制信号电路之间共地干扰影响，隔离高压和提高触发系统抗干扰能力，控制单元1与触发装置2之间采用抗电磁干扰能力强的光纤进行数据传输，保证了采样数据的准确性和触发信号的一致性。本发明利用检测到的晶闸管功率单元的端电压作为投切时刻的判据，控制单元与触发装置采用光纤进行连接，触发装置接收逻辑处理单元发出的控制信号，控制单元1接收晶闸管功率单元两端的电压信号、然后将上述命令及信号发送至逻辑处理单元进行逻辑判断，再发送至驱动电路进行缓冲驱动后，驱动电路输出电信号到光发射器，通过光发射器发出光信号。光信号经光纤输入至光接收器，由光接收器将信号送至光耦隔离电路一和光耦隔离电路二，光耦隔离电路一经电压转换单元一，将电压信号转变为电流信号，送至触发单元一；光耦隔离电路二经电压转换单元二，将电压信号转变为电流信号，送至触发单元二，发出投切信号。

本实施方式所述的光接收电路2-1与光耦隔离电路二2-5、光耦隔离电路一2-2、电压转换单元一2-3和电压转换单元二2-6的具体连接关系如图5所示，其中VCC1表示电源单元一2-8，VCC2表示电源单元二2-9，光耦隔离电路一2-2和光耦隔离电路二2-5均采用1MHz的高速光耦6N137进行隔离，齐纳二极管D11和电阻R21组成了光电耦合器G01的输出信号保护电路，齐纳二极管D21和电阻R61组成了光电耦合器G02的输出信号保护电路；

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置的进一步限定，所述逻辑处理单元1-1采用可编程逻辑器件CPLD实现。

本实施方式采用可编程逻辑器件CPLD来实现逻辑处理单元的功能，在满足逻辑运算要求的同时，其具有低成本、低功耗的特点，有利于减小资金投入。该处理器器件集成度高，具有通过用户编程实现专门应用的功能，可大大缩短系统的研制周期，引脚TMS，TDI，TCK和TDO分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出，可通过这4个引脚对CPLD进行在线编程、调试及烧写程序。

具体实施方式三：参见图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一或二所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置的进一步限定，所述驱动电路1-2为两个PNP三极管组成的放大电路，逻辑处理单元1-1的信号输出端同时与电阻R20的一端和电阻R40的一端相连，所述电阻R40的另一端与一个三极管Q20的基极相连，所述一个三极管Q20的发射极与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与所述一个三极管Q10的基极相连，所述一个三极管Q10的发射极同时与电源Vcc和电阻R20的另一端相连，另一个三极管Q20的集电极与电阻R70的一端相连，电阻R70的另一端接地，所述另一个三极管Q20的集电极通过电阻R60与光发送电路1-3的驱动信号输入端相连。

本实施方式所述的驱动电路1-2采用两个PNP三极管组成的放大电路，成本低廉，原理简单。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置的进一步限定，所述光发送电路1-3采用光纤发送器HFBR-1521Z实现，光接收电路2-1采用光纤接收器HFBR-2521Z实现。

本发明采用HFBR系列光纤连接器，该光纤连接器的整个光纤传输电路由光纤发送器HFBR-1521、光纤接收器HFBR-2521和传输介质组成，其工作原理与光电耦合器件相似，不同的是其将发送端和接受端分开，中间通过光纤远距离连接和收发信号。

光纤发送器HFBR-1521进行电光转换后形成光脉冲信号。HFBR-1521个数决定了光脉冲信号的输出路数，也决定了采用品闸管功率单元的个数。但CPLD的输出引脚驱动能力较弱，最大驱动能力仅为16mA，而HFBR-1521Z需要的驱动电流一般不小于60mA，因此CPLD不足以直接驱动多路光纤发送器，为了增强带载能力，需要采用独立的驱动电路1-2。

光纤接收器HFBR-2521Z进行光电转换后形成电脉冲信号为，进一步避免触发装置对控制电路的干扰。

具体实施方式五：参见图6和图7说明本实施方式本实施方式是对具体实施方式三所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置的进一步限定，触发单元二2-7的结构与触发单元一2-4的结构相同，触发单元一2-4由电磁感应电路2-4-1、整流电路2-4-2、滤波电路一2-4-3、稳压电路2-4-4、滤波电路二2-4-5、电压转换单元一2-3和触发电路2-4-6组成，其中电磁感应电路2-4-1的交流信号输出端与整流电路2-4-2的交流信号输入端相连，整流电路2-4-2的直流信号输出端与滤波电路一2-4-3的滤波信号输入端相连，滤波电路一2-4-3的滤波信号输出端与稳压电路2-4-4的电信号输入端相连，稳压电路2-4-4的电信号输出端与滤波电路二2-4-5的滤波信号输入端相连、滤波电路二2-4-5的滤波信号输出端与电压转换单元一2-3的电压信号输入端相连，电压转换单元一2-3的电流信号输出端与触发电路2-4-6的触发信号输入端相连，触发电路2-4-6的触发信号输出端输出触发信号。

稳定可靠的电源是触发装置正常工作的先决条件，如图7所示，交变的高频隔离电压通过电磁感应电路TRANS_4生成感应电动势，所述的电磁感应电路采用高功率密度的磁环以实现电源单元的体积最小化，该感应电动势经整流模块输出直流电压，整流模块分为两组，二极管D1和D2组成一组整流电路，二极管D3和D4组成另一组整流电路，电容C2、C3和C4滤除一组整流电路输出直流电压中脉动的纹波，电容C9、C10和C11滤除另一组整流电路输出直流电压中脉动的纹波，由于整流电路输入为高频交流电压信号，普通的二极管不能满足性能要求，本发明采用肖特基二极管作为整流器件，其特点是开关速度快，正向导通压降小，正向通态电流大，正向通态电流为2A时导通压降仅为500mV，在保证低功耗的前提下为整个电源单元提供了足够的带载能力。经电容滤波后输出的电压还随电网电压波动一般有±10％左右的波动，因此还需接稳压电路，其作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。

采用基于TL431的串联反馈式稳压电路，整个稳压电路由TL431，电阻R4、R5和R7，NPN三极管Q1组成，电阻R5决定工作电流，电阻R4和R7的阻值决定具体的输出电压值，输出电压的变化量由TL431内部的反馈网络采样，经TL431的1脚去控制三极管Q1的2脚和3脚间的电压降，从而达到稳定输出电压VCC的目的。基于电流信号抗干扰性强的特点，采用PNP三极管Q2将电压触发信号转化为电流信号，送入触发单元，触发单元一2-4由电阻R1、R2、R3、R6，发光二级管D5和二极管D6组成，R1和D5组成指示电路，利用该指示电路可以直观地判断触发装置2的工作状态，R2和R3并联组成门极限流电阻，其阻值的选定决定了晶闸管的门极触发电流，电阻R6和二极管D6组成品闸管的保护电路，触发单元一2-4和触发单元二2-7输出触发信号，触发一对反并联的晶闸管，从而控制晶闸管投切电容器。

G1是一个晶闸管的门极，K1是该晶闸管的阴极，G2是另一个晶闸管的门极，K2是该晶闸管的阴极。整个光触发方式实际上是控制信号由电到光再到电的转换过程。

具体实施方式六：本实施方式所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法，所述方法为：

所述触发控制方法是采用具体实施方式一、二、三、四或五所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置实现的，

采用外部时钟电路给逻辑处理单元1-1提供时钟信号，逻辑处理单元1-1对采集的SIN信号进行判断，获得投切时刻，并根据该投切时刻输出投切信号，所述投切信号经驱动电路1-2放大后由光发送电路1-3转换成光信号输出给光接收电路2-1；

光接收电路2-1将接受到的光脉冲信号进行光电转换后形成电脉冲信号输出给光耦隔离电路二2-5，

当所述电脉冲信号为低电平时，光耦隔离电路一2-2和光耦隔离电路二2-5的输入侧同时导通，使得触发单元一2-4和触发单元二2-7同时输出两个触发信号给高压TSC的晶闸管阀组的门极G1和G2。

本实施方式所述的SIN信号为周期是20ms的正弦信号。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式六所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法的进一步限定，所述投切信号经驱动电路1-2放大后由光发送电路1-3转换成光信号输出给光接收电路2-1的过程为：当投切信号是低电平时，一个三极管Q10和另一个三极管Q20都工作于放大区域，并将放大后的信号输入到光发送电路1-3，光发送电路1-3将传来的电信号进行电光转换后形成光脉冲信号，并将该光脉冲信号传送到光接收电路2-1。

具体实施方式八，本实施方式是对具体实施方式六所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法的进一步限定，所述外部时钟电路为晶振电路。

本实施方式所述的晶振电路为10MHz的石英晶振。

具体实施方式九：参见图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式八所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法的进一步限定，所述晶振电路由晶振OSC1、电容C10、电阻R30和电阻R50组成，其中晶振OSC1的第二引脚接地，第三引脚通过电阻R30与CPLD的GCLK3引脚相连，第四引脚分别与直流电源VCC、电容C10的一端和电阻R50的一端相连，其中电容C10的另一端接地，电阻R50的另一端与第一引脚相连。

具体实施方式十：参见图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法的进一步限定，所述投切时刻为：在一个20ms的电周期内，一共有3个电压过零点，分别位于0ms，10ms和20ms，如果晶闸管阀两端承受电压为正，选取距10ms处几百微秒的时刻为投切时刻；如果晶闸管阀两端承受电压为负，选取距20ms处几百微秒的时刻为投切时刻。

在图1中，U为晶闸管阀两端的电压，将电压U作为确定整个电容器支路投入时刻的依据。选择在晶闸管阀两端所承受的电压为零时，即自然换相点对其进行触发；并在其后通过在门极施加连续的触发信号，使得晶闸管的工作模拟二极管模式即一旦晶闸管进入正向偏置器件即自然导通，而当通过器件的电流小于维持电流时器件自然关断。如果晶闸管始终处于正向偏置状态，即晶闸管阳极和阴极之间的电压始终为正，不存在过零压，但是由于高压TSC的一般工作于比较恶劣的电磁环境中，精确地检测到晶闸管阀两端的电压过零点非常困难，这种情况下一个可行的方案是在晶闸管阀两端所承受的电压最小时对其进行触发，这样做会尽量减少晶闸管导通对系统产生的冲击。在一个20ms的电周期内，一共有3个电压过零点，分别位于0ms，10ms和20ms。0ms时刻，其电压变化的斜率为正，即晶闸管阀两端电压逐渐变大，若在此时投入电容器，很可能产生很大的电流冲击，因此不适宜在0ms时刻投入电容器。具体的投切时刻如图1所示，如果晶闸管阀两端承受电压为正，选取距10ms处几百微秒的时刻为投入时刻T1，采用强制触发技术，发出连续触发信号，确保整个导通过程晶闸管门极一直存在触发电流，此时其电压变化的斜率为负，即晶闸管阀两端电压逐渐减小至0；如果晶闸管阀两端承受电压为负，选取距20ms处几百微秒的时刻为投入时刻T2，采用强制触发技术，发出连续触发信号，确保整个导通过程晶闸管门极一直存在触发电流，此时其电压变化的斜率为负，即晶闸管阀两端电压逐渐减小至0。

在上述过程中晶闸管阀两端的电压很小，投入电容器时不会产生电流冲击，电流也没有阶跃变化，即使有小电流变化，也不会对整个系统的正常运行造成任何影响，由于检测一个点电压是很困难而且容易受到干扰的，通过电压过零前的电压带的检测替代一个电压点的检测，让检测更加容易和准确，即使系统工作于恶劣的电磁环境中仍能准确地检测到晶闸管阀两端的电压，这大大提高了投入电容器的可靠性。

触发能量的前期准备使得当有触发信号发出时，触发装置不会因能量波动造成干扰，影响到触发的一致性，解决了传统方式触发时能量波动的问题；对于电容器切除，晶闸管根据阳极和阴极之间的电压自动开通和关断，由于晶闸管具有电流过零关断特性，可以自行实现无冲击切除。因此，仅需要考虑晶闸管触发信号的初始时刻和结束时刻，而不需考虑TSC处于投入状态时的触发，从而简化了控制器的设计。

工作原理：

采用品振电路通过GCLK3引脚为CPLD提供时钟信号，CPLD根据采集到的信号SIN完成投切信号的逻辑判断，将投切信号以逻辑电平的形式经引脚X发出，

当逻辑处理单元1-1的输出的信号是低电平时，发出投入信号，该投入信号作用于三极管Q20的1脚，三极管Q20导通，从而使得三极管Q10的1脚的电平为低电平，三极管Q10导通，三极管Q10和三极管Q20都工作于放大区域，

光纤发送器HFBR-1521将传来的电信号进行电光转换后形成光脉冲信号，光纤接收器HFBR-2521将接受到的光脉冲信号进行光电转换后形成电脉冲信号，

当光纤接收器的GXO引脚输出为低电平时，6N137的3脚接收到低电平，光耦开通，输出投入信号CF1，CF2，此时CF1和CF2为低电平信号，三极管Q2的1脚和三极管Q4的1脚均接收到低电平信号，Q2和Q4导通并工作于放大区域，经晶闸管功率单元的门极G1和G2为晶闸管功率单元提供触发信号，

当光纤接收器的GXO引脚输出为高电平时，6N137的3脚接收到高电平，光耦不开通，此时CF1和CF2为高电平信号，三极管Q2的1脚和三极管Q4的1脚均接收到高电平信号，Q2和Q4关断，晶闸管功率单元的门极G1和G2无触发信号。

本发明所述的逻辑电平为低电平时，表示发出投入信号，逻辑电平为高电平时，表示发出切除信号。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明保护范围当中。

Claims

1.用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置，其特征在于，该触发装置包括A相触发装置、B相触发装置和C相触发装置，且A相触发装置、B相触发装置和C相触发装置的结构完全相同，其中，A相触发装置由控制单元(1)和触发装置(2)组成，

控制单元(1)的控制信号输出端通过光纤与触发装置(2)的控制信号输入端相连，

控制单元(1)包括逻辑处理单元(1-1)，驱动电路(1-2)和光发送电路(1-3)，

逻辑处理单元(1-1)的信号输入端作为控制单元(1)的控制信号输入端，逻辑处理单元(1-1)的信号输出端与驱动电路(1-2)的驱动信号输入端相连，驱动电路(1-2)的驱动信号输出端与光发送电路(1-3)的驱动信号输入端相连，光发送电路(1-3)的信号输出端作为控制单元(1)的信号输出端；

触发装置(2)包括光接收电路(2-1)、光耦隔离电路一(2-2)、电压转换单元一(2-3)、触发单元一(2-4)、光耦隔离电路二(2-5)、电压转换单元二(2-6)、触发单元二(2-7)、电源单元一(2-8)和电源单元二(2-9)；

光接收电路(2-1)的信号输入端作为触发装置的信号输入端，光接收电路(2-1)的信号输出端与光耦隔离电路二(2-5)的光电耦合器(GO2)的信号输入侧发光二级管的负极相连，光耦隔离电路二(2-5)的光电耦合器(GO2)的信号输入侧发光二级管的正极与光耦隔离电路一(2-2)的光电耦合器(GO1)的信号输入侧发光二级管的负极相连，

光耦隔离电路一(2-2)的电信号输出端与电压转换单元一(2-3)的电压信号输入端相连，电压转换单元一(2-3)的电流信号输出端与触发单元一(2-4)的电信号输入端相连，触发单元一(2-4)的触发信号输出端作为触发装置(2)的第一触发信号输出端，

光耦隔离电路二(2-5)的电信号输出端与电压转换单元二(2-6)的电压信号输入端相连，电压转换单元二(2-6)的电流信号输出端与触发单元二(2-7)的电信号输入端相连，触发单元二(2-7)的触发信号输出端作为触发装置(2)的第二触发信号输出端，

电源单元一(2-8)为光耦隔离电路一(2-2)的信号输出侧、光耦隔离电路一(2-2)的信号输入侧、电压转换单元一(2-3)和触发单元一(2-4)提供工作电源；

电源单元二(2-9)为光接收电路(2-1)，光耦隔离电路二(2-5)的信号输出侧、电压转换单元二(2-6)和触发单元二(2-7)提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置，其特征在于，所述逻辑处理单元(1-1)采用可编程逻辑器件CPLD实现。

3.根据权利要求1或2所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置，其特征在于，所述驱动电路(1-2)为两个PNP三极管组成的放大电路，逻辑处理单元(1-1)的信号输出端同时与电阻R20的一端和电阻R40的一端相连，所述电阻R40的另一端与一个三极管(Q20)的基极相连，所述一个三极管(Q20)的发射极与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与所述一个三极管(Q10)的基极相连，所述一个三极管(Q10)的发射极同时与电源Vcc和电阻R20的另一端相连，另一个三极管(Q20)的集电极与电阻R70的一端相连，电阻R70的另一端接地，所述另一个三极管(Q20)的集电极通过电阻R60与光发送电路(1-3)的驱动信号输入端相连。

4.根据权利要求3所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置，其特征在于，所述光发送电路(1-3)采用光纤发送器HFBR-1521Z实现，光接收电路(2-1)采用光纤接收器HFBR-2521Z实现。

5.根据权利要求1所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置，其特征在于，触发单元二(2-7)的结构与触发单元一(2-4)的结构相同，触发单元一(2-4)由电磁感应电路(2-4-1)、整流电路(2-4-2)、滤波电路一(2-4-3)、稳压电路(2-4-4)、滤波电路二(2-4-5)、电压转换单元一(2-3)和触发电路(2-4-6)组成，其中电磁感应电路(2-4-1)的交流信号输出端与整流电路(2-4-2)的交流信号输入端相连，整流电路(2-4-2)的直流信号输出端与滤波电路一(2-4-3)的滤波信号输入端相连，滤波电路一(2-4-3)的滤波信号输出端与稳压电路(2-4-4)的电信号输入端相连，稳压电路(2-4-4)的电信号输出端与滤波电路二(2-4-5)的滤波信号输入端相连、滤波电路二(2-4-5)的滤波信号输出端与电压转换单元一(2-3)的电压信号输入端相连，电压转换单元一(2-3)的电流信号输出端与触发电路(2-4-6)的触发信号输入端相连，触发电路(2-4-6)的触发信号输出端输出触发信号。

6.采用权利要求1所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发装置实现高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法，其特征在于，所述方法为：

采用外部时钟电路给逻辑处理单元(1-1)提供时钟信号，逻辑处理单元(1-1)对采集的SIN信号进行判断，获得投切时刻，并根据该投切时刻输出投切信号，所述投切信号经驱动电路(1-2)放大后由光发送电路(1-3)转换成光信号输出给光接收电路(2-1)；

光接收电路(2-1)将接受到的光脉冲信号进行光电转换后形成电脉冲信号输出给光耦隔离电路二(2-5)，

当所述电脉冲信号为低电平时，光耦隔离电路一(2-2)和光耦隔离电路二(2-5)的输入侧同时导通，使得触发单元一(2-4)和触发单元二(2-7)同时输出两个触发信号给高压TSC的晶闸管阀组的门极(G1和G2)。

7.根据权利要求6所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法，其特征在于，所述驱动电路(1-2)为两个PNP三极管组成的放大电路，逻辑处理单元(1-1)的信号输出端同时与电阻R20的一端和电阻R40的一端相连，所述电阻R40的另一端与一个三极管(Q20)的基极相连，所述一个三极管(Q20)的的发射极与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与所述一个三极管(Q10)的基极相连，所述一个三极管(Q10)的发射极同时与电源Vcc和电阻R20的另一端相连，另一个三极管(Q20)的集电极与电阻R70的一端相连，电阻R70的另一端接地，所述另一个三极管(Q20)的集电极通过电阻R60与光发送电路(1-3)的驱动信号输入端相连；

所述投切信号经驱动电路(1-2)放大后由光发送电路(1-3)转换成光信号输出给光接收电路(2-1)的过程为：当投切信号是低电平时，一个三极管(Q10)和另一个三极管(Q20)都工作于放大区域，并将放大后的信号输入到光发送电路(1-3)，光发送电路(1-3)将传来的电信号进行电光转换后形成光脉冲信号，并将该光脉冲信号传送到光接收电路(2-1)。

8.根据权利要求6所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法，其特征在于，所述外部时钟电路为晶振电路。

9.根据权利要求8所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法，其特征在于，

所述逻辑处理单元(1-1)采用可编程逻辑器件CPLD实现；

所述晶振电路由晶振(OSC1)、电容C10、电阻R30和电阻R50组成，其中晶振(OSC1)的第二引脚接地，第三引脚通过电阻R30与CPLD的GCLK3引脚相连，第四引脚分别与直流电源(VCC)、电容C10的一端和电阻R50的一端相连，其中电容C10的另一端接地，电阻R50的另一端与第一引脚相连。

10.根据权利要求6所述的用于高压TSC的晶闸管阀组的触发控制方法，其特征在于，所述投切时刻为：在一个20ms的电周期内，一共有3个电压过零点，分别位于0ms，10ms和20ms，如果晶闸管阀两端承受电压为正，选取距10ms处几百微秒的时刻为投切时刻；如果晶闸管阀两端承受电压为负，选取距20ms处几百微秒的时刻为投切时刻。