CN104184444A - 串并联型晶闸管开关自触发方法 - Google Patents

串并联型晶闸管开关自触发方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104184444A
CN104184444A CN201410145256.1A CN201410145256A CN104184444A CN 104184444 A CN104184444 A CN 104184444A CN 201410145256 A CN201410145256 A CN 201410145256A CN 104184444 A CN104184444 A CN 104184444A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thyristor
switch
parallel
serial
controlled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410145256.1A
Other languages
English (en)
Inventor
王世蓉
李民族
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Institute of Technology
Original Assignee
Guizhou Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Institute of Technology filed Critical Guizhou Institute of Technology
Priority to CN201410145256.1A priority Critical patent/CN104184444A/zh
Publication of CN104184444A publication Critical patent/CN104184444A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明公开了一种自触发晶闸管开关，它不仅满足串并联晶闸管对触发脉冲的要求，还使晶闸管开关装置触发电路简单，勿需附加的由专门电源供电的复杂的触发脉冲电压产生加工及分配。本发明采用自触发电路，触发脉冲始终和晶闸管主电压同步不会产生误触发，元件少，设计、调试、维护工作量少，成本低，又便于采用油冷，缩小晶闸管装置体积，更降低成本。串并联型晶闸管开关又是电力电子技术应用的一个基本部件，采用简单可靠的自触发方法使它具有相当广泛应用的价值。

Description

串并联型晶闸管开关自触发方法
技术领域
本发明涉及电工技术领域，尤其是一种串并联型晶闸管开关自触发方法。 
背景技术
基于电力电子技术的各种装置在国民经济各部门已获得越来越广泛的应用。其中串并联型普通晶闸管开关作为基本部件在高压大功率的电力电子装置中获得了大量应用，例如晶闸管开关过零投切电容器（TSC），晶闸管开关过零投切电抗器（TSR），晶闸管开关过零调功器，变压器电力电子调压等。在这些应用中，串并联晶闸管触发电路的设计是最基本的技术，目前均采用电磁触发和光电触发方法。 
电磁触发原理结线如图1所示，它包括同步变压器，脉冲发生，整形功放，脉冲变压器隔离等，以产生不同极性强脉冲加至各串并联晶闸管控制极上，各晶闸管开关的控制信号只是控制该开关触发脉冲的施加。
光电触发的原理结线如图2所示。它较电磁触发更复杂，每相有一个VBE板，它的作用相当于电磁触发的触发脉冲的产生形成，对每个晶闸管都能产生触发信号，但是否施加仍取决于各晶闸管开关的控制信号；除此，VBE板还需将各晶闸管的触发信号，转换成光信号由光纤传输送给各晶闸管的TE板。光纤的作用如同电磁触发的脉冲变压器，除传送各晶闸管的触发信号外，还起TE板和VBE板的隔离作用。TE板的作用是将VBE板传送的触发信号由光转换成电信号，再经序列处理功放后，直接加于各晶闸管的控制极。
近十年来，由于光纤价格下降，光电触发较电磁触发更能保证串并联晶闸管的触发脉冲同时性，提高了触发的可靠性，因而在串并联晶闸管数较大的高压大容量电力电子装置中获得广泛应用。
无论是电磁触发还是光电触发（特别是后者）的电路都很复杂，不仅装置元器件增加，更增加了设计、制作调试和维护的工作和人工成本。
但是对于很多电力电子装置所需晶闸管开关很多，但构成每个晶闸管开关的晶闸管对的串并联数确不多。据实际设计运行，对于开关型电力电子部件几乎全部在晶闸管两端电压等于零或很小时接入，当串并联数不很多时，对动态均压和触发的同时性要求不高，特别是晶闸管开关接入的是容性负载。此时千篇一律采用光电触发和电磁触发不仅增加了成本，而且没有必要。
现在也有不少晶闸管开关（例如固态继电器）也采用自触发电路，但触发电压的产生采用电阻R并联二极管D的结构（如图3所示），触发电压U G 电阻电压U R =晶闸管两端电压U T ，上升陡度小，难以保证串、并联型晶闸管对触发脉冲的要求,因而只适用于低压（400V以下）非串联、非并联型晶闸管开关。
发明内容
本发明的目的是：提供一种串并联型晶闸管开关自触发方法，它不仅满足串并联晶闸管对触发脉冲的要求，还使晶闸管开关装置触发电路简单，勿需附加的由专门电源供电的复杂的触发脉冲电压产生加工及分配。 
本发明是这样实现的：串并联型晶闸管开关自触发方法，在构成串并联晶闸管开关的每个反并联晶闸管对的晶闸管的控制极G和阴极K间并接有二级管D和电容C，然后通过一个电感L和一个可控开关KC把两个晶闸管的控制级G串联联结起来，构成该晶闸管对的自触发电路；两个以上的反并联晶闸管对串联或并联联接构成串并联型晶闸管开关，它们各将一个负载串联接入交流电网时，只需同时接通各晶闸管对自触发电路的控制隔离开关KC，将在正向电压作用的各晶闸管的控制极G和阴极Ｋ间的电容C上同时产生触发电压U G ,而使该类晶闸管同时导通，其触发电压电源直接取自于晶闸管的正向主电压，从而实现串并联型晶闸管开关的自触发。
根据串联电路电感L和电容C电压分布特点，合理选择每个晶闸管对自触发电路的电感L和控制极一阴极间的电容C的参数，可使待通晶闸管触发电压U G 前沿的上升陡度远高于它们的正向主电压前沿上升陡度，从而保证串并联晶闸管对触发脉冲的要求，同时还应保证对应晶闸管导通前触发电压U G 不超过二级管D和小容量电容C的耐压强度。
所述的可控开关KC由光控双向晶闸管开关GKT以及直流电源DC组成；每个光控双向晶闸管开关GKT的双向可控硅串联在对应晶闸管对的任一控制极G与电感L之间，所有光控双向晶闸管开关GKT的发光二极管与直流电源DC并联；通过控制直流电源DC的通断就可同时控制这个开关的通断。
所述的可控开关KC为光纤控制的光控双向晶闸管开关GQKT，每个光纤控制的光控双向晶闸管开关GQKT的双向可控硅串联在对应晶闸管对的任一控制极G和电感L之间，所有光控双向晶闸管开关GQKT的光纤4连接在控制器3上；控制器3通过光纤同时向各光控双向晶闸管开关GQKT发出光纤信号，实现对它们的同时控制。
所述的可控开关KC为控制隔离变压器BK，每个控制隔离变压器BK的一次绕组串接在对应晶闸管对的两个控制极G之间，取消了电感L；所有的隔离变压器BK的二次绕组相互并联后再和一个光控双向晶闸管开关GKT并联，控制器只需控制GKT的发光二极管的电源通断，就可控制光控双向晶闸管开关GKT的通断；当每个BK二次绕组被GKT接通短接时，每个BK呈现漏电感L 6 ，而取代L：当每个BK的二次绕组被GKT断开时，BK就呈现很大的激磁电感，相当于各可控开关KC处于断开状态。
所述的可控开关KC为多个一次绕组的控制隔离变压器BK，它的每个一次绕组串接在对应晶闸管对的两个控制极G之间，取消了电感L；它的二次绕组并联一个光控双向晶闸管开关GKT，控制器只需控制GKT的发光二极管的电源通断，就可控制光控双向晶闸管开关GKT的通断；当BK二次绕组被GKT接通短接时， BK的每个一次绕组呈现漏电感L 6 ，而取代L：当BK的二次绕组被GKT断开时，BK的每个一次绕组就呈现很大的激磁电感，相当于各可控开关KC处于断开状态。
如图4所示，用本发明的晶闸管开关在交流电源下接通一个负载时，若同时接通晶闸管对自触发电路的控制隔离开关KC1，则自触发脉冲电压U G 同时加在串联的待通管控制极G上，以第一个晶闸管对的晶闸管A T1与晶闸管B T2为例，当加在它们两端主电压（电源电压）u A1A2（t）正半波时，晶闸管B T2的阳极和阴极间的正向电压U T2 = u A1A2（t）＞0，晶闸管A T1的正间电压UT1＜0，当U T2 ≈0且上升时，接通控制隔离开关KC1，可接通此晶闸管对的自触发电路，其电流流向由A1经D1、L1、KC1、C2到A2，在T2的控制极G2和阴极K2间产生触发电压U G =U C2 ；对于该晶闸管对自触发电路，当施加的主 电压u A1A2（t）为正半波时，回路电压u D1  +u L1+ u C2= u A1A2（t），因为u D1≈0，而u L1和u C2反向，即u C2-｜u L1｜= u A1A2（t）。根据串联电路电感L和电容C电压分布特点，合理选择每个晶闸管对自触发电路的电感L和控制极一阴极间的电容C的参数，可使待通晶闸管触发电压U G 前沿的上升陡度远高于它们的正向主电压前沿上升陡度，例如L1、C2接近于串联谐振，即使加在T2上的主电压u A1A2（t）很小，但大于零且上升时，T2的控制极G2的电压U C2 = u C2＞0，但上升速率此主电压u A1A2（t）上升速率高达很多倍，（因为串联谐振状态，u C2的幅值是u A1A2（t）的幅值若干倍），而形成前沿较陡的触发脉冲，这正满足串、并联晶闸管对触发脉冲的要求。
同样，当电源主电压为负半波，自触发电路的回路电压沿A2、D2、L1、C1施加，此对u D2≈0、u C1-∣u L1∣= u A2A1（t），对T1产生的触发电压u C1﹥0，且快速上升，而形成T1的前沿较陡的触发脉冲。
无论T1、T2在各自的正向主电压和自触发脉冲电压作用下导通后，T1或T2的控制极G和阴极K间的电压随主电压下降到某一很小值，故T1、T2分别产生前沿较陡且和主电压极性保持一致的具有相当幅值的矩形脉冲，和TSC（晶闸管过零投切电容器组）的触发脉冲波形几乎完全一致。
对于T3、T4和T5、T6两个反并晶闸管对，同样可采用T1、T2晶闸管对自触发电路原理结线，其分折完全同T1、T2晶闸管对。
图5所示的并联型晶闸管开关的自触发电路的原理结线图和图4所示的串联型晶闸管开关的自触发电路的原理结线完全一致，不再作详尽分析。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用自触发电路，触发脉冲始终和晶闸管主电压同步不会产生误触发，元件少，设计、调试、维护工作量少，成本低，又便于采用油冷，缩小晶闸管装置体积，更降低成本。串并联型晶闸管开关又是电力电子技术应用的一个基本部件，采用简单可靠的自触发方法使它具有相当广泛应用的价值。
附图说明；
图1为串联型晶闸管开关的电磁触发原理图；
图2为串并联型晶闸管开关的光电触发原理图；
图3为固态继电器的自触发电路；
图4为本发明的串联型晶闸管开关自触发电路的原理结线图；
图5为本发明的并联型晶闸管开关自触发电路的原理结线图；
图6为本发明的是实施例1的结构示意图；
图7为本发明的是实施例2的结构示意图；
图8为本发明的是实施例3的结构示意图；
图9为本发明的是实施例4的结构示意图；
图10为本发明的实施例3的串联型开关接通电容器组的仿真应用的仿真电路图；
图11为图10的电源电压和每串的晶闸管触发电压曲线，1—电源电压(每格5KV)，2—晶闸管T2触发电压(每格5V)；
图12为图10中主晶闸管T1、T2的导通电压波形(每格1V)；
图13为图10的负载电容的电流波形(每格1A)；
图14为本发明的实施例4的串联型开关接通电容器组的仿真应用的仿真电路图；
图15为图14的电源电压和每串的晶闸管触发电压曲线，1—电源电压(每格2KV)，2—晶闸管T2触发电压(每格5V)；
图16为图14中主晶闸管T1、T2的导通电压波形(每格5V)；
图17为图14的负载电容的电流波形(每格1A)；
图18为本发明的实施例4的并联型开关接通电容器组的仿真应用的仿真电路图；
图19为图18的电源电压和每串的晶闸管触发电压曲线；
1—电源电压(每格1KV)，2—晶闸管T2触发电压(每格2V)；
图20为图14中主晶闸管T1、T2的导通电压波形(每格1V)；
图21为图14的负载电容的电流波形，1—并联支路1电流(每格200mA)；2—并联支路2电流(每格500mA)；
图22为本发明的实施例1的开关接通纯电感负载的仿真应用的仿真电路图；
图23为图22的电源电压和每串的晶闸管触发电压曲线，1—电源电压(每格1KV)，2—晶闸管T2触发电压(每格2V)；
图24为图22中主晶闸管T1、T2的导通电压波形(每格V)；
图25为图22的负载电容的电流波形 (每格10A)；
图26为本发明的实施例1的开关接通线一般感性负载的仿真应用的仿真电路图；
图27为图26的电源电压和每串的晶闸管触发电压曲线，1—电源电压(每格1KV)，2—晶闸管T2触发电压(每格2V)；
图28为图26中主晶闸管T1、T2的导通电压波形(每格50V)；
图29为图26的负载电容的电流波形 (每格20A)；
图30为 TCC装置一相的晶闸管开关装置的结线（其中每个开关均可采用简单的自触发电路）；
图31为ACTCR一相晶闸管开关装置的结线（其中每个开关均可采用简单的自触发电路）。
具体实施方式；
本发明的实施例1：串并联型晶闸管开关自触发方法，在构成串并联晶闸管开关的每个反并联晶闸管对的晶闸管的控制极G和阴极K间并接有二级管D和电容C，然后通过一个电感L和一个可控开关KC把两个晶闸管的控制级G串联联结起来，构成该晶闸管对的自触发电路；两个以上的反并联晶闸管对串联或并联联接构成串并联型晶闸管开关，它们各将一个负载串联接入交流电网时，只需同时接通各晶闸管对自触发电路的控制隔离开关KC，每个晶闸管对上的可控开关KC是由光控双向晶闸管开关GKT以及直流电源DC组成，光控双向晶闸管开关GKT的双向可控硅串联在晶闸管T1的控制极G与电感L之间，光控双向晶闸管开关GKT的发光二极管与直流电源DC并联；直流电源DC的电压为24V，通过控制直流电源DC的通断就可同时控制这个开关的通断；将在正向电压作用的各晶闸管的控制极G和阴极Ｋ间的电容C上同时产生触发电压U G ,而使该类晶闸管同时导通，其触发电压电源直接取自于晶闸管的正向主电压，从而实现串并联型晶闸管开关的自触发。
实施例1中，光控双向晶闸管开关GKT的双向可控硅的工作电压和主晶闸管对中的晶闸管T1及晶闸管T2的工作电压相同，且双向可控硅和发光二级管间的隔离电压绝缘又要和串联型晶闸管开关对地绝缘要求一致，要用于10-35KV，满足的这样高电压的隔离绝缘要求的小容量光控双向晶闸管开关GKT的实现难度较大。
本发明的实施例2：串并联型晶闸管开关自触发方法，在构成串并联晶闸管开关的每个反并联晶闸管对的晶闸管的控制极G和阴极K间并接有二级管D和电容C，然后通过一个电感L和一个可控开关KC把两个晶闸管的控制级G串联联结起来，构成该晶闸管对的自触发电路；两个以上的反并联晶闸管对串联或并联联接构成串并联型晶闸管开关，它们各将一个负载串联接入交流电网时，只需同时接通各晶闸管对自触发电路的控制隔离开关KC，每个晶闸管对上的可控开关KC为光纤控制的光控双向晶闸管开关GQKT，光纤控制的光控双向晶闸管开关GQKT的双向可控硅串联在晶闸管T1的控制极G与电感L之间，光纤控制的光控双向晶闸管开关GQKT的光纤4连接在控制器3上，控制器3通过光纤同时向各光控双向晶闸管开关GQKT发出光纤信号，实现对它们的同时控制；将在正向电压作用的各晶闸管的控制极G和阴极Ｋ间的电容C上同时产生触发电压U G ,而使该类晶闸管同时导通，其触发电压电源直接取自于晶闸管的正向主电压，从而实现串并联型晶闸管开关的自触发。
和实施例1相同，光控双向晶闸管开关GKT的双向可控硅的工作电压和主晶闸管对中的晶闸管T1及晶闸管T2的工作电压相同，但光纤隔离电压比普通光控可控硅高得多，尽管如此，作为触发元件的双向可控硅工作电流小，高压小电流的双向可控硅现在市面难于购买，光纤信号控制源同样来自于控制器，每个晶闸管对都需要一根光纤4，也增加了控制的复杂性和成本。
本发明的实施例3：串并联型晶闸管开关自触发方法，在构成串并联晶闸管开关的每个反并联晶闸管对的晶闸管的控制极G和阴极K间并接有二级管D和电容C，然后通过一个可控开关KC把两个晶闸管的控制级G串联联结起来，构成该晶闸管对的自触发电路；两个以上的反并联晶闸管对串联或并联联接构成串并联型晶闸管开关，它们各将一个负载串联接入交流电网时，只需同时接通各晶闸管对自触发电路的控制隔离开关KC，可控开关KC为控制隔离变压器BK，每个控制隔离变压器BK的一次绕组串接在对应晶闸管对的两个控制极G之间，取消了电感L；所有的隔离变压器BK的二次绕组相互并联后再和一个光控双向晶闸管开关GKT并联，控制器只需控制GKT的发光二极管的电源通断，就可控制光控双向晶闸管开关GKT的通断；当每个BK二次绕组被GKT接通短接时，每个BK呈现漏电感L 6 ，而取代L：当每个BK的二次绕组被GKT断开时，BK就呈现很大的激磁电感，相当于各可控开关KC处于断开状态；将在正向电压作用的各晶闸管的控制极G和阴极Ｋ间的电容C上同时产生触发电压U G ,而使该类晶闸管同时导通，其触发电压电源直接取自于晶闸管的正向主电压，从而实现串并联型晶闸管开关的自触发。
实施例3中，可控开关KC采用控制隔离变压器BK，它的一次绕组能制作可承受高压，高、低压绕组间易实现绝缘隔离，是可实现的方案，但每个晶闸管对都需要一个控制隔离变压器，要占据一定空间，尽管不大。
本发明的实施例4：串并联型晶闸管开关自触发方法，在构成串并联晶闸管开关的每个反并联晶闸管对的晶闸管的控制极G和阴极K间并接有二级管D和电容C，然后通过一个可控开关KC把两个晶闸管的控制级G串联联结起来，构成该晶闸管对的自触发电路；两个以上的反并联晶闸管对串联或并联联接构成串并联型晶闸管开关，它们各将一个负载串联接入交流电网时，只需同时接通各晶闸管对自触发电路的控制隔离开关KC，可控开关KC为多个一次绕组的控制隔离变压器BK，它的每个一次绕组串接在对应晶闸管对的两个控制极G之间，取消了电感L；它的二次绕组并联一个光控双向晶闸管开关GKT，控制器只需控制GKT的发光二极管的电源通断，就可控制光控双向晶闸管开关GKT的通断；当BK二次绕组被GKT接通短接时， BK的每个一次绕组呈现漏电感L 6 ，而取代L：当BK的二次绕组被GKT断开时，BK的每个一次绕组就呈现很大的激磁电感，相当于各可控开关KC处于断开状态；将在正向电压作用的各晶闸管的控制极G和阴极Ｋ间的电容C上同时产生触发电压U G ,而使该类晶闸管同时导通，其触发电压电源直接取自于晶闸管的正向主电压，从而实现串并联型晶闸管开关的自触发。
实施例4的方案与实施例3相比，则减小了占用的空间。
本发明的实施例5：如图10-13所示，用三个串联的晶闸管对构成的晶闸管开关来接通一个电容器组的仿真应用，自触发电路采用实施例3的结线方案。图10是仿真结线，图11是晶闸管 T2的自触发脉冲电压u g2（t）和电源电压u s （t）的波形；图12是晶闸管T1、晶闸管 T2的导通电压波形；图13是负载电容的电流波形。从这些波形看出；图10中自触发脉冲电压u g2（t）超前电源电压u s （t）正半波90°，且宽度是180°，符合TSC晶闸管过零投切电容器组脉冲的施加；b）晶闸管对T1、T2的导通电压波形以及电容电流波形同样和TSC一样。实际上，图10结线本身就是TSC结线，只不过这里是采用自触发脉冲，而不是光电触发或电磁触发脉冲。
本发明的实施例6：图14-17是用两个串联的晶闸管对构成的晶闸管开关来接通一个电容器组（实为TSC）的仿真应用，自触发电路采用实施例4的结线方案。因现有仿真软件，只有三绕组变压器电路模型，故只选用2个晶闸对串联构成的晶闸管开关。图14是仿真结线，控制隔离变压器BK是采用理想变压器模型，一次绕组漏感用与之串联的专门的L 2 和L 4 代替，激磁电感用与一次绕组相并联的L 1 和L 3 来代替。这就保证，当二次绕组短接时，L 2 和L 4 接入自触发电路，二次绕组断开时，L 1 和L 3 接入自触发电路。图15所示晶闸管 T2自触发脉冲电压和电源电压的相位关系，可看出自触发脉冲电压的起始相位、脉冲宽度完全符合TSC要求；图16、17表示晶闸管对的晶闸管 T1和晶闸管 T2的导通电压波形和电容电流波形，可看出，晶闸管 T1和晶闸管 T2的导通波形在两管轮换导通瞬间有极小时段的阻断现象，由此而引起电容电流波形有微小失真，此现象的产生可能是由于元件参数配置不当所引起，实际应用研究时可解决，尽管如此，仿真波形基本符合TSC特性。
本发明的实施例7：图18-21是由两个并联的晶闸管对构成的晶闸管开关来接通一个电容器组的仿真应用，自触发电路采用实施例4的结线方案。图18是仿真结线，图19是两个并联晶闸管对支路的电流波形，它们实际幅值大小均相同。以示区别在图中每个电流波形，采用了不同的显示比例，高幅值波形是每格200毫安，低幅值波形是每格500毫安。
本发明的实施例8：图22-25是由一个晶闸管对构成的晶闸管开关来接通一个纯感性负载L，自触发电路是采用采用实施例1的方案。图22是仿真结线；图23分别示出了晶闸管 T2自触发脉冲电压的相位、波形，可看出触发脉冲电压起始沿滞后于电网电压正半波上升沿90°，宽度180°，符合TSR（晶闸管过零投切电抗器），触发脉冲要求；图13 c）、d) 示出了晶闸管对的晶闸管 T1和晶闸管 T2的导通电压波形和电感L负载电流波形，可看出晶闸管 T1和晶闸管 T2在正负半波全导通，电流波形为正弦波，符合TSR特性。
本发明的实施例9：图26-29是用一个晶闸管对构成的晶闸管开关来接通L-R构成的感性负载的仿真应用，这在实际中最广泛应用的，直接采用开关接通触发电路。图26为仿真结线；图27示出了晶闸管 T2自触发脉冲电压同电源电压的相位关系，触发脉冲电压滞后电源电压的角度小于90°（由负载功率因素角确定）。
实际应用范围；
串并联型晶闸管开关是电力电子技术应用的一个基本部件，采用自触发电路后，元件少，控制简单，便于油冷，体积小，成本低，可广泛应用于构造各种开关控制型的电力电子调节控制设备。
1） 基于晶闸管开关装置的晶闸管串联调压电容无功补偿装置（原简称改进CKY，现改称TCC——晶闸管控制电容器组）。
图30所示TCC装置一相原理结线，图中Tab1～Tab12表示的是用晶闸管对串联的晶闸管开关，可采用自触发。TCC装置是发明专利《调节电容无功功率的方法及所用装置》（发明人 李民族，专利号 ZL 03 1 35824.1）的实际应用， 现10KV级工业产品已投运试运行。但该工业样机晶闸管采用光电触发，触发电路系统电路板多，体积大。TCC装置的优势之一，就是晶闸管串工作电压低，10-35kv级每个开关串联晶闸管对不多（1～5个），可以不采用复杂的光电触发，采用自触发对于降低TCC的成本，缩小晶闸管开关装置体积特别有意义。
2）基于晶闸管开关装置的变耦式可控电抗装置（ACTCR）
图31为ACTCR一相的原理结线，图中A1～A2表示晶闸管对串联的晶闸管开关，同样可采用自触发。ACTCR是发明专利《调节互感器电抗特性的方法及所用装置》（发明人 李民族，专利号 ZL 00 1 20525.0）的实际应用，它和电容器组串联后可实现超高压输电线路可控串补（TCSCAC），大幅提高线路输电能力，较国内采用美国的可控串补技术（TCSC）大幅降低组成设备的容量，引起国内同行知名专家注意。2005年国家基金资助立项研究，早已结题。研究结果令人满意，得到国内专家认可。若进入超高压输电线路实用，晶闸管开关即使降压使用，也需晶闸管对串并联，采用自触发可缩小体积，降低投资；
3) 变压器电力电子有载调压；
纵观1)、2)二点应用，归根到底还是属于变压器电力电子调压问题，从1）、2）二点所实现的工程应用问题证明，变压器可实现多级（7～50级）和大范围（0～1.0）UN的快速频繁调节电压，但所需晶闸管开关多（每个开关串联数不多），采用自触发电路，且改进结线，减少晶闸管可使变压器电力电子调压装置成本大幅降低，具有如下更广泛应用：a）电力网各种调压装置，包括主变压器调压，纵横向串联加压器，根据需要和技术经济比较，可采用电力电子调压。b) 工厂特殊用电设备调压，例如工频感应电炉调压，整流装置调压。随着电力电子技术的广泛应用，近十年来国内对电力变压器无触点有载调压的研究应用于成为热点，其结线方案大多基于晶闸管开关，其特点是所需晶闸管开关多，但每个开关串联数不多，最适合采用本项目研究的部件，将使成本显著降低，体积缩小。
必须指出，凡是采用电力电子调压装置，要求不产生高次谐波，必然需要很多晶闸管开关。要降低成本缩小体积，自触发电路要成为首选。
4) 除上述以外 ，当前电网正在研发各种用于限制短路电路电流的装置，这些装置都要采用高压大电流串联构成的晶闸管开关来通断电抗器、电容器。
总之，晶闸管开关是电力电子应用的一个基本部件，且高压大电流串并联型居多，应用范围广，采用自触发对降低晶闸管开关装置成本，缩小体积，促进电力电子技术在国民经济各部门中应用具有广阔而深远意义。

Claims (6)

1.一种串并联型晶闸管开关自触发方法，其特征在于：在构成串并联晶闸管开关的每个反并联晶闸管对的晶闸管的控制极G和阴极K间并接有二级管D和电容C，然后通过一个电感L和一个可控开关KC把两个晶闸管的控制级G串联联结起来，构成该晶闸管对的自触发电路；两个以上的反并联晶闸管对串联或并联联接构成串并联型晶闸管开关，它们各将一个负载串联接入交流电网时，只需同时接通各晶闸管对自触发电路的控制隔离开关KC，将在正向电压作用的各晶闸管的控制极G和阴极Ｋ间的电容C上同时产生触发电压U G ,而使该类晶闸管同时导通，其触发电压电源直接取自于晶闸管的正向主电压，从而实现串并联型晶闸管开关的自触发。
2.根据权利要求1所述的串并联型晶闸管开关自触发方法，其特征还在于：根据串联电路电感L和电容C电压分布特点，选择每个晶闸管对自触发电路的电感L和控制极一阴极间的电容C的参数，可使待通晶闸管触发电压U G 前沿的上升陡度远高于它们的正向主电压前沿上升陡度，从而保证串并联晶闸管对触发脉冲的要求，同时还应保证对应晶闸管导通前触发电压U G 不超过二级管D和小容量电容C的耐压强度。
3.根据权利要求1所述的串并联型晶闸管开关自触发方法，其特征在于：所述的可控开关KC由光控双向晶闸管开关GKT以及直流电源DC组成；每个光控双向晶闸管开关GKT的双向可控硅串联在对应晶闸管对的任一控制极G与电感L之间，所有光控双向晶闸管开关GKT的发光二极管与直流电源DC并联；通过控制直流电源DC的通断就可同时控制这个开关的通断。
4.根据权利要求1所述的串并联型晶闸管开关自触发方法，其特征在于：所述的可控开关KC为光纤控制的光控双向晶闸管开关GQKT，每个光纤控制的光控双向晶闸管开关GQKT的双向可控硅串联在对应晶闸管对的任一控制极G和电感L之间，所有光控双向晶闸管开关GQKT的光纤4连接在控制器3上；控制器3通过光纤同时向各光控双向晶闸管开关GQKT发出光纤信号，实现对它们的同时控制。
5.根据权利要求1所述的串并联型晶闸管开关自触发方法，其特征在于：所述的可控开关KC为控制隔离变压器BK，每个控制隔离变压器BK的一次绕组串接在对应晶闸管对的两个控制极G之间，取消了电感L；所有的隔离变压器BK的二次绕组相互并联后再和一个光控双向晶闸管开关GKT并联，控制器只需控制GKT的发光二极管的电源通断，就可控制光控双向晶闸管开关GKT的通断；当每个BK二次绕组被GKT接通短接时，每个BK呈现漏电感L 6 ，而取代L：当每个BK的二次绕组被GKT断开时，BK就呈现很大的激磁电感，相当于各可控开关KC处于断开状态。
6.根据权利要求1所述的串并联型晶闸管开关自触发方法，其特征在于：所述的可控开关KC为多个一次绕组的控制隔离变压器BK，它的每个一次绕组串接在对应晶闸管对的两个控制极G之间，取消了电感L；它的二次绕组并联一个光控双向晶闸管开关GKT，控制器只需控制GKT的发光二极管的电源通断，就可控制光控双向晶闸管开关GKT的通断；当BK二次绕组被GKT接通短接时， BK的每个一次绕组呈现漏电感L 6 ，而取代L：当BK的二次绕组被GKT断开时，BK的每个一次绕组就呈现很大的激磁电感，相当于各可控开关KC处于断开状态。
CN201410145256.1A 2014-04-11 2014-04-11 串并联型晶闸管开关自触发方法 Pending CN104184444A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410145256.1A CN104184444A (zh) 2014-04-11 2014-04-11 串并联型晶闸管开关自触发方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410145256.1A CN104184444A (zh) 2014-04-11 2014-04-11 串并联型晶闸管开关自触发方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104184444A true CN104184444A (zh) 2014-12-03

Family

ID=51965239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410145256.1A Pending CN104184444A (zh) 2014-04-11 2014-04-11 串并联型晶闸管开关自触发方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104184444A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106505584A (zh) * 2015-09-08 2017-03-15 Ls产电株式会社 静止var补偿装置及其操作方法
CN107482646A (zh) * 2017-09-11 2017-12-15 辽宁荣信兴业电力技术有限公司 一种基于电磁触发的tsc装置及触发方法
CN113036775A (zh) * 2021-02-25 2021-06-25 杭州银湖电气设备有限公司 一种基于磁控电抗器型混合动态补偿的结构及控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘应明: "晶闸管控制变压式电容无功补偿装置的应用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *
王武等: "晶闸管串联调压电容无功补偿装置特性及试验", 《电力电子技术》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106505584A (zh) * 2015-09-08 2017-03-15 Ls产电株式会社 静止var补偿装置及其操作方法
CN106505584B (zh) * 2015-09-08 2020-04-17 Ls产电株式会社 静止var补偿装置及其操作方法
CN107482646A (zh) * 2017-09-11 2017-12-15 辽宁荣信兴业电力技术有限公司 一种基于电磁触发的tsc装置及触发方法
CN107482646B (zh) * 2017-09-11 2024-03-08 辽宁荣信兴业智能电气有限公司 一种基于电磁触发的tsc装置及触发方法
CN113036775A (zh) * 2021-02-25 2021-06-25 杭州银湖电气设备有限公司 一种基于磁控电抗器型混合动态补偿的结构及控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201845250U (zh) 智能数控无触点稳压器
CN102299638B (zh) 大功率电压宽范围连续可调恒稳发射装置
CN103248009A (zh) YNd5变压器纵联差动保护电流相位补偿方法
CN103248008A (zh) YNd7变压器纵联差动保护电流相位补偿方法
CA2945093C (en) Multi-module dc-to-dc power transformation system
CA2928189A1 (en) Gate drive circuit to reduce parasitic coupling
CN105406494A (zh) 一种低压电网三相不平衡电流补偿方法与装置
CN104701814A (zh) YNd7接线变压器纵联差动保护电流相位补偿方法
AU2013257433A1 (en) Power quality control
CN104253412A (zh) YNd11变压器纵联差动保护电流相位补偿方法
CN104184444A (zh) 串并联型晶闸管开关自触发方法
CN104716628A (zh) YNd9接线变压器纵联差动保护电流相位补偿方法
CN102694477A (zh) 高压交流与低压交流和低压直流三电源共地的电路
CN106130021B (zh) 一种t型混合柔性调谐装置
RU2585007C1 (ru) Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети (варианты)
CN102130458B (zh) 一种超特高压柔性并联电抗器
CN202856709U (zh) 高压tsc用晶闸管阀的光电触发装置
CN104716629A (zh) YNd11接线变压器纵联差动保护电流相位补偿方法
CN109412176A (zh) 一种用于提高电力系统稳定性的控制方法
CN104242241A (zh) YNd1变压器纵联差动保护电流相位补偿方法
CN206849672U (zh) 一种智能无损电力变压器
Dongye et al. A π-type compensated ferrite-free domino IPT system for DC circuit breakers
CN204967278U (zh) 一种基于智能电容的节能无功补偿柜
CN104865606A (zh) 高效能大电流电磁发射系统与方法
CN107453595A (zh) 基于同步电源技术的串联igbt同步控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20141203

RJ01 Rejection of invention patent application after publication