CN1046421A - 用于静态可变补偿器的门脉冲发生器的改进 - Google Patents

用于静态可变补偿器的门脉冲发生器的改进 Download PDF

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Abstract

由可控硅开关电容器构成的静态可变补偿器的门脉冲发生器包括分别检测施加到TSC中反并联连接的可控硅(3u，3x)上的正向和反向电压(Vu，Vx)的电压检测器(5u，5x)。反并联连接可控硅(3u，3x)包括多个正向串接的可控硅(3u)和反向串接的可控硅(3x)。门脉冲发生器监控正向反向电压(Vu；Vx)及确定是否是一个周期(2ms)，当反并连接的可控硅(3u，3x)的反相边(3x)各自保持在导通周期(t30-t40)时正反电压(Vu，Vx)为零时的周期是否持续到预定的周期(2ms)。

Description

本发明涉及一种静态可变补偿器，特别涉及到一种在电源系统中或功率分配系统中进行可变补偿或作抑止电压变化所用的静态可变补偿器用的可控硅开关电容器和门脉冲发生器。
根据在一种通用静态可变补偿器中产生门脉冲的方法，当电源系统中电路电压畸变失真时，这电压通常集中在0V上波动，一个足够的反向电压就不能施加到构成可变补偿器的多个串接的可控硅上。一些可控硅断开，而另一些却没有断开，于是产生部分截断状态。在部分截断状态中，高的电路电压仅能加到保持断开的可控硅上。如果这个高的电路电压超过断开的可控硅的击穿电压，则这些可控硅可能被损坏。
因此本发明的一个目的就是提供一个门脉冲发生器，该发生器能消除上述的缺点，保护可控硅元件不至于部分截断及防止可控硅管损坏。
由如一个可控硅开关电容器（TSC）构成的静态可变补偿器用的门脉冲发生器包含分开检测加TSC中反并联联接的可控硅上正向和反向电压的电压检测器。该反并联联接的可控硅包括多个串接的正向可控硅和多个串接的反向可控硅。
门脉冲发生器监控正向和反向电压，及当TSC中可控的各反相边处于导通周期时（或TSC中可控硅的各正相边处于导通周期时），该发生器确定正向和反向电压基本为零的这个周期是否能连续一段预定的周期。
门脉冲发生器根据预定的周期延长正向导通周期信号（或反向导通周期信号）的有效周期。当由正向导通转换到反向导通时（或由反向导通转换正向导通时），尽管多个串接可控硅中有一些被断开但这些可控硅在预定周期内会重新导通。因此过压不会加在这些可控硅上。
本发明的附加目的和优点将于下面说明中提出及一部分说明是明显的，或可由本发明实践中悉知。可以通过本申请文本的权利要求书中特别指出的各种手段和配合来认识和获得本发明的目的和优点。
插入的附图构成说明书的一部分，说明本发明的最佳实施例，并与上述的总说明以及下述的最佳实施例的详细说明一起用来解释本发明原理。
图1示出一个供由可控硅开关电容器（TSC）组成的静态可变补偿器（SVC）用的门脉冲发生器;及
图2是解释图1所示的门脉冲发生器的电路工作的时标图。
以下结合附图对最佳实施例进行详细说明，图1示出一种作静态可变补偿用的TSC结构。
参照图1，参照数1表示接到电源电路PC的变压器;2-电容器;3-由多个反并联-联结的可控硅组成的可控硅开关;4-串接电抗器;5u和5x-分别为检测加到可控硅开关3的正向和反向电压Vu和Vx用的电压检测器。3U和3X-多个正向可控硅和多个反向可控硅，这二种可控硅构成可控硅开关3。每个可控硅3U和3X包括2个或2个以上串接的可控硅元件。这种串联联接取得的击穿电压比单个可控硅元件的击穿电压为高。
参照信号FVu和FVx表示电压检测器5u和5x产生的正向和反向电压信号分别响应正向和反向电压Vu和Vx;Vs-变压器1中次级绕组上电路电压;Vc-加到电容器2上电压;及Ic-电容器2的充电电流。
电压检测器5u和5x的详细结构已在1989年8月2日公告的美国专利4，859，884图中10所揭示。这篇美国专利中所揭示的全部内容都并入到本发明的说明书中。
参照数9u和9x分别表示相位信号PHu和PHx和TSC用导通信号ON作逻辑加的和门;10u和10x-分别产生导通周期信号PH Su和PH Sx的触发器;11u的11x-分别为对来自触发器10u和10x的导通周期信号PH Su和PH Sx和来自可控硅开关的电压信号FVu和FVx和导通信号ON进行逻辑加的和门;12u，12x，13u和13x分别为单触发电路;14u和14x分别将单触发电路13u和13x输出和电压信号FVu和FVx的倒相信号输出作逻辑加的和门;15u-15x-分别为当和门14u和14x的输出e14u和e14x被选定在预定周期（2ms）范围为“1”时和输出e14u和e14x到“0”时之间的周期（t43和t33）期间，逻辑“1”输出信号b-u和b-x的延迟电路。
图2示出TSC电路电压Vs和电容器2中充电电压，相位信号PHu和PHx，正向和反向电压信号FVu和FVx，门脉冲信号Gpu和Gpx，单触发电路13u和13x的输出a-u和a-x，触发10u和10x用复位信号b-u和b-x，及导通周期信号PH Su和PH Sx之间的关系。当电压检测信号FVu和FVx在反向可控硅被确定导通后，即反向周期被设定和PHx置于“1”后在预定周期（2ms）内保持为“0”时导通周期信号PH Su复位。在x-相位导通周期设定30时尽管串接可控硅元件3u中有一些元件因电路PC电压变化和电容器电压Vc波动而被断开，但这些断开的可控硅根据门脉冲在预定周期内可得新导通。即是反并联连接的可控硅u-相位导通可按预定周期（即2ms或2ms以上）延长。当所有的多个u相串接可控硅元件3u都被断开（t31）时，信号PH Su进至“0”状态，因此防止了部分截断。
在从x相位信号PHx的前沿（t30）开始的预定周期（例如5至10ms）内X相位导通信号由信号a-x检查（x相位导通周期PH Sx能如同在U相位中同样地调节，但相位要反转180°）。
上面已叙述单相传导，但对3相TSC也进行同样的工作。
当反相（x）导通在预定周期（2ms）内连续到与所有以相位（u）串接的可控硅（3u）都被断开，导通周期（PH    Su）就从这时间连续下去。选通脉冲信号在这个预定周期（2ms）产生，以重新导通断开的可控硅。由于这个原因，由多个反并联连接的可控硅（3u和3x）串接组成的TSC装置中，能消除部分截断状态，可控硅管也能避免损坏。
与本发明有关的一种技术在下列TEEE参考文献中报导过（K·Murabayashi    et    al，“High    Voltage，large    Capacity    light-triggered    Thyristor    Valve    for    static    Var    Compensators    Proceedings    of    the    International    conference    on    PowerConversion    and    Industrial    Control（October    22-23    1986;Singapore）上述会议由电气-电子工程师协会IEEE组织新加坡。
上面文献中所有报导的内容都被并入在本发明的说明书中。
虽然一种可控硅开关电容器（TSC）作为在图1和图2的实施例中静态可变补偿器一个例子，但本发明的门脉冲发生器利用一个可控硅开关电抗器（TSR）也能用于变阻补偿器中。
又尽管图1中门脉冲发生器由逻辑硬件构成，但由图2所示的时控所规定的工作实际上通过利用一般微电脑的软件而加以减少。
那些精通本技术领域的人很容易想到各种附加优点和改进形式，因此，本发明范围较宽故不限于本文所示和所说明的详细情况，代表性器件及实例。因而所做的各种改进都不会脱离附属的权利要求和等同物所规定的总发明构思的精神或范围。

Claims (11)

1、一种作静态可变补偿器用的门脉冲发生器，其特征包括：一个可控硅开关(3)是由第一方块串接可控硅(3U)和第二方块串接可控硅(3X)组成，上述第二方块是反并联接到上述第一方块；
当第一方块可控硅(3U)加上正向偏压时检测通过上述可控硅开关(3)，产生第一电压信号(FVu)所加的第一电压(Vu)的第一检测器装置(5u)。
根据第一导通周期信号(PHSu)和第一电压信号(FVu)激励上述第一方块可控硅(3V)和第一激励装置(9u-12u)；及根据第一预定周期(2ms)，从上述第一电压(Vu)和基本上为0时(t30)开始扩展上述第一导通周期信号(PHSu)的有效周期(t20-t21)的第一扩展装置。
2、根据权利要求1所述的一种门脉冲发生器，其特征在于上述可控硅开关（3）设有一只串接的电容器，此外，由一可控上述可控硅开关（3）和上述电容器（2）组成可控硅开关电容器。
3、根据权利要求1所述的一种门脉冲发生器，其特征在于上述可控硅开关（3）设有的电抗器，此外一只串接上述可控硅开关（3）和上述电抗器组成可控硅开关电抗器。
4、根据权利要求1所述的一种门脉冲发生器，其特征进一步包括：当第二方块可控硅（3X）加正向偏压时检测跨接在上述可控硅开关（3）产生一个第二电压信号（FVx）所加的第二电压，（Vx）的第二检测装置（5x）;
根据第二导通周期信号（PH  Sx）和上述第二压信号，激励上述第二方块可控硅（3X）的第二激励装置（9x-12x）;及
根据第二预定周期（2ms）从上述第二电压（Vx）基本上为0时（t40），开始扩展上述第二导通周期信号（PH Sx）的有效周期（t30-t40）的第二扩展装置（13u-15u;10x）。
5、根据权利要求4所述的一种门脉冲发生器，其特征进一步包括：
当上述第一方块可控硅（3V）接通时产生第一相位信号，当上述第二方块可控硅（3X）接通时产生上述第二相位信号（PHx）及当上述可控硅开关电容器（2-4）被启动时产生导通信号（ON）的发生装置（100），其中上述第一激励装置（9u-12u）包括当上述第一相位信号（PHu）和上述导通信号（ON）产生时产生上述第一传导周期信号（PH  Su）的第一激励装置（9u，10u）。
6、根据权利要求5所述一种门脉冲发生器，其特征在于上述第二激励装置（9x-12x）包括当上述第二相位信号（PHx）和上述导通信号（ON）产生时产生上述第二导通周期信号（PH  Sx）的第二激励装置（9x，10x）。
7、根据权利要求5所述的一种门脉冲发生器，其特征在于上述第一发生器装置（9u，10u）包括从上述第一和第二电压（Vu;Vx）基本上为0时，（t30）开始，在上述第一预定周期（2ms）过去后端接上述第一导通周期信号（PH Su）的有效周期（t20-t31）的端接装置（10u）。
8、根据权利要求6所述的一种门脉冲发生器，其特征在于上述第二发生器装置（9x，10x）包括在上述第一和第二电压（Vu;Vx）明显为0时时间（t40）开始，在上述第二预定周期（2ms）过去后端接上述第二导通周期信号（PH Sx）的有效周期（t30-t41）的端接装置（10x）。
9、根据权利要求4所述的一种门脉冲发生器，其特征在于进一步包括：
当上述第一方块可控硅（3U）接通时产生第一相位信号（PHu），当上述第二方块可控硅（3X）接通时产生第二相位信号（PHx）及当上述可控硅开关电容器（2-4）启动时产生导通信号（ON）的发生装置（100），
其中上述第一扩展装置（13x-15x;10u）包括：
在第一延迟时间（5-10ms）前延迟上述第二相位信号（PHx）和上述导通信号（ON）的逻辑和（e9x）从而提供第一延迟信号（a-x）的第一延迟装置（13x）;
检测上述第一延迟信号（a-x）的第一逻辑和（e14x），上述第一电压信号（FVu）的反相逻辑电平，及上述第二电压信号（FVx）的反相逻辑电平的第一和门装置（14x）;
在上述第一预定周期（2ms）前延迟上述第一逻辑和门（e14x）从而提供第二延迟信号（b-x）的第二延迟装置（15x）;及
由上述第一相位信号（PHu）和上述导通信号（ON）的逻辑和门（e9u）调置第一触发器（10u）从而启动上述第一导通周期信号（PH  Su），该触发器由上述第二延迟信号复位以使停止激励上述第一导通周期信号（PH  Su）。
10、根据权利要求9所述一种门脉冲发生器，其特征在于，上述第二扩展装置（13u-15u;10x）包括：
在第二延迟时间（5-10ms）前延迟上述第一相位信号（PHu）和上述导通信号（ON）的逻辑和（e9u）以使提供第三延迟信号（a-u）的第三延迟装置（13u）;
检出上述第二延迟信号（a-u）的第二逻辑和（e14u），上述第一电压信号（FVu）的反相逻辑电平，及上述第二电压信号（FVx）的反相逻辑电平的第二和门装置（14u）;
在上述第二预定周期（2ms）前延迟上述第二逻辑和（e14u）以便提供第四延迟信号（b-u）的第四延迟装置（15u）;及
由上述第二相位信号（PHx）和上述导通信号（ON）的逻辑和调置第二触发器以便激励上述第二导通周期信号（PH  Sx）及由上述第四延迟信号（b-u）复位，以便停止激励上述第二导通周期信号（PH  Sx）的第二触发器（10x）。
11、根据权利要求4所述的一种门脉冲发生器，其特征在于进一步包括执行上述第一和第二激励装置（9u-12u;9x-12x）的工作及上述第一和第二扩展装置（10u;10x;13x-15x;13u-15u）工作的计算机。
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