CN105391319A - 一种高压级联晶闸管整流电路光电触发系统及触发方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压级联晶闸管整流电路光电触发系统及触发方法，该触发系统包括光电触发装置、脉冲调制单元和高压整流器；所述光电触发装置的信号输入端与光纤连接，信号输出端与脉冲调制单元的信号输入端连接；所述脉冲调制单元的输出端与高压整流器感应连接。该触发方法包括控制系统将具有特定时序的光脉冲发送至光电触发装置，转换成电子脉冲，该电子脉冲经脉冲调制单元放大与调制生成触发脉冲，并将该触发脉冲通过脉冲调制单元的不同输出端口依次发送至高压整流器，控制高压整流器的桥臂依次触发导通，实现整流输出。该光电触发系统具有可靠性高、隔离效果好、体积小、成本低、触发一致性好等特点，该方法具有控制简单、可靠、高效等特点。

Description

一种高压级联晶闸管整流电路光电触发系统及触发方法
技术领域
本发明涉及电力控制领域，尤其涉及一种高压级联晶闸管整流电路光电触发系统及触发方法。
背景技术
在整流电路应用领域，常采用多只晶闸管串联级联的方式以提高晶闸管整流电路对交流高压输入的耐受等级，而高压晶闸管整流装置的晶闸管主电路与触发电路的隔离尤为重要。解决高压晶闸管主电路隔离的触发措施一般有高压阻容缓冲电路取能触发方式、电流互感器感应取能触发方式。但是在高压电气环境中要求触发方式简单、可靠、隔离效果好、成本节约、体积小，效率高、触发一致性好等，目前的已有的实现方法不能很好的满足。
中国专利201420268642.5是本发明的背景技术，但该技术存在如下不足：
1、在高压串联晶闸管整流电路中，每一个晶闸管都需要配置一个触发脉冲板并且配置一路光纤脉冲信号，触发成本高。
2、在改进型高压串联晶闸管整流电路中，采用的单一桥臂或单一相配置一路触发信号，增加了光纤及触发装置成本、体积。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种触发方式简单、可靠、隔离效果好、成本节约、体积小，效率高、触发一致性好的高压级联晶闸管整流电路光电触发系统及触发方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种高压级联晶闸管整流电路光电触发系统，包括光电触发装置、脉冲调制单元和高压整流器；
所述光电触发装置的信号输入端与光纤连接，信号输出端与脉冲调制单元的信号输入端连接；
所述脉冲调制单元的输出端与高压整流器感应连接；
所述光电触发装置将光纤输入的光脉冲信号转化为电子脉冲，并将电子脉冲经信号输出端送入到脉冲调制单元，所述脉冲调制单元将所述电子脉冲调制为高压整流器所需的触发脉冲信号，并将触发脉冲信号发送至高压整流器，实现高压整流器的触发。
作为本发明的进一步改进，所述脉冲调制单元的输出端包括1#输出端口、2#输出端口、3#输出端口、4#输出端口、5#输出端口和6#输出端口；
所述1#输出端口与4#输出端口之间、所述2#输出端口与5#输出端口之间、所述3#输出端口与6#输出端口之间均通过隔离传输电缆连接形成脉冲回路。
作为本发明的进一步改进，所述高压整流器为三相六桥臂整流器，每一桥臂包括一个触发晶闸管组，属于同一相的两个触发晶闸管组与同一条隔离传输电缆感应连接，属于不同相的触发晶闸管组分别与不同的隔离传输电缆感应连接。
作为本发明的进一步改进，所述触发晶闸管组包括多个串联的触发晶闸管单元，所述触发晶闸管单元包括脉冲触发板和晶闸管；所述脉冲触发板上安装有取能装置，取能装置与隔离传输电缆感应连接，所述脉冲触发板的脉冲输出端与晶闸管连接；触发晶闸管单元通过晶闸管串联；所述脉冲触发板通过取能装置接收所述隔离传输电缆上的脉冲信号，并根据所述脉冲信号触发晶闸管。
作为本发明的进一步改进，所述取能装置只能接收隔离传输电缆上特定方向的脉冲信号。
作为本发明的进一步改进，所述取能装置为电流互感器。
一种高压级联晶闸管整流电路光电触发方法，包括如下步骤：
S1．控制系统通过光纤向光电触发装置发送具有特定时序的光脉冲信号；
S2．所述光电触发装置将光脉冲信号转化为电子脉冲信号，向脉冲调制单元发送所述电子脉冲信号；
S3．脉冲调制单元接收所述电子脉冲信号，将电子脉冲调制为高压整流器所需的触发脉冲，并将触发脉冲发送到高压整流器；
S4．所述高压整流器根据所述触发脉冲控制所述六个晶闸管组的导通，实现整流输出。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1的具体步骤包括：
S1.1．所述控制系统获取高压整流器交流母线的频率、相位等电能特征；
S1.2．所述控制系统通过光纤向光电触发装置（1）发送体现交流母线的电能特征的具有特定时序的光脉冲信号。作为本发明的进一步改进，所述步骤S3的具体步骤包括：
S3.1．所述脉冲调制单元对所述电子脉冲信号进行放大，并调制为高压整流器所需的触发脉冲；
S3.2．所述脉冲调制单元按照输出单口编号顺序依次循环输出触发脉冲。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4的具体步骤包括：所述高压整流器的六个桥臂依次响应脉冲调制单元输出的触发脉冲，使得六个触发晶闸管组依次导通，实现高压整流器的整流输出。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明一种高压级联晶闸管整流电路光电触发系统只需要一根光纤和一个光电触发板，通过脉冲调制单元对触发脉冲进行调制，并通过不同输出端口将触发脉冲输出至高压整流器的不同晶闸管组，实现高压整流器的整流输出，解决了以往高压串联晶闸管整流电路中每一桥臂或每一相、每个晶闸管都要配置一根光纤信号的缺陷，大大减少了光纤的使用量，系统具有可靠高、隔离效果好、体积小、成本低、触发一致性好等的特点。
2、本发明一种高压级联晶闸管整流电路光电触发方法，直接通过控制系统对光信号进行时序调制，使光信号与高压整流器交流母线上的电压变化时序同步，并通过脉冲调制单元对触发脉冲进行调制与分配，使得高压整流器各相的脉冲触发板无需接收光信号、无需进行逻辑处理，只需要直接将触发信号输出控制晶闸管导通，即可实现高压整流器的整流输出，具有控制简单、可靠、高效等特点。
附图说明
图1为本发明一种高压级联晶闸管整流光电触发系统示意图。
图2为本发明触发晶闸管单元结构示意图。
图3为本发明一种高压级联晶闸管整流光电触发方法流程图。
图4为本发明一种高压级联晶闸管整流光电触发方法三相源与脉冲关系示意图。
图例说明：1、光电触发装置；2、脉冲调制单元；3、触发晶闸管组；4、触发晶闸管单元；41、触发板；42、取能装置；43、晶闸管；5、隔离传输电缆。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种高压级联晶闸管整流电路光电触发系统，包括光电触发装置1、脉冲调制单元2和高压整流器；光电触发装置的信号输入端与光纤连接，信号输出端与脉冲调制单元2的信号输入端连接；脉冲调制单元2的输出端与高压整流器感应连接；光电触发装置1将光纤输入的光脉冲信号转化为电子脉冲，并将电子脉冲经信号输出端送入到脉冲调制单元2，脉冲调制单元2将电子脉冲调制为高压整流器所需的触发脉冲信号，并将触发脉冲信号发送至高压整流器，实现高压整流器的触发。
在本实施例中，脉冲调制单元2的输出端包括1#输出端口、2#输出端口、3#输出端口、4#输出端口、5#输出端口和6#输出端口；1#输出端口与4#输出端口之间、2#输出端口与5#输出端口之间、3#输出端口与6#输出端口之间均通过隔离传输电缆5连接形成脉冲回路。其中，1#输出端口与4#输出端口之间通过1#隔离传输电缆连接，形成脉冲回路；2#输出端口与5#输出端口之间通过2#隔离传输电缆连接，形成脉冲回路；3#输出端口与6#输出端口之间通过3#隔离传输电缆连接，形成脉冲回路；可实现脉冲调制单元2通过任一端口向外发送触发脉冲。
在本实施例中，高压整流器为三相六桥臂整流器，每一桥臂包括一个触发晶闸管组3，属于同一相的两个触发晶闸管组3与同一条隔离传输电缆5感应连接，属于不同相的触发晶闸管组3分别与不同的隔离传输电缆5感应连接。在本实施例中，每一桥臂均包括一个触发晶闸管组3，1#触发晶闸管组的下端与4#触发晶闸管组的上端的连接点与电网A相连接，3#触发晶闸管组的下端与6#触发晶闸管组的上端的连接点与电网B相连接，5#触发晶闸管组的下端与2#触发晶闸管组的上端的连接点与电网C相连接，1#触发晶闸管组的上端、3#触发晶闸管组的上端和5#触发晶闸管组的上端并联作为高压整流器的输出端正极，2#触发晶闸管组的下端、4#触发晶闸管组的下端和5#触发晶闸管组的下端并联作为高压整流器的输出端负极。1#触发晶闸管组和4#触发晶闸管组均与1#隔离传输电缆感应连接，3#触发晶闸管组和6#触发晶闸管组均与2#隔离传输电缆感应连接，2#触发晶闸管组和5#触发晶闸管组均与3#隔离传输电缆感应连接。
如图2所示，在本实施例中，触发晶闸管组3包括多个串联的触发晶闸管单元4，触发晶闸管单元4包括脉冲触发板41和晶闸管43；脉冲触发板4上安装有取能装置42，取能装置42与隔离传输电缆5感应连接，脉冲触发板4的脉冲输出端与晶闸管43连接；触发晶闸管单元4通过晶闸管43串联；脉冲触发板4通过取能装置42接收隔离传输电缆5上的脉冲信号，并根据脉冲信号触发晶闸管43。取能装置42只能接收隔离传输电缆5上特定方向的脉冲信号。取能装置42为电流互感器。在本实施例中，高压整流器的6个触发晶闸管组3共用一根光纤发送光脉冲信号，每一个光脉冲信号的相位相差60度，脉冲调制单元2中，由同一根隔离传输电缆5连接形成回路的两个输出端口的相位相差180度，且脉冲调制单元2输出的触发脉冲的宽度小于180度，所以，在任一时刻，隔离传输电缆5上只存在一个脉冲信号。又因为取能装置42只能接收隔离传输电缆5上特定方向的脉冲信号，即1#触发晶闸管组只响应脉冲调制单元2的1#输出端口发出的触发脉冲，同样，其它触发晶闸管组也只响应脉冲调制单元2的对应输出端口发出的触发脉冲，所以，在任一时刻，高压整流器只有一个桥臂触发导通，据此，脉冲调制单元2依次通过不同的输出端口发送触发脉冲，就能使得对应的触发晶闸管组3触发导通，从而实现高压整流器的整流。
在本实施例中，通过隔离传输电缆5传输触发脉冲，触发晶闸管单元4采用隔离取能的方式，解决了高低压之间的隔离问题，可靠性高，隔离效果好。采用脉冲调制单元3对高压整流器的触发脉冲进行调制与时序分配，整个系统只需要一根光纤和一个光电触发板，减少光纤的用量，节约了成本。同一触发晶闸管组3中的各触发晶闸管单元4响应同一隔离传输电缆5的触发脉冲，不需要进行逻辑及时序处理，响应及时，触发一致性好。
如图3所示，一种高压级联晶闸管整流电路光电触发方法，包括如下步骤：
S1．控制系统通过光纤向光电触发装置1发送具有特定时序的光脉冲信号；S2．光电触发装置1将光脉冲信号转化为电子脉冲信号，向脉冲调制单元2发送电子脉冲信号；S3．脉冲调制单元2接收电子脉冲信号，将电子脉冲调制为高压整流器所需的触发脉冲，并将触发脉冲发送到高压整流器；S4．高压整流器根据触发脉冲控制六个晶闸管组3的导通，实现整流输出。
在本实施例中，S1的具体步骤包括：S1.1．控制系统获取高压整流器交流母线的频率、相位等电能特征；S1.2．控制系统通过光纤向光电触发装置（1）发送体现交流母线的电能特征的具有特定时序的光脉冲信号。步骤S3的具体步骤包括：S3.1．脉冲调制单元2对电子脉冲信号进行放大，并调制为高压整流器所需的触发脉冲；S3.2．脉冲调制单元2按照输出单口编号顺序依次循环输出触发脉冲。步骤S4的具体步骤包括：高压整流器的六个桥臂依次响应脉冲调制单元2输出的触发脉冲，使得六个触发晶闸管组3依次导通，实现高压整流器的整流输出。
在本实施例中，如图4所示，显示了三相电源与光脉冲和脉冲调制单元输出的触发脉冲之间的关系。在t0时刻起，控制系统向光电触发装置1发送光脉冲信号，该光脉冲信号的频率为三相电源频率的6倍，每个光脉冲信号之间的相位相差60度。光电触发装置1将该光脉冲信号转化成电子脉冲信号，并将该电子脉冲信号发送至脉冲调制单元2，脉冲调制单元2接收该电子脉冲信号，进行放大、调制处理，生成高压整流器所适用的触发脉冲信号，该触发脉冲信号的相位宽度为120度，并将该触发脉冲信号按照输出端口序号依次发送至高压整流器。由于脉冲调制单元2按照1#输出端口至6#输出端口的顺序发送触发脉冲，且每个触发脉冲的宽度为120度，所以，在任意时刻，任意一条隔离传输电缆上，只存在一个特定的触发脉冲信号。由于高压整流器每一桥臂的触发晶闸管单元4只响应隔离传输电缆5上特定方向的触发脉冲，所以，高压整流器也按照1#桥臂至6#桥臂依次触发导通，从而实现高压整流，输出稳定的直流电压。本发明通过脉冲调制单元2为高压整流器的各触发晶闸管组3生成触发脉冲，触发晶闸管组3只需要对触发脉冲作出响应，具有控制简单、可靠、高效等特点。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种高压级联晶闸管整流电路光电触发系统，其特征在于：包括光电触发装置（1）、脉冲调制单元（2）和高压整流器；
所述光电触发装置的信号输入端与光纤连接，信号输出端与脉冲调制单元（2）的信号输入端连接；
所述脉冲调制单元（2）的输出端与高压整流器感应连接；
所述光电触发装置（1）将光纤输入的光脉冲信号转化为电子脉冲，并将电子脉冲经信号输出端送入到脉冲调制单元（2），所述脉冲调制单元（2）将所述电子脉冲调制为高压整流器所需的触发脉冲信号，并将触发脉冲信号发送至高压整流器，实现高压整流器的触发。
2.根据权利要求1所述的高压级联晶闸管整流电路光电触发系统，其特征在于：所述脉冲调制单元（2）的输出端包括1#输出端口、2#输出端口、3#输出端口、4#输出端口、5#输出端口和6#输出端口；
所述1#输出端口与4#输出端口之间、所述2#输出端口与5#输出端口之间、所述3#输出端口与6#输出端口之间均通过隔离传输电缆（5）连接形成脉冲回路。
3.根据权利要求2所述的高压级联晶闸管整流电路光电触发系统，其特征在于：所述高压整流器为三相六桥臂整流器，每一桥臂包括一个触发晶闸管组（3），属于同一相的两个触发晶闸管组（3）与同一条隔离传输电缆（5）感应连接，属于不同相的触发晶闸管组（3）分别与不同的隔离传输电缆（5）感应连接。
4.根据权利要求3所述的高压级联晶闸管整流电路光电触发系统，其特征在于：所述触发晶闸管组（3）包括多个串联的触发晶闸管单元（4），所述触发晶闸管单元（4）包括脉冲触发板（41）和晶闸管（43）；所述脉冲触发板（4）上安装有取能装置（42），取能装置（42）与隔离传输电缆（5）感应连接，所述脉冲触发板（4）的脉冲输出端与晶闸管（43）连接；触发晶闸管单元4通过晶闸管43串联；所述脉冲触发板（4）通过取能装置（42）接收所述隔离传输电缆（5）上的脉冲信号，并根据所述脉冲信号触发晶闸管（43）。
5.根据权利要求4所述的高压级联晶闸管整流电路光电触发系统，其特征在于：所述取能装置（42）只能接收隔离传输电缆（5）上特定方向的脉冲信号。
6.根据权利要求5所述的高压级联晶闸管整流电路光电触发系统，其特征在于：所述取能装置（42）为电流互感器。
7.根据权利要求1至6任一项所述的高压级联晶闸管整流电路光电触发方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1．控制系统通过光纤向光电触发装置（1）发送具有特定时序的光脉冲信号；
S2．所述光电触发装置（1）将光脉冲信号转化为电子脉冲信号，向脉冲调制单元（2）发送所述电子脉冲信号；
S3．脉冲调制单元（2）接收所述电子脉冲信号，将电子脉冲调制为高压整流器所需的触发脉冲，并将触发脉冲发送到高压整流器；
S4．所述高压整流器根据所述触发脉冲控制所述六个晶闸管组（3）的导通，实现整流输出。
8.根据权利要求7所述的高压级联晶闸管整流电路光电触发方法，其特征在于所述步骤S1的具体步骤包括：
S1.1．所述控制系统获取高压整流器交流母线的频率、相位等电能特征；
S1.2．所述控制系统通过光纤向光电触发装置（1）发送体现交流母线的电能特征的具有特定时序的光脉冲信号。
9.根据权利要求8所述的高压级联晶闸管整流电路光电触发方法，其特征在于所述步骤S3的具体步骤包括：
S3.1．所述脉冲调制单元（2）对所述电子脉冲信号进行放大，并调制为高压整流器所需的触发脉冲；
S3.2．所述脉冲调制单元（2）按照输出单口编号顺序依次循环输出触发脉冲。
10.根据权利要求9所述的高压级联晶闸管整流电路光电触发方法，其特征在于所述步骤S4的具体步骤包括：所述高压整流器的六个桥臂依次响应脉冲调制单元输出的触发脉冲，使得六个触发晶闸管组（3）依次导通，实现高压整流器的整流输出。
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