CN107482646B - 一种基于电磁触发的tsc装置及触发方法 - Google Patents

一种基于电磁触发的tsc装置及触发方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于电磁触发的TSC装置及触发方法，所述装置包括TSC主控单元、脉冲形成单元和阀组单元，所述的脉冲形成单元包括脉冲形成器1‑6，所述的阀组单元包括功率柜AB、功率柜BC、功率柜CA；TSC主控单元连接脉冲形成器1‑6并通过脉冲形成器1‑2连接功率柜AB，通过脉冲形成器3‑4连接功率柜BC，通过脉冲形成器5‑6连接功率柜CA。所述的功率柜包括晶闸管单元、正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元，正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元分别连接晶闸管单元的反并联晶闸管的控制端。本发明采用脉冲电缆把脉冲信号传输到阀组单元，通过脉冲变压器产生感应电流来触发晶闸管的触发方法，在阀组单元无需取能和触发板，仍能实现TSC功能。

Description

一种基于电磁触发的TSC装置及触发方法
技术领域
本发明涉及电力电子及中压等级的TSC装置技术领域，特别涉及一种基于电磁触发的TSC装置及触发方法。
背景技术
TSC目前大多数应用到配电系统的动态无功功率补偿装置中,各个厂家根据用户的电压和要求，设计出各自的TSC装置和相对应的触发装置，一般高压TSC都采用光电触发的方式，控制系统通过光纤把触发信号远传给TSC的阀组单元的触发板，每个触发板通过电流互感器进行电流取能，或者通过RC阻容吸收从TSC电路中进行电压取能，经过稳压电路形成触发板的工作电压，并经过触发板上的光电转换电路把光触发信号转换成电信号，通过驱动合成放大形成晶闸管触发脉冲，触发相应的晶闸管，这种触发方式的取能比较复杂，需要在阀组上增加电流互感器等，造成阀组的结构设计复杂。
公开号为CN 203850839 U的中国专利公开了一种基于TSC的动态无功补偿装置，它采用高频电源输出的取能电缆穿过取能磁环的方式，虽然不需要电容的预充电，但是需要通过取能电缆进行取能,同时阀组单元中增加TSC触发板，这样阀组单元的结构也比较复杂，如果一旦取能出现问题，晶闸管的触发也会受到影响，降低了系统的稳定性。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种基于电磁触发的TSC装置及触发方法，采用脉冲电缆把脉冲信号传输到阀组单元，通过脉冲变压器产生感应电流来触发晶闸管的触发方法，在阀组单元无需取能和触发板，仍能实现TSC功能。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种基于电磁触发的TSC装置，包括TSC主控单元、脉冲形成单元和阀组单元，所述的脉冲形成单元包括脉冲形成器1-6，所述的阀组单元包括功率柜AB、功率柜BC、功率柜CA；TSC主控单元连接脉冲形成器1-6并通过脉冲形成器1-2连接功率柜AB，通过脉冲形成器3-4连接功率柜BC，通过脉冲形成器5-6连接功率柜CA。
所述的功率柜包括晶闸管单元、正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元，正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元分别连接晶闸管单元的反并联晶闸管的控制端。
所述TSC主控单元发出触发脉冲信号给脉冲形成单元，脉冲形成单元把触发脉冲信号经过整形和处理形成带强触发的调制脉冲，发送到阀组单元，同时脉冲形成单元和阀组单元分别把丢脉冲检测信号和击穿检测信号反馈给主控单元。
所述的脉冲器形成器1形成触发脉冲(AB+)，脉冲形成器2形成触发脉冲(AB-)，给功率柜AB提供触发脉冲；脉冲器形成器3形成触发脉冲(BC+)，脉冲形成器4形成触发脉冲(BC-)，给功率柜BC提供触发脉冲；脉冲器形成器5形成触发脉冲(CA+)，脉冲形成器6形成触发脉冲(CA-)，给功率柜CA提供触发脉冲。
所述的正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元结构相同，均包括隔离变压器、脉冲电缆和环形感应脉冲变压器，隔离变压器初级接收脉冲形成器输出端的脉冲，次级回路一端的脉冲电缆穿过环形感应脉冲变压器内，环形感应脉冲变压器二次侧连接晶闸管的控制端，用其二次侧感应出的电流触发晶闸管。
所述的环形感应脉冲变压器包括壳体、线圈和二极管，所述壳体为环形结构，并设有底座，线圈绕制在环形结构上，线圈两端分别连接二极管V1和V2，二极管V1和V2的另一端相连，为G1触发端，线圈中部抽头输出，为K1触发端。
所述的脉冲形成器包括输入脉冲前置放大电路、前沿脉冲控制电路、前沿脉冲形成电路、振荡控制电路、振荡电路和逆变电路；所述的前置放大电路的输出端分为两路，一路由前沿脉冲控制电路和前沿脉冲形成电路串接而成，另一路由振荡控制电路、振荡电路和逆变电路串接而成，两路终端相连，共同输出触发脉冲信号。
一种基于电磁触发的TSC装置的触发方法，包括以下步骤：
步骤一、TSC装置正常投运前，由TSC主控单元采集同步信号、电流信号和击穿检测信号；
步骤二、TSC主控单元先判断所有晶闸管的击穿检测信号是否正常，如果正常，则根据采集同步信号和电流信号进行计算和处理，对主电路的三相晶闸管阀组单元进行触发角计算，通过光纤送到不同的脉冲形成单元，实现TSC投切；
步骤三、脉冲形成单元接收到触发脉冲信号后，转换成带强触发的调制波形，形成每相功率柜中晶闸管的正向触发脉冲和负向触发脉冲，由导线传输到功率柜中的正向触发单元和负向触发单元；同时形成一个丢脉冲检测信号反馈到主控单元；
步骤四、晶闸管的正向触发脉冲通过正向脉冲隔离器，由正向脉冲电缆穿过脉冲变压器，产生感应电流来触发正向晶闸管；晶闸管的负向触发脉冲通过负向脉冲隔离器，由负向脉冲电缆穿过脉冲变压器，产生感应电流来触发负向晶闸管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的一种基于电磁触发的TSC装置及触发方法，在阀组单元中无需取能电路和触发板，使阀组结构设计简单；
2、本发明的一种基于电磁触发的TSC装置及触发方法，采用电磁触发方式，通过隔离变压器、脉冲电缆和脉冲变压器形成晶闸管的触发信号，由TSC主控单元根据实际情况发出触发脉冲，通过脉冲形成器转换成带强触发的调制波形，保证晶闸管的可靠触发，同时降低了晶闸管门极的功耗；
3、本发明的一种基于电磁触发的TSC装置及触发方法，在阀组单元中采用隔离变压器，把高压和低压隔开，变压器要求接收的是交流信号，因此经过脉冲形成器转换成带强触发的调制波形信号，即符合变压器传输信号要求，同时提高了传输能量，增加了触发的可靠性。
附图说明
图1为本发明的一种基于电磁触发的TSC装置的控制原理框架图；
图2为本发明的一种基于电磁触发的TSC装置的功率柜框图；
图3为本发明的一种基于电磁触发的TSC装置的环形感应脉冲变压器结构主图；
图4为本发明的一种基于电磁触发的TSC装置的环形感应脉冲变压器结构侧视图；
图5为本发明的一种基于电磁触发的TSC装置的环形感应脉冲变压器电路原理图；
图6为本发明的一种基于电磁触发的TSC装置的脉冲形成器电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种基于电磁触发的TSC装置，包括TSC主控单元、脉冲形成单元和阀组单元，所述的脉冲形成单元包括脉冲形成器1-6，所述的阀组单元包括功率柜AB、功率柜BC、功率柜CA；TSC主控单元连接脉冲形成器1-6并通过脉冲形成器1-2连接功率柜AB，通过脉冲形成器3-4连接功率柜BC，通过脉冲形成器5-6连接功率柜CA。
如图2所示，所述的功率柜包括晶闸管单元、正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元，正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元分别连接晶闸管单元的反并联晶闸管的控制端。
所述的功率柜还包括与晶闸管单元并联的RCJ单元和均压单元。
所述的晶闸管单元中每两只晶闸管V1和V2反并联、V3和V4反并联…V2n-1和V2n反并联，在每对晶闸管两端依次并联了均压电阻JR1、JR2…JRn，同时并联了RCJ单元(击穿检测单元)的R1、JC1和C1，R2、JC2和C2…Rn、JCn和Cn。
所述TSC主控单元发出触发脉冲信号给脉冲形成单元，脉冲形成单元把触发脉冲信号经过整形和处理形成带强触发的调制脉冲，发送到阀组单元，同时脉冲形成单元和阀组单元分别把丢脉冲检测信号和击穿检测信号反馈给主控单元。
所述的脉冲器形成器1形成触发脉冲(AB+)，脉冲形成器2形成触发脉冲(AB-)，给功率柜AB提供触发脉冲；脉冲器形成器3形成触发脉冲(BC+)，脉冲形成器4形成触发脉冲(BC-)，给功率柜BC提供触发脉冲；脉冲器形成器5形成触发脉冲(CA+)，脉冲形成器6形成触发脉冲(CA-)，给功率柜CA提供触发脉冲。
所述的正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元结构相同，均包括隔离变压器、脉冲电缆和环形感应脉冲变压器，隔离变压器初级接收脉冲形成器输出端的脉冲，次级回路一端的脉冲电缆穿过环形感应脉冲变压器内，环形感应脉冲变压器二次侧连接晶闸管的控制端，用其二次侧感应出的电流触发晶闸管。
所述的正向触发单元包括正向脉冲隔离器T1、正向脉冲电缆P1和正向环形感应脉冲变压器B1、B3…B2n-1。来自控制系统脉冲形成器的正向触发脉冲，通过脉冲隔离变压器T1，由高压脉冲电缆P1穿过脉冲变压器的磁环，感应出电流经过整流后，形成正向触发脉冲送到正向晶闸管的门极G1、G3…G2n-1上。
所述的负向触发单元包括负向脉冲隔离器T2、负向脉冲电缆P2和负向环形感应脉冲变压器B2、B4…B2n。来自控制系统脉冲形成器的负向触发脉冲，通过脉冲隔离变压器T2，由高压脉冲电缆P2穿过脉冲变压器的磁环，感应出电流经过整流后，形成负向触发脉冲送到负向晶闸管的门极G2、G4…G2n上。
如图3、4、5所示，所述的环形感应脉冲变压器包括壳体、线圈和二极管，所述壳体为环形结构，并设有底座，线圈绕制在环形结构上，线圈两端分别连接二极管V1和V2，二极管V1和V2的另一端相连，为G1触发端，线圈中部抽头输出，为K1触发端。
如图6所示，所述的脉冲形成器包括输入脉冲前置放大电路、前沿脉冲控制电路、前沿脉冲形成电路、振荡控制电路、振荡电路和逆变电路；所述的前置放大电路的输出端分为两路，一路由前沿脉冲控制电路和前沿脉冲形成电路串接而成，另一路由振荡控制电路、振荡电路和逆变电路串接而成，两路终端相连，共同输出触发脉冲信号。
所述的脉冲形成器的触发脉冲信号输出端还连接了脉冲控制电路，此脉冲控制电路根据输出的触发脉冲信号控制输出三个信号，第一个直接发送至振荡电路，第二个经过振荡电源控制电路发送至振荡电路，第三路经过逆变电源控制电路发送至逆变电路。
一种基于电磁触发的TSC装置的触发方法，包括以下步骤：
步骤一、TSC装置正常投运前，由TSC主控单元采集同步信号、电流信号和击穿检测信号；
步骤二、TSC主控单元先判断所有晶闸管的击穿检测信号是否正常，如果正常，则根据采集同步信号和电流信号进行计算和处理，对主电路的三相晶闸管阀组单元进行触发角计算，通过光纤送到不同的脉冲形成单元，实现TSC投切；
步骤三、脉冲形成单元接收到触发脉冲信号后，转换成带强触发的调制波形，形成每相功率柜中晶闸管的正向触发脉冲和负向触发脉冲，由导线传输到功率柜中的正向触发单元和负向触发单元；同时形成一个丢脉冲检测信号反馈到主控单元；
步骤四、晶闸管的正向触发脉冲通过正向脉冲隔离器，由正向脉冲电缆穿过脉冲变压器，产生感应电流来触发正向晶闸管；晶闸管的负向触发脉冲通过负向脉冲隔离器，由负向脉冲电缆穿过脉冲变压器，产生感应电流来触发负向晶闸管。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于电磁触发的TSC装置，其特征在于，包括TSC主控单元、脉冲形成单元和阀组单元，所述的脉冲形成单元包括脉冲形成器（1）至脉冲形成器（6），所述的阀组单元包括功率柜AB、功率柜BC、功率柜CA；TSC主控单元连接脉冲形成器（1）至脉冲形成器（6）并通过脉冲形成器（1）、脉冲形成器（2）连接功率柜AB，通过脉冲形成器（3）、脉冲形成器（4）连接功率柜BC，通过脉冲形成器（5）、脉冲形成器（6）连接功率柜CA；
所述的功率柜包括晶闸管单元、正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元，正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元分别连接晶闸管单元的反并联晶闸管的控制端；
所述TSC主控单元发出触发脉冲信号给脉冲形成单元，脉冲形成单元把触发脉冲信号经过整形和处理形成带强触发的调制脉冲，发送到阀组单元，同时脉冲形成单元和阀组单元分别把丢脉冲检测信号和击穿检测信号反馈给主控单元；
所述的脉冲器形成器（1）形成触发脉冲AB+，脉冲形成器（2）形成触发脉冲AB-，给功率柜AB提供触发脉冲；脉冲器形成器（3）形成触发脉冲BC+，脉冲形成器（4）形成触发脉冲BC-，给功率柜BC提供触发脉冲；脉冲器形成器（5）形成触发脉冲CA+，脉冲形成器（6）形成触发脉冲CA-，给功率柜CA提供触发脉冲；
所述的正向脉冲触发单元和负向脉冲触发单元结构相同，均包括隔离变压器、脉冲电缆和环形感应脉冲变压器，隔离变压器初级接收脉冲形成器输出端的脉冲，次级回路一端的脉冲电缆穿过环形感应脉冲变压器内，环形感应脉冲变压器二次侧连接晶闸管的控制端，用其二次侧感应出的电流触发晶闸管；
所述的环形感应脉冲变压器包括壳体、线圈和二极管，所述壳体为环形结构，并设有底座，线圈绕制在环形结构上，线圈两端分别连接二极管V1和V2，二极管V1和V2的另一端相连，为G1触发端，线圈中部抽头输出，为K1触发端；
所述的脉冲形成器包括输入脉冲前置放大电路、前沿脉冲控制电路、前沿脉冲形成电路、振荡控制电路、振荡电路和逆变电路；所述的前置放大电路的输出端分为两路，一路由前沿脉冲控制电路和前沿脉冲形成电路串接而成，另一路由振荡控制电路、振荡电路和逆变电路串接而成，两路终端相连，共同输出触发脉冲信号；
所述的脉冲形成器的触发脉冲信号输出端还连接了脉冲控制电路，此脉冲控制电路根据输出的触发脉冲信号控制输出三个信号，第一个直接发送至振荡电路，第二个经过振荡电源控制电路发送至振荡电路，第三路经过逆变电源控制电路发送至逆变电路。
2.一种基于电磁触发的TSC装置的触发方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、TSC装置正常投运前，由TSC主控单元采集同步信号、电流信号和击穿检测信号；
步骤二、TSC主控单元先判断所有晶闸管的击穿检测信号是否正常，如果正常，则根据采集同步信号和电流信号进行计算和处理，对主电路的三相晶闸管阀组单元进行触发角计算，通过光纤送到不同的脉冲形成单元，实现TSC投切；
步骤三、脉冲形成单元接收到触发脉冲信号后，转换成带强触发的调制波形，形成每相功率柜中晶闸管的正向触发脉冲和负向触发脉冲，由导线传输到功率柜中的正向触发单元和负向触发单元；同时形成一个丢脉冲检测信号反馈到主控单元；
步骤四、晶闸管的正向触发脉冲通过正向脉冲隔离器，由正向脉冲电缆穿过脉冲变压器，产生感应电流来触发正向晶闸管；晶闸管的负向触发脉冲通过负向脉冲隔离器，由负向脉冲电缆穿过脉冲变压器，产生感应电流来触发负向晶闸管。
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