CN109378831B - 一种用于svg设备旁路开关的控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压设备的技术领域，公开了一种用于SVG设备旁路开关的控制装置，包括并联在交流侧的接触器和交流取电模块，所述接触器的合闸线圈通过光纤控制模块与储能电容相连，所述光纤控制模块与上层控制器相连，所述上层控制器通过光纤控制模块与接触器的合闸辅助触头相连，所述交流取电模块与储能电容和光纤控制模块相连，用于将交流侧的交流电转换两路直流电，一路直流电为光纤控制模块供电，另一路为储能电容充电，所述光纤控制模块用于将接收上层控制器发出的合闸光控制信号转换为电控制信号，控制储能电容放电，从而控制接触器合闸；将接收接触器的合闸电信号转换为光信号，发送给上层控制器。本发明的测量结构简单，实用性强。

Description

一种用于SVG设备旁路开关的控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及高压设备的技术领域，尤其涉及一种用于SVG设备旁路开关的控制装置及控制方法。

背景技术

在H全桥拓扑或者H桥半桥拓扑的SVG系统中，功率模块之间相互串联，一般通过冗余模块方式来实现来提高设备的可用率和可靠性，但当某个功率模块发生故障时，系统将主回路开关进行切断，整个系统停机后，通过人为排除故障之后，再恢复供电。一般情况下，SVG系统安装于偏远地区，人员难以在第一时间到达现场排除故障从而恢复供电，同时系统断电后造成的间接经济损失较大，因此，通常，利用旁路开关自动快速将故障元器件或故障模块短接，在保证系统在不停机情况下，迅速恢复供电，将断电造成的损失降至最低。

常规的功率模块用直流开关电源取电，其电压等级低只能给监控板供电，无法给旁路开关储能供电，需要多增加一路输出增加成本，同时降低开关电源可靠度，另外，整个过程采用电信号控制合闸，电信号电压等级很低在复杂的电磁环境里容易受干扰导致误合闸，使旁路失效。

发明内容

本发明提供了一种用于SVG设备旁路开关的控制装置及控制方法，解决了现有SVG设备的旁路开关的取电复杂且接线繁琐，采用电信号控制合闸，容易受干扰，可靠性低等问题。

本发明可以通过以下技术方案实现：

一种用于SVG设备旁路开关的控制装置，包括并联在交流侧的接触器和交流取电模块，所述接触器的合闸线圈通过光纤控制模块与储能电容相连，所述光纤控制模块与上层控制器相连，所述上层控制器通过光纤控制模块与接触器的合闸辅助触头相连，所述交流取电模块与储能电容和光纤控制模块相连，用于将交流侧的交流电转换两路直流电，一路直流电为光纤控制模块供电，另一路为储能电容充电，所述光纤控制模块用于将接收上层控制器发出的合闸光控制信号转换为电控制信号，控制储能电容放电，从而控制接触器合闸；将接收接触器的合闸电信号转换为光信号，发送给上层控制器。

进一步，所述光纤控制模块包括与上层控制器相连的第一光电转换模块和第二光电转换模块，所述第一光电转换模块还与可控开关的控制端相连，所述可控开关的其余两端分别与合闸线圈、储能电容相连，所述第二光电转换模块还与接触器的合闸辅助触头相连，所述合闸辅助触头和接触器的主触头连动，所述第一光电转换模块用于将接收上层控制器发出的合闸光控制信号转换为合闸电控制信号，所述第二光电转换模块用于将合闸辅助触头的合闸电信号转换为合闸光信号，所述可控开关用于接收合闸电控制信号的触发，实现闭合，同时，储能电容放电低于预设电压，实现开断。

进一步，所述可控开关包括晶闸管，所述晶闸管的门极通过光耦与开关电源相连，阳极与合闸线圈相连、阴极与储能电容相连，所述光耦还与第一光电转换模块相连，所述开关电源用于提供晶闸管的门极触发电压。

进一步，所述储能电容通过电压检测芯片与第二光电转换模块相连，通过常闭开关与交流取电模块相连，所述常闭开关与接触器的主触头连动，所述电压检测芯片用于检测储能电容两端的电压是否达到驱动接触器合闸所需的电压，所述第二光电转换模块用于将电压检测芯片的检测电信号转换为检测光信号。

进一步，所述交流取电模块包括与交流侧相连的第一整流模块，所述第一整流模块与逆变模块相连，所述逆变模块通过变压器与第二整流模块相连，所述第二整流模块分别与储能电容、光纤控制模块相连，所述第一整流模块用于将交流侧的交流电转换为稳定的直流电，所述逆变模块用于将稳定的直流电转换为稳定的交流电，所述变压器用于将稳定的交流电转换为设定电压的交流电，所述第二整流模块用于将设定电压的交流电转换为两路设定电压的直流电。

一种基于上文所述的用于SVG设备旁路开关的控制装置的控制方法，包括：

步骤一、交流取电模块将交流侧的交流电转换为直流电，给储能电容充电，电压检测芯片将充电完毕信号通过光纤控制模块反馈给上层控制器；

步骤二、上层控制器发出合闸光控制信号，光纤控制模块将合闸光控制信号转换为合闸电控制信号，控制储能电容对合闸线圈放电，驱动接触器的主触头合闸；

步骤三、接触器的主触头合闸，带动合闸辅助触头闭合，发出合闸电信号，光纤控制模块将合闸电信号转换为合闸光信号传送给上层控制器；

步骤四、上层控制器根据合闸光控制信号的发出时刻和合闸光信号的接收时刻，计算旁路开关的合闸性能。

本发明有益的技术效果如下：

通过交流取电模块从交流侧获取两路稳定的直流电，分别为储能电容和光纤控制模块供电，避免采用直流开关电源供电的繁琐，借助光纤控制模块实现上层控制器的光信号与接触器的电信号的转换，利用光耦对晶闸管的误触发信号进行隔离，提高整个装置的控制精度和可靠性，并且通过接触器的主触头与合闸辅助触头的连动，实现对接触器的旁路合闸性能的检测，与储能电容的常闭开关的连动，实现对储能电容充电控制，整个装置的结构简单，实用性强，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明的电路连接框图；

其中，1-合闸线圈，2-储能电容，3-合闸辅助触头，4-第一光电转换模块，5-第二光电转换模块，6-主触头，7-晶闸管，8-开关电源。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种用于SVG设备旁路开关的控制装置，包括并联在交流侧的接触器和交流取电模块，该接触器采用真空接触器，其合闸线圈1通过光纤控制模块与储能电容2相连，该光纤控制模块与上层控制器相连，该上层控制器通过光纤控制模块与接触器的合闸辅助触头3相连，该交流取电模块与储能电容2和光纤控制模块相连，用于将交流侧的交流电转换两路直流电，一路直流电为光纤控制模块供电，另一路为储能电容2充电，该光纤控制模块用于将接收上层控制器发出的合闸光控制信号转换为电控制信号，控制储能电容2放电，从而控制接触器合闸；将接收接触器的合闸电信号转换为光信号，发送给上层控制器。

该交流取电模块包括与交流侧相连的第一整流模块，该第一整流模块与逆变模块相连，该逆变模块通过变压器与第二整流模块相连，该第二整流模块分别与储能电容、光纤控制模块相连。由于交流侧的电压波形为SPWM波形，含有直流成分，无法直接架设到变压器，需要通过第一整流模块将交流侧的交流电转换为稳定的直流电，并通过吸收电容吸收尖峰脉冲，再通过隔离变为稳定不容易受到干扰的直流电，然后，通过逆变模块用于将稳定的直流电转换为稳定的交流电，再借助变压器转换为设定电压的交流电，最后，利用第二整流模块转换为两路设定电压的直流电，为光纤控制模块和储能电容2供电。

该光纤控制模块包括与上层控制器相连的第一光电转换模块4和第二光电转换模块5，第一光电转换模块4还与可控开关的控制端相连，可控开关的其余两端分别与合闸线圈1、储能电容2相连，用于将接收上层控制器发出的合闸光控制信号转换为合闸电控制信号；第二光电转换模块5还与接触器的合闸辅助触头3相连，该合闸辅助触头3和接触器的主触头6连动，用于将合闸辅助触头3的合闸电信号转换为合闸光信号，该可控开关用于接收合闸电控制信号的触发，实现闭合，同时，储能电容2放电低于预设电压，实现开断。

该可控开关包括晶闸管7，其门极通过光耦与开关电源8相连，阳极与合闸线圈1相连、阴极与储能电容2相连，该光耦还与第一光电转换模块相连，该开关电源8用于提供晶闸管7的门极触发电压。由于整个控制装置处于高压状态下，门极触发电压的等级比较低，如果前端电压有波动，很容易受到干扰，而造成晶闸管7的误触发，因此，增加了光耦，进行干扰信号隔离，确保晶闸管7的门极触发来自第一光电转换模块转换得到的合闸电控制信号。另外，晶闸管7导通后，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管7保持导通，不受门极电压控制，门极只起触发作用，因此，合闸光控制信号的结束并不影响晶闸管7的导通，只有当储能电容2放电使其两端的电压低于导通电压，晶闸管7才会开断，这样，当检修人员将接触器手动分闸后，常闭开关闭合，储能电容开始充电，为下一次故障排除做准备，而上层控制器发生合闸光控制信号也可以重新控制晶闸管7的门极触发。

为了更好地监测储能电容的充电情况，该储能电容通过电压检测芯片与第二光电转换模块相连，通过常闭开关与交流取电模块相连，该常闭开关与接触器的主触头连动，该电压检测芯片用于检测储能电容两端的电压是否达到驱动接触器合闸所需的电压。这样，当储能电容充电完毕后，电压检测芯片的检测电信号通过第二光电转换模块转换为检测光信号，通过光纤传送给上层控制器，以便SVG设备发生异常时，可以判定储能电容是否有足够的能量提供给合闸线圈，同时，通过接触器的主触头与常闭开关的连动，避免在储能电容放电时，交流取电模块继续给储能电容充电，使合闸线圈内部持续有电流，长时间发热，造成合闸线圈被烧毁。

本发明还提供了一种基于上文所述的用于SVG设备旁路开关的控制装置的控制方法，包括：

步骤一、交流取电模块将交流侧的交流电转换为直流电，给储能电容充电，电压检测芯片将充电完毕信号通过光纤控制模块反馈给上层控制器；

步骤二、上层控制器发出合闸光控制信号，光纤控制模块将合闸光控制信号转换为合闸电控制信号，控制储能电容对合闸线圈放电，驱动接触器的主触头合闸；

步骤三、接触器的主触头合闸，带动合闸辅助触头闭合，发出合闸电信号，光纤控制模块将合闸电信号转换为合闸光信号传送给上层控制器；

步骤四、上层控制器根据合闸光控制信号的发出时刻和合闸光信号的接收时刻，计算旁路开关的合闸性能。

本发明通过交流取电模块从交流侧获取两路稳定的直流电，分别为储能电容和光纤控制模块供电，避免采用直流开关电源供电的繁琐，借助光纤控制模块实现上层控制器的光信号与接触器的电信号的转换，利用光耦对晶闸管的误触发信号进行隔离，提高整个装置的控制精度和可靠性，并且通过接触器的主触头与合闸辅助触头的连动，实现对接触器的旁路合闸性能的检测，与储能电容的常闭开关的连动，实现对储能电容充电控制，整个装置的结构简单，实用性强，便于推广应用。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种用于SVG设备旁路开关的控制装置，其特征在于：包括并联在交流侧的接触器和交流取电模块，所述接触器的合闸线圈通过光纤控制模块与储能电容相连，所述光纤控制模块与上层控制器相连，所述上层控制器通过光纤控制模块与接触器的合闸辅助触头相连，所述交流取电模块与储能电容和光纤控制模块相连，用于将交流侧的交流电转换两路直流电，一路直流电为光纤控制模块供电，另一路为储能电容充电，所述光纤控制模块用于将接收上层控制器发出的合闸光控制信号转换为电控制信号，控制储能电容放电，从而控制接触器合闸；将接收接触器的合闸电信号转换为光信号，发送给上层控制器；

所述光纤控制模块包括与上层控制器相连的第一光电转换模块和第二光电转换模块，所述第一光电转换模块还与可控开关的控制端相连，所述可控开关的其余两端分别与合闸线圈、储能电容相连，所述第二光电转换模块还与接触器的合闸辅助触头相连，所述合闸辅助触头和接触器的主触头连动，所述第一光电转换模块用于将接收上层控制器发出的合闸光控制信号转换为合闸电控制信号，所述第二光电转换模块用于将合闸辅助触头的合闸电信号转换为合闸光信号，所述可控开关用于接收合闸电控制信号的触发，实现闭合，同时，储能电容放电低于预设电压，实现开断。

2.根据权利要求1所述的用于SVG设备旁路开关的控制装置，其特征在于：所述可控开关包括晶闸管，所述晶闸管的门极通过光耦与开关电源相连，阳极与合闸线圈相连、阴极与储能电容相连，所述光耦还与第一光电转换模块相连，所述开关电源用于提供晶闸管的门极触发电压。

3.根据权利要求1所述的用于SVG设备旁路开关的控制装置，其特征在于：所述储能电容通过电压检测芯片与第二光电转换模块相连，通过常闭开关与交流取电模块相连，所述常闭开关与接触器的主触头连动，所述电压检测芯片用于检测储能电容两端的电压是否达到驱动接触器合闸所需的电压，所述第二光电转换模块用于将电压检测芯片的检测电信号转换为检测光信号。

4.根据权利要求1所述的用于SVG设备旁路开关的控制装置，其特征在于：所述交流取电模块包括与交流侧相连的第一整流模块，所述第一整流模块与逆变模块相连，所述逆变模块通过变压器与第二整流模块相连，所述第二整流模块分别与储能电容、光纤控制模块相连，所述第一整流模块用于将交流侧的交流电转换为稳定的直流电，所述逆变模块用于将稳定的直流电转换为稳定的交流电，所述变压器用于将稳定的交流电转换为设定电压的交流电，所述第二整流模块用于将设定电压的交流电转换为两路设定电压的直流电。

5.一种基于权利要求1所述的用于SVG设备旁路开关的控制装置的控制方法，其特征在于包括：

步骤一、交流取电模块将交流侧的交流电转换为直流电，给储能电容充电，电压检测芯片将充电完毕信号通过光纤控制模块反馈给上层控制器；

步骤二、上层控制器发出合闸光控制信号，光纤控制模块将合闸光控制信号转换为合闸电控制信号，控制储能电容对合闸线圈放电，驱动接触器的主触头合闸；

步骤三、接触器的主触头合闸，带动合闸辅助触头闭合，发出合闸电信号，光纤控制模块将合闸电信号转换为合闸光信号传送给上层控制器；

步骤四、上层控制器根据合闸光控制信号的发出时刻和合闸光信号的接收时刻，计算旁路开关的合闸性能。

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