CN115579886A - 一种晶闸管快速关断方法及装置 - Google Patents

一种晶闸管快速关断方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力电子与电力系统技术领域，具体提供了一种晶闸管快速关断方法及装置，包括：获取电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值；基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制；其中，所述晶闸管控制模式包括下述中的至少一种：晶闸管关断模式、晶闸管导通模式。本发明提供的技术方案通过对IGBT的控制，使IGBT产生反压，进而使晶闸管快速关断，能够实现电压暂降现象发生时快速关断晶闸管，提高供电系统电能质量优化设备的性能及核心竞争力。

Description

一种晶闸管快速关断方法及装置
技术领域
本发明涉及电力电子与电力系统技术领域，具体涉及一种晶闸管快速关断方法及装置。
背景技术
电压暂降问题因为频繁发生在供电系统中，同时对经济运营的影响较大，逐渐成为影响最严重的电能质量问题，甚至可能对电力系统的安全平稳运行产生致命影响。动态电压调节器具有动态响应快、工作效率高的优点，成为应对电压跌落最经济、最有效的手段之一。
动态电压调节器（DVR）检测到电压跌落后，需要快速关断晶闸管并转换到离网模式运行。晶闸管的关断方式通常有以下三种：1、自然过零关断，在过零点时，晶闸管中的通态电流逐渐减小到维持电流以下，器件由通态转为断态；2、切断阳极电路关断, 将晶闸管的阳极与外电路切断,达到关断的目的；3、强迫关断，在晶闸管的阳极与阴极加反向电压，强迫晶闸管由通态转为断态。然而，自然过零关断存在关断时间较长的问题，一般只用于整流电路；切断阳极电路关断易导致过压，通常用于小功率电路。要实现DVR在电压跌落情况下快速切换到离网运行模式，需要采用强迫关断方式来强制关断晶闸管。
发明专利CN107196630B于2017年5月公布的《一种强制关断晶闸管的系统以及方法》，公开了一种晶闸管强迫关断方法，根据检测晶闸管电流来调节逆变器的输出电压，使得晶闸管电流过零关断。该专利对电流和电压进行双闭环调节，生成反压来强迫关断晶闸管存在严重滞后性，而且双环参数调节复杂。
发明专利CN111049507A于2019年12月公布的《一种关断晶闸管的方法及装置》，利用SVPWM空间矢量控制策略控制逆变器，从而控制晶闸管的三相电流过零。该专利对电压进行dq轴分解，然后再通过电压-电流双闭环调节，存在滞后性，dq轴耦合会增加电压谐波。
发明专利CN112713755B于2020年12月公布的《一种双向晶闸管快速关断方法及系统》，通过计算晶闸管电流的相位，提供了一种采用自然关断和强迫关断相结合的方法，解决了常规方法因为电流正负判断错误，导致电压反向出现过流的问题。该专利利用电流变化率和回路电感值来计算反压，微分运算存在噪声问题，另外电感值的不确定性会影响关断效果。
综上所述，现有技术通过电流闭环调制策略建立反向电压，通过电流给定为0来调节电压量，由于数字控制延时造成输出反压滞后，不利于实现晶闸管的快速关断。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提出了一种晶闸管快速关断方法及装置。
第一方面，提供一种晶闸管快速关断方法，所述晶闸管快速关断方法包括：
获取电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制；
其中，所述晶闸管控制模式包括下述中的至少一种：晶闸管关断模式、晶闸管导通模式。
优选的，所述电能质量优化设备包括下述中的至少一种：动态电压调节器、不间断电源、统一电能质量调节器。
优选的，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值的计算式如下：
U=( u α 2 +u β 2 )1/2
上式中，U为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值，u α 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中α轴的分量，u β 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中β轴的分量。
优选的，所述基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
若所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值大过电压波动上限或小于电压波动下限，则选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，否则，则选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制。
进一步的，所述选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
封锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，解锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号，并利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断。
进一步的，所述电能质量优化设备中IGBT的触发信号的获取过程包括：
获取电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流确定电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流确定电能质量优化设备中IGBT触发扇区；
基于所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区确定电能质量优化设备中IGBT触发信号。
进一步的，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流的计算式如下：
i 0 =(i a +i b +i c )/3
上式中，i 0 为电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流，i a 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相电流，i b 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相电流，i c 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相电流。
进一步的，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流的计算式如下：
i as = i a - i 0
i bs = i b - i 0
i cs = i c - i 0
上式中，i as 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相对称电流，i bs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相对称电流，i cs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相对称电流。
进一步的，所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区的计算式如下：
i as ≥i cs & i cs ＞i bs →S=1
i bs ≥i cs & i as ＞i bs →S=2
i bs ≥i as & i as ＞i cs →S=3
i cs ≥i as & i bs ＞i cs →S=4
i cs ≥i bs & i bs ＞i as →S=5
i as ≥i bs & i cs ＞i as →S=6。
进一步的，所述电能质量优化设备中IGBT触发信号的计算式如下：
S=1→{s a =1，s b =0，s c =0}
S=2→{s a =1，s b =1，s c =0}
S=3→{s a =0，s b =1，s c =0}
S=4→{s a =0，s b =1，s c =1}
S=5→{s a =0，s b =0，s c =1}
S=6→{s a =1，s b =0，s c =1}
上式中，s a 为电能质量优化设备中IGBT的a相桥臂开关管触发信号，s b 为电能质量优化设备中IGBT的b相桥臂开关管触发信号，s c 为电能质量优化设备中IGBT的c相桥臂开关管触发信号。
进一步的，所述利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断的过程中，所述IGBT触发信号与IGBT的桥臂通断之间的控制函数为：
Figure 573018DEST_PATH_IMAGE001
上式中，s k 为电能质量优化设备中IGBT的k相桥臂开关管触发信号，当s k =1时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管导通，下桥臂的开关管关断，当s k =0时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管关断，下桥臂的开关管导通。
进一步的，所述选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
解锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，封锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号。
第二方面，提供一种晶闸管快速关断装置，所述晶闸管快速关断装置包括：
获取模块，用于获取电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值；
控制模块，用于基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制；
其中，所述晶闸管控制模式包括下述中的至少一种：晶闸管关断模式、晶闸管导通模式。
优选的，所述电能质量优化设备包括下述中的至少一种：动态电压调节器、不间断电源、统一电能质量调节器。
优选的，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值的计算式如下：
U=( u α 2 +u β 2 )1/2
上式中，U为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值，u α 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中α轴的分量，u β 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中β轴的分量。
优选的，所述控制模块具体用于：
若所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值大过电压波动上限或小于电压波动下限，则选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，否则，则选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制。
进一步的，所述选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
封锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，解锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号，并利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断。
进一步的，所述电能质量优化设备中IGBT的触发信号的获取过程包括：
获取电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流确定电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流确定电能质量优化设备中IGBT触发扇区；
基于所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区确定电能质量优化设备中IGBT触发信号。
进一步的，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流的计算式如下：
i 0 =(i a +i b +i c )/3
上式中，i 0 为电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流，i a 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相电流，i b 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相电流，i c 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相电流。
进一步的，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流的计算式如下：
i as = i a - i 0
i bs = i b - i 0
i cs = i c - i 0
上式中，i as 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相对称电流，i bs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相对称电流，i cs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相对称电流。
进一步的，所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区的计算式如下：
i as ≥i cs & i cs ＞i bs →S=1
i bs ≥i cs & i as ＞i bs →S=2
i bs ≥i as & i as ＞i cs →S=3
i cs ≥i as & i bs ＞i cs →S=4
i cs ≥i bs & i bs ＞i as →S=5
i as ≥i bs & i cs ＞i as →S=6。
进一步的，所述电能质量优化设备中IGBT触发信号的计算式如下：
S=1→{s a =1，s b =0，s c =0}
S=2→{s a =1，s b =1，s c =0}
S=3→{s a =0，s b =1，s c =0}
S=4→{s a =0，s b =1，s c =1}
S=5→{s a =0，s b =0，s c =1}
S=6→{s a =1，s b =0，s c =1}
上式中，s a 为电能质量优化设备中IGBT的a相桥臂开关管触发信号，s b 为电能质量优化设备中IGBT的b相桥臂开关管触发信号，s c 为电能质量优化设备中IGBT的c相桥臂开关管触发信号。
进一步的，所述利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断的过程中，所述IGBT触发信号与IGBT的桥臂通断之间的控制函数为：
Figure 578015DEST_PATH_IMAGE002
上式中，s k 为电能质量优化设备中IGBT的k相桥臂开关管触发信号，当s k =1时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管导通，下桥臂的开关管关断，当s k =0时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管关断，下桥臂的开关管导通。
进一步的，所述选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
解锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，封锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号。
第三方面，提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现所述的晶闸管快速关断方法。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现所述的晶闸管快速关断方法。
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
本发明提供了一种晶闸管快速关断方法及装置，包括：获取电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值；基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制；其中，所述晶闸管控制模式包括下述中的至少一种：晶闸管关断模式、晶闸管导通模式。本发明提供的技术方案通过对IGBT的控制，使IGBT产生反压，进而使晶闸管快速关断，避免了数字控制和PWM调制造成的时滞问题，实现电压暂降现象发生时快速关断晶闸管，可以广泛应用于供电系统中的动态电压调节器(Dynamic Voltage Regulator，DVR)、不间断电源(Uninterruptible PowerSupply，UPS)、统一电能质量调节器（Unified Power Quality Conditione，UPQC）等电能质量优化设备，提高供电系统电能质量优化设备的性能及核心竞争力。
附图说明
图1是本发明实施例的晶闸管快速关断方法的主要步骤流程示意图；
图2是本发明实施例的三相电流大小与扇区对应关系图；
图3是本发明实施例的扇区与IGBT触发信号应关系图；
图4是本发明实施例的扇区S=1时开关管状态及电流方向图；
图5是本发明实施例的晶闸管自然关断时的电压和电流波形；
图6是本发明实施例的晶闸管强迫关断时的电压和电流波形；
图7是本发明实施例的晶闸管快速关断系统示意图；
图8是本发明实施例的晶闸管快速关断装置的主要结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如背景技术中所公开的，电压暂降问题因为频繁发生在供电系统中，同时对经济运营的影响较大，逐渐成为影响最严重的电能质量问题，甚至可能对电力系统的安全平稳运行产生致命影响。动态电压调节器具有动态响应快、工作效率高的优点，成为应对电压跌落最经济、最有效的手段之一。
动态电压调节器（DVR）检测到电压跌落后，需要快速关断晶闸管并转换到离网模式运行。晶闸管的关断方式通常有以下三种：1、自然过零关断，在过零点时，晶闸管中的通态电流逐渐减小到维持电流以下，器件由通态转为断态；2、切断阳极电路关断, 将晶闸管的阳极与外电路切断,达到关断的目的；3、强迫关断，在晶闸管的阳极与阴极加反向电压，强迫晶闸管由通态转为断态。然而，自然过零关断存在关断时间较长的问题，一般只用于整流电路；切断阳极电路关断易导致过压，通常用于小功率电路。要实现DVR在电压跌落情况下快速切换到离网运行模式，需要采用强迫关断方式来强制关断晶闸管。
发明专利CN107196630B于2017年5月公布的《一种强制关断晶闸管的系统以及方法》，公开了一种晶闸管强迫关断方法，根据检测晶闸管电流来调节逆变器的输出电压，使得晶闸管电流过零关断。该专利对电流和电压进行双闭环调节，生成反压来强迫关断晶闸管存在严重滞后性，而且双环参数调节复杂。
发明专利CN111049507A于2019年12月公布的《一种关断晶闸管的方法及装置》，利用SVPWM空间矢量控制策略控制逆变器，从而控制晶闸管的三相电流过零。该专利对电压进行dq轴分解，然后再通过电压-电流双闭环调节，存在滞后性，dq轴耦合会增加电压谐波。
发明专利CN112713755B于2020年12月公布的《一种双向晶闸管快速关断方法及系统》，通过计算晶闸管电流的相位，提供了一种采用自然关断和强迫关断相结合的方法，解决了常规方法因为电流正负判断错误，导致电压反向出现过流的问题。该专利利用电流变化率和回路电感值来计算反压，微分运算存在噪声问题，另外电感值的不确定性会影响关断效果。
综上所述，现有技术通过电流闭环调制策略建立反向电压，通过电流给定为0来调节电压量，由于数字控制延时造成输出反压滞后，不利于实现晶闸管的快速关断。
为了改善上述问题，本发明提供了一种晶闸管快速关断方法及装置，包括：获取电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值；基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制；其中，所述晶闸管控制模式包括下述中的至少一种：晶闸管关断模式、晶闸管导通模式。本发明提供的技术方案通过对IGBT的控制，使IGBT产生反压，进而使晶闸管快速关断，避免了数字控制和PWM调制造成的时滞问题，实现电压暂降现象发生时快速关断晶闸管，可以广泛应用于供电系统中的动态电压调节器(Dynamic Voltage Regulator，DVR)、不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)、统一电能质量调节器（Unified Power QualityConditione，UPQC）等电能质量优化设备，提高供电系统电能质量优化设备的性能及核心竞争力。
实施例1
参阅附图1，图1是本发明的一个实施例的晶闸管快速关断方法的主要步骤流程示意图。如图1所示，本发明实施例中的晶闸管快速关断方法主要包括以下步骤：
步骤S101：获取电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值；
步骤S102：基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制；
其中，所述晶闸管控制模式包括下述中的至少一种：晶闸管关断模式、晶闸管导通模式。
本发明提供的技术方案通过对IGBT的控制，使IGBT产生反压，进而使晶闸管快速关断；
所述电能质量优化设备包括下述中的至少一种：动态电压调节器、不间断电源、统一电能质量调节器。
本实施例中，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值的计算式如下：
U=( u α 2 +u β 2 )1/2
上式中，U为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值，u α 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中α轴的分量，u β 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中β轴的分量。
本实施例中，所述基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
若所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值大过电压波动上限或小于电压波动下限，则选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，否则，则选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制。
在一个实施方式中，所述选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
封锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，解锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号，并利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断。
在一个实施方式中，所述电能质量优化设备中IGBT的触发信号的获取过程包括：
获取电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流确定电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流确定电能质量优化设备中IGBT触发扇区；
基于所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区确定电能质量优化设备中IGBT触发信号。
具体的，图2给出了三相电流大小与扇区S对应关系图。将矢量信号旋转空间平均划分为6块区域，对应扇区S编号从1到6。根据晶闸管三相电流实时大小，判断所处扇区位置。其中，扇区S的计算方法为：
a.所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流的计算式如下：
i 0 =(i a +i b +i c )/3
上式中，i 0 为电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流，i a 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相电流，i b 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相电流，i c 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相电流。
b.所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流的计算式如下：
i as = i a - i 0
i bs = i b - i 0
i cs = i c - i 0
上式中，i as 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相对称电流，i bs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相对称电流，i cs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相对称电流。
c.所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区的计算式如下：
i as ≥i cs & i cs ＞i bs →S=1
i bs ≥i cs & i as ＞i bs →S=2
i bs ≥i as & i as ＞i cs →S=3
i cs ≥i as & i bs ＞i cs →S=4
i cs ≥i bs & i bs ＞i as →S=5
i as ≥i bs & i cs ＞i as →S=6。
图3给出了扇区S与IGBT触发信号应关系图。所述电能质量优化设备中IGBT触发信号的计算式如下：
S=1→{s a =1，s b =0，s c =0}
S=2→{s a =1，s b =1，s c =0}
S=3→{s a =0，s b =1，s c =0}
S=4→{s a =0，s b =1，s c =1}
S=5→{s a =0，s b =0，s c =1}
S=6→{s a =1，s b =0，s c =1}
上式中，s a 为电能质量优化设备中IGBT的a相桥臂开关管触发信号，s b 为电能质量优化设备中IGBT的b相桥臂开关管触发信号，s c 为电能质量优化设备中IGBT的c相桥臂开关管触发信号。
其中，所述利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断的过程中，所述IGBT触发信号与IGBT的桥臂通断之间的控制函数为：
Figure 126808DEST_PATH_IMAGE003
上式中，s k 为电能质量优化设备中IGBT的k相桥臂开关管触发信号，当s k =1时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管导通，下桥臂的开关管关断，当s k =0时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管关断，下桥臂的开关管导通。
在一个具体的实施方式中，例如，S为1，则IGBT触发信号T为100；如果S为2，则IGBT触发信号T为110；如果S为3，则IGBT触发信号T为010；如果S为4，则IGBT触发信号T为011；如果S为5，则IGBT触发信号T为001；如果S为6，则IGBT触发信号T为101。
图4为S=1时开关管状态及电流方向图，此时a相电流最大，因此IGBT触发信号T为100，即a相上桥臂导通，下桥臂关断；b相上桥臂关断，下桥臂导通；c相上桥臂关断，下桥臂导通。可以看到电流流通路径是从a相流向b相和c相，从而实现a相电流快速消除。当S分别为2、3、4、5和6时的开关管状态机电流方向同理可以推导。
以一台500kW的晶闸管关断系统为例具体说明该专利的实施方式。IGBT变流器的额定功率为500kW，直流侧输入电压为650V，输出线电压为380V，开关频率为3200Hz，基波频率为50Hz，输出滤波器的电感值为0.1mH，电容值为80uF。系统带300kW阻性负载，400kVar容性负载。
图5为晶闸管自然关断时的电压和电流波形，t时刻电压暂降发生时，开始进行晶闸管自然关断处理，需要到达电流自然过零点才能关断该相晶闸管。可以看到，A相电流关断时间最长，达到了10ms。
图6为晶闸管强迫关断时的电压和电流波形，t时刻电压暂降发生时，开始进行晶闸管强迫关断处理。可以到三相电流均在1ms内下降到0，从而实现了电压暂降发生时晶闸管快速关断。
本实施例中，所述选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
解锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，封锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号。
基于上述方案，本发明提供了一种具体的实施方案，如图7所示，图7为晶闸管快速关断系统示意图，包括电压采集模块、电流采集模块、开关管控制模块、双向晶闸管、IGBT变流器、储能电池、输入开关、输出开关和变流器开关，电压采集模块和电流采集模块接到输入开关与双向晶闸管的连接线上，同时输出信号传输给开关管控制模块，开关管控制模块产生IGBT和晶闸管触发信号分别传输给IGBT变流器和双向晶闸管，双向晶闸管的另一端同时连接输出开关和变流器开关，输入开关与电源连接，输出开关与负载连接，IGBT变流器一端连接变流器开关，另一端连接储能电池。
实施例2
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种晶闸管快速关断装置，如图8所示，所述晶闸管快速关断装置包括：
获取模块，用于获取电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值；
控制模块，用于基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制；
其中，所述晶闸管控制模式包括下述中的至少一种：晶闸管关断模式、晶闸管导通模式。
优选的，所述电能质量优化设备包括下述中的至少一种：动态电压调节器、不间断电源、统一电能质量调节器。
优选的，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值的计算式如下：
U=( u α 2 +u β 2 )1/2
上式中，U为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值，u α 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中α轴的分量，u β 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中β轴的分量。
优选的，所述控制模块具体用于：
若所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值大过电压波动上限或小于电压波动下限，则选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，否则，则选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制。
进一步的，所述选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
封锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，解锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号，并利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断。
进一步的，所述电能质量优化设备中IGBT的触发信号的获取过程包括：
获取电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流确定电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流确定电能质量优化设备中IGBT触发扇区；
基于所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区确定电能质量优化设备中IGBT触发信号。
进一步的，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流的计算式如下：
i 0 =(i a +i b +i c )/3
上式中，i 0 为电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流，i a 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相电流，i b 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相电流，i c 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相电流。
进一步的，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流的计算式如下：
i as = i a - i 0
i bs = i b - i 0
i cs = i c - i 0
上式中，i as 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相对称电流，i bs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相对称电流，i cs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相对称电流。
进一步的，所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区的计算式如下：
i as ≥i cs & i cs ＞i bs →S=1
i bs ≥i cs & i as ＞i bs →S=2
i bs ≥i as & i as ＞i cs →S=3
i cs ≥i as & i bs ＞i cs →S=4
i cs ≥i bs & i bs ＞i as →S=5
i as ≥i bs & i cs ＞i as →S=6。
进一步的，所述电能质量优化设备中IGBT触发信号的计算式如下：
S=1→{s a =1，s b =0，s c =0}
S=2→{s a =1，s b =1，s c =0}
S=3→{s a =0，s b =1，s c =0}
S=4→{s a =0，s b =1，s c =1}
S=5→{s a =0，s b =0，s c =1}
S=6→{s a =1，s b =0，s c =1}
上式中，s a 为电能质量优化设备中IGBT的a相桥臂开关管触发信号，s b 为电能质量优化设备中IGBT的b相桥臂开关管触发信号，s c 为电能质量优化设备中IGBT的c相桥臂开关管触发信号。
进一步的，所述利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断的过程中，所述IGBT触发信号与IGBT的桥臂通断之间的控制函数为：
Figure 418112DEST_PATH_IMAGE002
上式中，s k 为电能质量优化设备中IGBT的k相桥臂开关管触发信号，当s k =1时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管导通，下桥臂的开关管关断，当s k =0时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管关断，下桥臂的开关管导通。
进一步的，所述选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
解锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，封锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号。
实施例3
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中一种晶闸管快速关断方法的步骤。
实施例4
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质（Memory），所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序（包括程序代码）。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM 存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种晶闸管快速关断方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (26)

1.一种晶闸管快速关断方法，其特征在于，所述方法包括：
获取电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制；
其中，所述晶闸管控制模式包括下述中的至少一种：晶闸管关断模式、晶闸管导通模式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电能质量优化设备包括下述中的至少一种：动态电压调节器、不间断电源、统一电能质量调节器。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值的计算式如下：
U=( u α 2 +u β 2 )1/2
上式中，U为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值，u α 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中α轴的分量，u β 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中β轴的分量。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
若所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值大过电压波动上限或小于电压波动下限，则选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，否则，则选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
封锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，解锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号，并利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电能质量优化设备中IGBT的触发信号的获取过程包括：
获取电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流确定电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流确定电能质量优化设备中IGBT触发扇区；
基于所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区确定电能质量优化设备中IGBT触发信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流的计算式如下：
i 0 =(i a +i b +i c )/3
上式中，i 0 为电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流，i a 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相电流，i b 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相电流，i c 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相电流。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流的计算式如下：
i as = i a - i 0
i bs = i b - i 0
i cs = i c - i 0
上式中，i as 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相对称电流，i bs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相对称电流，i cs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相对称电流。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区的计算式如下：
i as ≥i cs & i cs ＞i bs →S=1
i bs ≥i cs & i as ＞i bs →S=2
i bs ≥i as & i as ＞i cs →S=3
i cs ≥i as & i bs ＞i cs →S=4
i cs ≥i bs & i bs ＞i as →S=5
i as ≥i bs & i cs ＞i as →S=6。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电能质量优化设备中IGBT触发信号的计算式如下：
S=1→{s a =1，s b =0，s c =0}
S=2→{s a =1，s b =1，s c =0}
S=3→{s a =0，s b =1，s c =0}
S=4→{s a =0，s b =1，s c =1}
S=5→{s a =0，s b =0，s c =1}
S=6→{s a =1，s b =0，s c =1}
上式中，s a 为电能质量优化设备中IGBT的a相桥臂开关管触发信号，s b 为电能质量优化设备中IGBT的b相桥臂开关管触发信号，s c 为电能质量优化设备中IGBT的c相桥臂开关管触发信号。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断的过程中，所述IGBT触发信号与IGBT的桥臂通断之间的控制函数为：
Figure 76870DEST_PATH_IMAGE001
上式中，s k 为电能质量优化设备中IGBT的k相桥臂开关管触发信号，当s k =1时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管导通，下桥臂的开关管关断，当s k =0时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管关断，下桥臂的开关管导通。
12.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
解锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，封锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号。
13.一种晶闸管快速关断装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值；
控制模块，用于基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值选择晶闸管控制模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制；
其中，所述晶闸管控制模式包括下述中的至少一种：晶闸管关断模式、晶闸管导通模式。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述电能质量优化设备包括下述中的至少一种：动态电压调节器、不间断电源、统一电能质量调节器。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值的计算式如下：
U=( u α 2 +u β 2 )1/2
上式中，U为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值，u α 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中α轴的分量，u β 为电能质量优化设备中晶闸管支路的电压在静止坐标系中β轴的分量。
16.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：
若所述电能质量优化设备中晶闸管支路的电压幅值大过电压波动上限或小于电压波动下限，则选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，否则，则选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述选择晶闸管关断模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
封锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，解锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号，并利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述电能质量优化设备中IGBT的触发信号的获取过程包括：
获取电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流确定电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流；
基于所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流确定电能质量优化设备中IGBT触发扇区；
基于所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区确定电能质量优化设备中IGBT触发信号。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流的计算式如下：
i 0 =(i a +i b +i c )/3
上式中，i 0 为电能质量优化设备中晶闸管支路的零轴电流，i a 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相电流，i b 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相电流，i c 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相电流。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述电能质量优化设备中晶闸管支路的三相对称电流的计算式如下：
i as = i a - i 0
i bs = i b - i 0
i cs = i c - i 0
上式中，i as 为电能质量优化设备中晶闸管支路的a相对称电流，i bs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的b相对称电流，i cs 为电能质量优化设备中晶闸管支路的c相对称电流。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述电能质量优化设备中IGBT触发扇区的计算式如下：
i as ≥i cs & i cs ＞i bs →S=1
i bs ≥i cs & i as ＞i bs →S=2
i bs ≥i as & i as ＞i cs →S=3
i cs ≥i as & i bs ＞i cs →S=4
i cs ≥i bs & i bs ＞i as →S=5
i as ≥i bs & i cs ＞i as →S=6。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述电能质量优化设备中IGBT触发信号的计算式如下：
S=1→{s a =1，s b =0，s c =0}
S=2→{s a =1，s b =1，s c =0}
S=3→{s a =0，s b =1，s c =0}
S=4→{s a =0，s b =1，s c =1}
S=5→{s a =0，s b =0，s c =1}
S=6→{s a =1，s b =0，s c =1}
上式中，s a 为电能质量优化设备中IGBT的a相桥臂开关管触发信号，s b 为电能质量优化设备中IGBT的b相桥臂开关管触发信号，s c 为电能质量优化设备中IGBT的c相桥臂开关管触发信号。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述利用所述IGBT触发信号控制电能质量优化设备中IGBT的桥臂通断的过程中，所述IGBT触发信号与IGBT的桥臂通断之间的控制函数为：
Figure 462852DEST_PATH_IMAGE002
上式中，s k 为电能质量优化设备中IGBT的k相桥臂开关管触发信号，当s k =1时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管导通，下桥臂的开关管关断，当s k =0时，电能质量优化设备中IGBT的k相上桥臂的开关管关断，下桥臂的开关管导通。
24.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述选择晶闸管导通模式对电能质量优化设备中晶闸管和IGBT进行控制，包括：
解锁电能质量优化设备中晶闸管的触发信号，封锁电能质量优化设备中IGBT的触发信号。
25.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1至12中任意一项所述的晶闸管快速关断方法。
26.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至12中任意一项所述的晶闸管快速关断方法。
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