CN1347180A - 晶闸管投切电容器用的分相过零触发控制装置 - Google Patents
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Abstract
晶闸管投切电容器用的分相过零触发控制装置,其特征在于,它含有:依次与反关联晶闸管相串连的霍尔元件检测电路,把小电流转换为与晶闸管端电压同相的方波电压的信号转换电路,过零检测电路,输入为过零检测信号和主控制器发出的投切信号的或门电路,输出方波电压占空比可调的延时电路以及输出端与晶闸管控制端相连的高频调制和脉冲隔离、放大电路。它可准确、快速、可靠地根据主控制器发出的投入或切除电容器的指令在晶闸管端电压过零时接通或关断晶闸管。
Description
技术领域
一种晶闸管投切电容器用的分相过零触发控制装置属于输配电系统中静止无功补偿装置领域。
背景技术
在输配电系统中，晶闸管投切电容器型静止无功补偿装置是对无功负荷进行就地补偿的一种先进的设备。它以一对反并联的晶闸管作为投切电容器的开关，当采用合适的触发方式时，它能对电容器的投切进行精确的控制并减少电容器投切时的电流冲击。因此，必须快速、准确地分相选择触发晶闸管的时刻。
通常的方法是以电网电压作为触发晶闸管的参考电压，以下面两种方式予以处理：
1、当电网电压最大时，投入或切除电容器。如申请号为EP83112490A、名称为＂用晶闸管投切电容器来补偿电网功率因素的方法(Method of controlling thyristorswitchs for power factor correcting capacitors in an electrical network＂的欧洲专利所指出的，在电容器上电压最大即电网电压最大时投切电容器，在一般情况下，为避免电容器投入时引起电流冲击还需用大功率二极管对电容器充电。这种方法在电容器的容量与变压器容量接近时，单向的充电电流会引起变压器饱和；而且当电网发生短路故障时，电容器迅速放电，容易损坏电容器。
2、当电网电压为零时，投入或切除电容器。这种方法受到电容器自放电时间的限制。因此，在电容器内部自放电电阻作用下，当切除电容器后，其电压不会立刻降到零，所以电容器下一次的投入动作必须等到上一次电容器放电为零后才可以进行，否则会产生大的冲击电流。《电力电子技术》杂志1998.3刊出的＂微机控制的晶闸管变周期过零触发电路＂一文公开了这种技术。但其电路构成较为复杂，可靠性差。另外，公告号为1021770、名称为＂晶闸管同相触发装置及同相触发方法＂的中国发明专利也出于用电器自保而非投切电容器的目的公开了这种分相晶闸管过零触发装置。申请号为90216025，名称为＂低功耗可集成电压过零触发器＂的中国实用新型专利则出于各种电阻性负载的调功控制而非投切电容器的目的，也公开了一种晶闸管过零触发装置。它们都不需要用微机来快速而精确地控制电容器的投切时刻，同时其过零触发控制电路结构也较复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在微机主控制器控制下可快速、准确、可靠地过零触发控制投切电容器的分相晶闸管过零触发控制装置。
本发明的特征在于，它含有：与反并联晶闸管两端相连的霍尔元件式电压检测电路，输入端与该电压检测电路输出端相连且可把输入的小电流信号转化为与晶闸管两端的电压同相位的方波电压信号的信号转换电路，与该信号转换电路输出端相连的过零检测信号发生电路，输入端分别与该过零检测信号发生电路的输出端和主控制器的投入或切除信号输出端相连的或门电路，和该或门电路输出端相连其输出的方波电压的占空比可调的延时电路以及输入端与该延时电路输出端相连而输出端与反并联晶闸管各控制端相连的可调频的晶闸管触发脉冲形成电路。所述的信号转换电路依次由电流一电压转换、电平转换两电路串联而成。所述的过零检测信号发生电路依次由电压过零触发电路和脉冲限幅电路串联而成。所述的晶闸管触发脉冲形成电路依次由高频调制、脉冲隔离和放大两电路串联而成。
使用证明：它达到了预期目的。
附图说明：
图1：表示晶闸管投切电容器在电力系统中的一个简单应用实例。
图2：无过零触发电路时投入电容器后的电容器三相电流波形。
图3：晶闸管投切电容器用的分相过零触发控制装置的电路原理框图。
图4：系统正常运行且电容器投入运行时，晶闸管两端的电压波形。
图5：信号转换电路2的波形转化图：
5a：信号转换电路2的输入电流波形；
5b：信号转换电路2的输出电压波形。
图6：脉冲发生单元3的波形转化图：
6a：电压过零触发电路和脉冲限幅电路输出的窄负脉冲波形图；
41信号：主控制器4发出的电容器投切控制信号波形图，低电平表示投入电容器；
6b：或门5输出的窄负脉冲波形图；
6c：延时电路32输出的占空比可调的方波电压波形图；
6d：高频调制电路33输出的晶闸管触发脉冲波形图。
6e：脉冲隔离和放大电路34输出的晶闸管触发脉冲波形图。
图7：主电路丫形接线方式图。
图8：图7的电容器三相线电流波形图。
图9：主电路△形接线方式图。
图10：图9的三相线电流波形图。
图11：主电路带中线的丫形接线方式图。
图12：图11的电容器三相线电流波形图。
图13：电容器△形内连而晶闸管丫形外接的主电路接线方式图。
图14：图13的三相线电流波形图。
图15：作为图2一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
通见图1-15。
请见图1：Th1、Th2是一对反并联的晶闸管，TSC是晶闸管投切电容器(ThyristorSwitched Capacitor)，K1、K2是负荷开关，V1是电网母线1的电压，V2是电网母线2的电压，也即晶闸管投切电容器装置连接处的节点电压。C是电容，L是电感。6是电网，7是负载。
请见图3。Vth是晶闸管两端的电压，它通过霍尔元件式电压检测电路1转化为小电流信号5a。该电流信号5a通过依次由电流—电压转换电路21和电平转换电路22串联而成的信号转换电路2转化为与晶闸管两端同相、不同幅值的方波电压信号5b。当该电压信号5b为零时，通过脉冲发生电路3的电压过零触发和脉冲限幅电路31，转化为过零检测用的窄负脉冲信号6a，脉宽为100μs，该窄负脉冲信号6a和从主控制器4产生的投入或切除电容器C的信号41经或门5转化为受控后的窄负脉冲信号6b，该主控制器4是负责检测电网中的电流和电压信号，再通过计算和判断，产生电容器C的投或切的信号的。受控的窄负脉冲信号6b经脉冲发生单元3中的输出的方波电压占空比可调的延时电路32转换为方波电压信号6c。在本实施例中，其延迟时间为3-20ms。该方波电压信号6c经过脉冲发生单元3中的高频调制电路33转换成可调频的高频脉冲序列6d，再经过脉冲隔离和放大电路34转化为具有一定能量和幅度的触发晶闸管用的过零脉冲序列6e，上述高频调制电路33和脉冲隔离及放大电路34串联组成可调频的晶闸管触发脉冲形成电路。该过零脉冲序列6e经反并联晶闸管Th1、Th2的控制端触发该晶闸管th1、th2以达到投入或切除电容器的目的。
接着请见图15，它是根据图3的电路原理框图设计的，它表示主电路丫形接线方式下一相的晶闸管投切电容器用的过零触发控制装置8的电路原理图。其中，霍尔元件式电压检测电路是一个模块，型号为KV50A/P，其输入端接晶闸管th1、th2两端，电压—电流转换电路用的芯片是LM348A，电压过零检测和脉冲限幅电路由芯片SE4558A、SE4558B、与非门001A-001D以及与门081B构成，或门5用芯片74LS32构成，延时电路32用芯片5551构成，高频调制路33用芯片5553、反相器041A和与门681A构成，脉冲隔离和放大电路34用芯片KCB419/201ATM构成。
图7-图14表示的是四种主电路接线方式下，相应的三相PhaseA、PhaseB、PhaseC的线电流波形图。
使用说明：它达到了设计要求。
Claims (4)
1、一种晶闸管投切电容器用的分相过零触发控制装置，包括过零检测及触发脉冲形成电路，其特征在于它含有：与反并联晶闸管两端相连的霍尔元件式电压检测电路，输入端与该电压检测电路输出端相连且可把输入的小电流信号转化为与晶闸管两端的电压同相位的方波电压信号的信号转换电路，与该信号转换电路输出端相连的过零检测信号发生电路，输入端分别与该过零检测信号发生电路的输出端和主控制器的投入或切除信号输出端相连的或门电路，和该或门电路输出端相连且其输出的方波电压的占空比可调的延时电路以及输入端与该延时电路输出端相连而输出端与反并联晶闸管各控制端相连的可调频的晶闸管触发脉冲形成电路。
2、根据权利要求1的晶闸管投切电容器用的分相过零触发控制装置，其特征在于：所述的信号转换电路依次由电流—电压转换、电平转换两电路串联而成。
3、根据权利要求1的晶闸管投切电容器用的分相过零触发控制装置，其特征在于：所述的过零检测信号发生电路依次由电压过零触发电路和脉冲限幅电路串联而成。
4、根据权利要求1的晶闸管投切电容器用的分相触发控制装置，其特征在于：所述的晶闸管触发脉冲形成电路依次由高频调制、脉冲隔离和放大两电路串联而成。
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| CN110690713A (zh) * | 2018-07-04 | 2020-01-14 | 北京潞能麒麟电力设备有限公司 | 晶闸管角外投切电容器的触发控制方法 |
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2001
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