CN218771751U - 晶闸管触发电路及具有其的电路板 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种晶闸管触发电路及具有其的电路板，晶闸管触发电路适用于控制晶闸管的触发。通过设置过零检测电路作为开关信号。通过设置单片机，单片机与控制器电连接来接收投切命令。当单片机收到投切指令，且过零检测电路显示过零，单片机输出信号至脉冲放大电路并作用于晶闸管的控制极，实现晶闸管的触发。本申请通过单片机实现对晶闸管触发的精准控制，相较于传统触发电路大都是采用电压触发来进行控制，本申请的控制精度高。电路板包括三个晶闸管触发电路，适用于分别控制ABC三相的晶闸管触发，可以快速无触点投切滤波器或无功补偿装置，改善电网电能质量。

Description

晶闸管触发电路及具有其的电路板

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种晶闸管触发电路及具有其的电路板。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，电网中的无功功率增多，会使得受电端的电压以及功率因数降低，这对供电质量有非常严重的影响。通常装设无功补偿设备来解决此类问题。

无功补偿设备中包含控制器、触发板、电容器等电子器件，根据无功的多少作为判据，由控制器发出信号，触发板接收到信号并完成对晶闸管的触发，随后电容发出无功功率，来补偿电网中缺少的无功。

其中，晶闸管的触发是十分重要的一个环节，晶闸管的触发可通过正向电压触发、门触发以及隔离电源直流触发控制来实现触发控制。

传统的触发电路大都是采用电压触发来进行控制的，然而通过正向电压来控制触发总会存在控制精度不高，导致触发时机不合适的问题。

如何更精准地控制晶闸管的触发，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

为了更精准地控制晶闸管的触发，本申请提供一种晶闸管触发电路。

根据本申请的一方面，提供一种晶闸管触发电路，包括：

过零检测电路、单片机和脉冲放大电路；

所述过零检测电路的输入端适用于分别并联在晶闸管组的两端；

所述单片机适用于与控制器电连接以接收投切命令，所述单片机分别与所述过零检测电路的输出端和所述脉冲放大电路的输入端电连接；

所述脉冲放大电路的输出端适用于与晶闸管组的控制极电连接。

在一种可能的实现方式中，还包括投切命令电路；

所述单片机适用于通过所述投切命令电路与控制器电连接以接收投切命令，所述投切命令电路包括第一光耦，所述第一光耦的输入端适用于与控制器电连接以接收投切命令，所述第一光耦的输出端与所述单片机的输入端电连接。

在一种可能的实现方式中，所述过零检测电路包括第二光耦和第三光耦，所述单片机设有INTA0端口和INTA1端口，所述第二光耦和所述第三光耦的输入端均适用于并联在晶闸管组的两端，所述第二光耦的输出端与所述INTA0端口电连接，所述第三光耦的输出端与所述INTA1端口电连接。

在一种可能的实现方式中，还包括逻辑判断电路；

所述逻辑判断电路为两个，所述逻辑判断电路包括非门、第一与门、第二与门和第四光耦，所述单片机设有PUSAG端口、PUSA端口、P1.0端口，所述PUSAG端口经所述非门与所述第一与门的输入端1电连接，所述PUSA端口与所述第一与门的输入端2电连接，所述第一与门的输出端与所述第二与门的输入端1电连接，所述P1.0端口与所述第二与门的输入端2电连接，所述第二与门的输出端与第四光耦的输入端电连接，所述第四光耦的输出端与所述脉冲放大电路的输入端电连接。

在一种可能的实现方式中，所述脉冲放大电路为两个，所述脉冲放大电路包括三极管、阻容串联电路、脉冲变压器，所述第四光耦的输出端与三极管的基极电连接，所述三极管的集电极电连接有阻容串联电路，所述阻容串联电路的两端与所述脉冲变压器的原边电连接，所述脉冲变压器的副边适用于与其中一个晶闸管的控制极电连接。

在一种可能的实现方式中，所述阻容串联电路的电容器两端并联有电阻。

在一种可能的实现方式中，所述单片机为AT89C2051单片机。

根据本申请的另一方面，提供一种电路板，包括：

所述晶闸管触发电路和投切信号端子；

所述晶闸管触发电路为两个以上，分别适用于控制所对应的晶闸管组触发；

所述投切信号端子的输入端适用于与控制器电连接以接收投切命令，所述投切信号端子的输出端分别与所述单片机的输入端电连接。

在一种可能的实现方式中，电路板还包括电源端子、晶闸管组和释放电容器；

所述电源端子输入端适用于与外部电源电连接，所述晶闸管组包括两个反并联的晶闸管，所述晶闸管组与所述释放电容器串联后的两端与所述电源端子的输出端电连接。

在一种可能的实现方式中，电路板还包括阻容并联电路；

所述阻容并联电路包括第一阻容并联电路和第二阻容并联电路，所述第一阻容并联电路适用于并联在其中一个晶闸管的两端，所述第二阻容并联电路适用于并联在另一个晶闸管的两端。

晶闸管触发电路适用于控制晶闸管的触发。通过设置过零检测电路作为开关信号。通过设置单片机，单片机与控制器电连接来接收投切命令。当单片机收到投切指令，且过零检测电路显示过零，单片机输出信号至脉冲放大电路并作用于晶闸管的控制极，实现晶闸管的触发。本申请通过单片机实现对晶闸管触发的精准控制，相较于传统触发电路大都是采用电压触发来进行控制，本申请控制精度高。

附图说明

图1示出本申请实施例的电路板示意图；

图2示出本申请实施例的投切命令电路示意图；

图3示出本申请实施例的单片机示意图；

图4示出本申请实施例的单片机及逻辑判断电路示意图；

图5示出本申请实施例的脉冲放大电路示意图；

图6示出本申请实施例的过零检测电路示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

图1示出根据本申请一实施例的电路板示意图；图2示出根据本申请一实施例的投切命令电路示意图；图3示出根据本申请一实施例的单片机示意图；图4示出根据本申请一实施例的单片机及逻辑判断电路示意图；图5示出根据本申请一实施例的脉冲放大电路示意图；图6示出根据本申请一实施例的过零检测电路示意图。

如图2至图6所示，该晶闸管触发电路，包括：过零检测电路、单片机和脉冲放大电路；过零检测电路的输入端适用于分别并联在晶闸管组的两端；单片机适用于与控制器电连接以接收投切命令，单片机分别与过零检测电路的输出端和脉冲放大电路的输入端电连接；脉冲放大电路的输出端适用于与晶闸管组的控制极电连接。

晶闸管触发电路适用于控制晶闸管的触发。通过设置过零检测电路作为开关信号。通过设置单片机，单片机与控制器电连接来接收投切命令。当单片机收到投切指令，且过零检测电路显示过零，单片机输出信号至脉冲放大电路并作用于晶闸管的控制极，实现晶闸管的触发。本申请通过单片机实现对晶闸管触发的精准控制，相较于传统触发电路大都是采用电压触发来进行控制，本申请的控制精度高。

在一种可能的实现方式中，还包括投切命令电路；如图2所示，单片机适用于通过投切命令电路与控制器电连接以接收投切命令，投切命令电路包括第一光耦U3A(100)，第一光耦U3A(100)的输入端适用于与控制器电连接以接收投切命令，第一光耦U3A(100)的输出端与单片机的输入端电连接。控制器提供12V电平信号，第一光耦U3A(100)导通，使ORDER命令管脚拉升至高电平，通过单片机及逻辑判断电路使得触发脉冲得以驱动脉冲变压器，使晶闸管得以导通、电容器投入运行；当需要切除电容器时，外部控制器取消输出+12V信号，第一光耦U3A(100)关断，ORDER命令管脚下拉至低电平，通过单片机及逻辑判断电路屏蔽了管脚的触发脉冲，此时无论触发脉冲管脚输出的何种脉冲，都不能驱动脉冲变压器，晶闸管在电流过零时自然关断。

光耦的隔离电路让被隔离的两部分电路之间没有电的直接进行连接，防止因为有电的连接而引起干扰，避免由干扰导致的误触发，提高控制精度。

在一种可能的实现方式中，如图6所示，过零检测电路包括第二光耦UAIA(200)和第三光耦UAIB(300)，单片机设有INTA0端口和INTA1端口，第二光耦UAIA(200)和第三光耦UAIB(300)的输入端均适用于并联在晶闸管组的两端，第二光耦UAIA(200)的输出端与INTA0端口电连接，第三光耦UAIB(300)的输出端与INTA1端口电连接。由于晶闸管触发的时刻必须是电源电压与电容器残压的幅值及相位相同的时刻。根据电容器的特性，当加在电容上的电压有阶跃变化时，电路中将会产生冲击电流，损坏晶闸管并给所在电力系统带来高频振荡等危害。因此需要采用光耦隔离的过零检测电路，利用二极管导通和光耦隔离特性进行过零检测来改变输出状态。

在一种可能的实现方式中，还包括逻辑判断电路；如图4所示，逻辑判断电路为两个，逻辑判断电路包括非门、第一与门、第二与门和第四光耦，单片机设有PUSAG端口、PUSA端口、P1.0端口，PUSAG端口经非门与第一与门的输入端1电连接，PUSA端口与第一与门的输入端2电连接，第一与门的输出端与第二与门的输入端1电连接，P1.0端口与第二与门的输入端2电连接，第二与门的输出端与第四光耦的输入端电连接，第四光耦的输出端与脉冲放大电路的输入端电连接。逻辑判断电路的两个电路一致，第四光耦在这两个电路中具体体现为光耦UA8A和光耦UA8B

在一种可能的实现方式中，脉冲放大电路为两个，如图5所示，脉冲放大电路包括三极管、阻容串联电路、脉冲变压器，第四光耦的输出端与三极管的基极电连接，三极管的集电极电连接有阻容串联电路，阻容串联电路的两端与脉冲变压器的原边电连接，脉冲变压器的副边适用于与其中一个晶闸管的控制极电连接。可以根据不同电压等级的无功补偿系统采用不用等级的脉冲变压器以满足要求。脉冲放大电路的两个电路一致。

在一种可能的实现方式中，阻容串联电路的电容器两端并联有电阻。如图5所示，C6、C11两端分别并联电阻R29、R30，减小了高频信号的阻抗，提高信号的上升速率、加快导通速度。

在一种可能的实现方式中，单片机为AT89C2051单片机。如图3所示，AT89C2051单片机的内部引脚P1口是一组8位双向I/O，P1.2—P1.7提供内部上拉电阻，P1.0和P1.1内部无上拉电阻；P3口的P3.0至P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的7个双向I/O口。

如图1所示，该电路板包括：晶闸管触发电路和投切信号端子；晶闸管触发电路为两个以上，分别适用于控制所对应的晶闸管组触发；投切信号端子的输入端适用于与控制器电连接以接收投切命令，投切信号端子的输出端分别与单片机的输入端电连接。

电路板适用于由晶闸管组成的滤波器和无功补偿装置的自动投切。能够实时检测可控硅两端电压，实现过零触发，减少投切时产生的冲击电流，达到快速无触点投切滤波器或无功补偿装置，改善电网电能质量。

在一种可能的实现方式中，晶闸管触发电路为三个，适用于分别控制ABC三相的晶闸管触发。除电源电路及触发信号贯穿整个电路板同时连接A、B、C三相触发电路外，A B C三相的触发主电路各自独立运行，互不干扰。以A相触发电路为例，当单片机通过投切命令电路接到晶闸管触发指令时，ORDER管脚(即单片机P1.0)会拉高到高电平。此时过零检测电路检测晶闸管是否过零，当检测到晶闸管过零时，单片机INTA0(即单片机P3.2)INTA1(即单片机P3.3)管脚会触发中断，单片机进入脉冲中断程序，产生触发脉冲，通过单片机P1口输出驱动脉冲信号。经过逻辑判断电路和光耦后输出高频调制脉冲到三极管，使三极管进入导通状态，由于电容C6、C11导通时瞬间短路使得高频脉冲变压器的原边(UA6和UA7的2和5引脚)得到尖峰脉冲，以此用作晶闸管的强触发脉冲。并且单片机输出的高频脉冲使得变压器副边(UA6和UA7的6和10引脚)得到持续幅值较低的高频调制脉冲，继续供给晶闸管触发脉冲，以提高电流断续时晶闸管工作的稳定性。

在一种可能的实现方式中，电路板还包括电源端子、晶闸管组和释放电容器；电源端子输入端适用于与外部交流电源电连接，晶闸管组包括两个反并联的晶闸管，晶闸管组与释放电容器串联后的两端与电源端子的输出端电连接。外部电源可以自由选择，输入范围在85至265VAC即可。优选外部电源为220V交流电。当电源电压与电容器的残压相等时，晶闸管上电压为零，光耦就会输出下降沿负脉冲至单片机INTA0(即单片机P3.2)、INTA1(即单片机P3.3)管脚，如果此时外部控制器的触发指令存在，该脉冲就会经过单片机及触发电路产生脉冲串去触发晶闸管，保证晶闸管的导通，平稳投入电容器；当电源电压与电容器的残压不相等时，晶闸管上电压不为零，光耦导通，输入到单片机的INTA0、INTA1管脚呈高电平，此时单片机不产生触发脉冲，晶闸管呈关断状态。

在一种可能的实现方式中，电路板还包括阻容并联电路；阻容并联电路包括第一阻容并联电路和第二阻容并联电路，如图5所示，第一阻容并联电路适用于并联在其中一个晶闸管的两端，第二阻容并联电路适用于并联在另一个晶闸管的两端。闸管在导通或关断时电压和电流的重叠引起的损耗是晶闸管损耗的主要部分，同时由于电路中存在寄生电感和电容，在晶闸管导通或者关断时，触发电路中也会出现过电压并产生振荡，如果尖峰电压过高，就会损坏晶闸管。因此为了减少导通关断损耗降低尖峰电压，就需要在晶闸管两端并联阻容吸收电路以改善触发电路的稳定性。如图5所示，在晶闸管两侧并联R13C7第一阻容并联电路和R16C9第二阻容并联电路，可以减少导通或关断损耗、降低电压或电流尖峰并间接的改善了EMI特性。

在一种可能的实现方式中，电路板均匀分布有开孔，适用于与外壳固定，方便使用。

进一步地，开孔为六个，单相触发电路上下各一个开孔。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种晶闸管触发电路，其特征在于，包括：

过零检测电路、单片机和脉冲放大电路；

所述过零检测电路的输入端适用于分别并联在晶闸管组的两端；

所述单片机适用于与控制器电连接以接收投切命令，所述单片机分别与所述过零检测电路的输出端和所述脉冲放大电路的输入端电连接；

所述脉冲放大电路的输出端适用于与晶闸管组的控制极电连接。

2.根据权利要求1所述的晶闸管触发电路，其特征在于，还包括投切命令电路；

所述单片机适用于通过所述投切命令电路与控制器电连接以接收投切命令，所述投切命令电路包括第一光耦，所述第一光耦的输入端适用于与控制器电连接以接收投切命令，所述第一光耦的输出端与所述单片机的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的晶闸管触发电路，其特征在于，所述过零检测电路包括第二光耦和第三光耦，所述单片机设有INTA0端口和INTA1端口，所述第二光耦和所述第三光耦的输入端均适用于并联在晶闸管组的两端，所述第二光耦的输出端与所述INTA0端口电连接，所述第三光耦的输出端与所述INTA1端口电连接。

4.根据权利要求1所述的晶闸管触发电路，其特征在于，还包括逻辑判断电路；

所述逻辑判断电路为两个，所述逻辑判断电路包括非门、第一与门、第二与门和第四光耦，所述单片机设有PUSAG端口、PUSA端口、P1.0端口，所述PUSAG端口经所述非门与所述第一与门的输入端1电连接，所述PUSA端口与所述第一与门的输入端2电连接，所述第一与门的输出端与所述第二与门的输入端1电连接，所述P1.0端口与所述第二与门的输入端2电连接，所述第二与门的输出端与第四光耦的输入端电连接，所述第四光耦的输出端与所述脉冲放大电路的输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的晶闸管触发电路，其特征在于，所述脉冲放大电路为两个，所述脉冲放大电路包括三极管、阻容串联电路、脉冲变压器，所述第四光耦的输出端与三极管的基极电连接，所述三极管的集电极电连接有阻容串联电路，所述阻容串联电路的两端与所述脉冲变压器的原边电连接，所述脉冲变压器的副边适用于与其中一个晶闸管的控制极电连接。

6.根据权利要求5所述的晶闸管触发电路，其特征在于，所述阻容串联电路的电容器两端并联有电阻。

7.根据权利要求1至6任一所述的晶闸管触发电路，其特征在于，所述单片机为AT89C2051单片机。

8.一种电路板，其特征在于，包括：

权利要求1至7任一所述的晶闸管触发电路和投切信号端子；

所述晶闸管触发电路为两个以上，分别适用于控制所对应的晶闸管组触发；

所述投切信号端子的输入端适用于与控制器电连接以接收投切命令，所述投切信号端子的输出端分别与所述单片机的输入端电连接。

9.根据权利要求8所述的电路板，其特征在于，还包括电源端子、晶闸管组和释放电容器；

所述电源端子输入端适用于与外部电源电连接，所述晶闸管组包括两个反并联的晶闸管，所述晶闸管组与所述释放电容器串联后的两端与所述电源端子的输出端电连接。

10.根据权利要求9所述的电路板，其特征在于，还包括阻容并联电路；

所述阻容并联电路包括第一阻容并联电路和第二阻容并联电路，所述第一阻容并联电路适用于并联在其中一个晶闸管的两端，所述第二阻容并联电路适用于并联在另一个晶闸管的两端。

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