一种高电位自供电晶闸管触发系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电网无功补偿设备，特别涉及一种高电位自供电晶闸管触发系统。
【背景技术】
[0002]随着电网对无功补偿设备需求的日益增长，基于晶闸管控制电抗器(TCR)的静态无功补偿装置由于在装置成本、运行损耗和可靠性、响应速度以及控制能力等方面的综合性能较佳，得到了越来越多的应用。其中晶闸管的触发与运行检测是通过高电位电子板(Thyristor Electronics，简称TE板)来实现的。现在大多应用中的TE板通常与晶闸管一一对应，晶闸管采用网状串联，则TE板数量很多。逻辑电路由通用芯片构成，不便于后期开发。
【发明内容】
[0003]本实用新型目的是:提供一种高电位自供电晶闸管触发系统。
[0004]本实用新型的技术方案是:
[0005]一种高电位自供电晶闸管触发系统，所述触发系统包括通过光纤连接的晶闸管电子板与阀基电子设备，所述阀基电子设备接收主控系统发出的命令，由晶闸管电子板触发晶闸管，并产生回报信号，将晶闸管的状态通过阀基电子设备实时传送到主控系统。
[0006]具体的，所述晶闸管电子板上包括CPLD，所述CPLD分别通过光接受器和光发生器连接光纤与阀基电子设备进行信号接收与发送，通过门极放大回路连接晶闸管门极，通过电压检测回路和du/dt检测回路检测晶闸管工作状态；所述晶闸管电子板上还包括取能及电源转换回路，提供电源维持晶闸管的触发和晶闸管电子板的控制功能。
[0007]优选的，所述晶闸管电子板上还包括同时与CPLD和光发生器连接的紧急触发回路，所述紧急触发回路输出连接到晶闸管门极。
[0008]优选的，所述主控系统与阀基电子设备集成在同一电路板上。
[0009]优选的，所述晶闸管包括多组，每组包括两个反向并联的晶闸管，每组晶闸管网式连接组成晶闸管阀组。
[0010]优选的，所述取能及电源转换回路包括分别与晶闸管连接的电压耦合取能回路和电流耦合取能回路，所述电压耦合取能回路和电流耦合取能回路连接到充电回路，所述充电回路通过限幅电路控制选择取能方式。
[0011]进一步优选的，所述CPLD上还连接有电源监视及复位电路。
[0012]本实用新型的优点是:
[0013]本实用新型所提供的高电位自供电晶闸管触发系统，接收系统出发命令触发晶闸管，并产生回报信号，将晶闸管的状态实时传送到控制系统，电源取能方式为耦合送能，逻辑电路为以CPLD为核心的可编程逻辑电路，采用光电直接触发光纤传输，能实现一个触发命令触发两支反并联共阴极的晶闸管组并有回路信号反馈，适用于全数字化静止无功补偿设备中，在高压直流输电和柔性交流输电系统中有广泛应用。
【附图说明】
[0014]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0015]图1为本实用新型所述的高电位自供电晶闸管触发系统的原理图；
[0016]图2为本实用新型所述的晶闸管电子板的原理图；
[0017]图3为本实用新型所述的取能及电源转换回路的原理图。
【具体实施方式】
[0018]晶闸管阀组是TCR无功变化的控制核心部分，晶闸管阀组采用若干对反并联的晶闸管元件串联的结构，串连后的晶闸管阀组可以承受系统电压4倍以上的过电压值；每相阀组中晶闸管元件的数量保有足够的冗余度，当每相中个别晶闸管损坏时，设备仍可正常运行。晶闸管阀组采用相位触发控制方式，晶闸管触发角度在106° -165°之间可调。高电位自供电晶闸管触发板作为触发晶闸管阀组和检测回报信号的控制电子板，对整个晶闸管阀组起着重要作用。
[0019]如图1所示，本实用新型所揭示的高电位自供电晶闸管触发系统，两个晶闸管反向并联并网状串联起来组成晶闸管阀组。高电位自供电晶闸管触发系统由晶闸管电子板TE、阀基电子设备VBE和光信号传输系统构成。晶闸管电子板紧靠晶闸管安装，给晶闸管提供适当的触发电流，并检测晶闸管的状态信息。位于高压侧的晶闸管电子板(TE)与位于低压侧的阀基电子设备(VBE)间采用光纤连接，装置的主控系统与阀基电子设备集成在同一电路板上。
[0020]阀基电子设备(VBE)接收装置主控系统的触发指令，在触发系统中将其转换成控制晶闸管电子板(TE)时序的脉冲编码信号，该脉冲编码信号经电光转换后由光纤送到TE板，TE板接收触发光脉冲信号，光电转换后解码，完成晶闸管的触发，同时TE板将晶闸管状态的检测结果信号回报给阀基电子设备(VBE)，主控系统将回报信号光电转换后，根据相应的晶闸管工作阶段，经过分析、处理得出晶闸管的工作状态信息将其送到主控系统，并在必要时向主控系统发出紧急故障信号以用于紧急闭锁晶闸管阀的触发脉冲或直接跳闸。
[0021]图2为本实用新型的晶闸管电子板的原理图。所述晶闸管电子板上包括CPLD，所述CPLD分别通过光接受器和光发生器连接光纤与阀基电子设备进行信号接收与发送，通过门极放大回路连接晶闸管门极，通过电压检测回路和du/dt检测回路检测晶闸管工作状态；所述晶闸管电子板上还包括取能及电源转换回路，提供电源维持晶闸管的触发和晶闸管电子板的控制功能。所述晶闸管电子板上还包括同时与CPLD和光发生器连接的紧急触发回路，所述紧急触发回路输出连接到晶闸管门极。
[0022]其中CPLD芯片为中心可编程逻辑器件，控制整个电子板。取能与电源转换模块提供电源维持晶闸管的触发和电子板的控制功能。电压检测回路对晶闸管阀组的状态进行监控，实现信号实时回报。而光接受器和光发生器与光纤连接，实现信号的接收和回报。
[0023]本实用新型高电位自供电晶闸管触发板的电源取能方式为耦合取能，取能及电源转换回路的原理图如图3所示。高压晶闸管阀组是由多组两个反向并联的晶闸管网式连接而成，每组晶阐管均有导通和关断两种状态，在截止时由电容进行电压耦合取能；导通时由电感进行电流耦合取能，保证了晶阐管的触发。图中，C2为耦合取能的充电电容，VS为稳压二极管，与电容Cl、电阻Rl和电阻R2、以及三极管V组成限幅电路。Tc为电流互感器，完成电流耦合取能。当晶闹管VT处于正向压降时，瞬态均压电路中的Rb、Cb向通过二极管VD图中的电容C2充电，直至稳压二极管VS击穿，导致晶体管V同时导通，将充电部分短路，充电结束。晶闹管的触发过程只需要几十微秒，因此C2储存的电量足以触发VT。当晶闹管VT处于导通阶段时，电流互感器TC产生电流，向C2充电，获得所需电會K。
[0024]门极放大回路接收信号触发晶闸管，光接受器接收阀基电子设备VBE传送来的光编码信号，通过光电转换和解码电路解码后，去触发晶闸管和控制TE板的工作时序，完成晶闸管的触发功能，同时，在晶闸管开通阶段，当晶闸管电流非正常过零时，完成晶闸管的重触发功能。
[0025]电压检测电路和du / dt检测电路用以检测晶闸管工作状态，晶闸管在工作过程中由于某种原因没有被正常触发，从而要承受正向过电压，在过电压升高达到晶闸管转折电压之前正向过电压保护器件(或电路)动作，强迫触发晶闸管，达到保护晶闸管的目的。同时，能够产生后备触发回路动作回报信号，并通过回报信号回路把该动作信号送到阀基电子设备(VBE)。
[0026]晶闸管在从导通到截止的恢复期间，由于阻断特性尚未完全恢复，过高的du / dt扰动会损坏晶闸管，当晶闸管两端的电压上升率du / dt大于设定值，且电压值也高于设定值时，能够产生du / dt动作信号，并通过回报信号回路把该信号送到阀基电子设备(VBE)，保护晶闸管。
[0027]紧急触发回路BOD的主要功能是截断由任何原因造成的晶闸管正向过电压，以及在晶闸管电子板(TE)正常触发脉冲通道发生故障时，作为后备保护触发。
[0028]光接收器和光发生器的主要功能是通过光纤实现阀基电子设备(VBE)和晶闸管电子板(TE)之间的基本信号传输。
[0029]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高电位自供电晶闸管触发系统，其特征在于:所述触发系统包括通过光纤连接的晶闸管电子板与阀基电子设备，所述阀基电子设备接收主控系统发出的命令，由晶闸管电子板触发晶闸管，并产生回报信号，将晶闸管的状态通过阀基电子设备实时传送到主控系统。
2.根据权利要求1所述的高电位自供电晶闸管触发系统，其特征在于:所述晶闸管电子板上包括CPLD，所述CPLD分别通过光接受器和光发生器连接光纤与阀基电子设备进行信号接收与发送，通过门极放大回路连接晶闸管门极，通过电压检测回路和du/dt检测回路检测晶闸管工作状态；所述晶闸管电子板上还包括取能及电源转换回路，提供电源维持晶闸管的触发和晶闸管电子板的控制功能。
3.根据权利要求2所述的高电位自供电晶闸管触发系统，其特征在于:所述晶闸管电子板上还包括同时与CPLD和光发生器连接的紧急触发回路，所述紧急触发回路输出连接到晶闸管门极。
4.根据权利要求1所述的高电位自供电晶闸管触发系统，其特征在于:所述主控系统与阀基电子设备集成在同一电路板上。
5.根据权利要求2或3所述的高电位自供电晶闸管触发系统，其特征在于:所述晶闸管包括多组，每组包括两个反向并联的晶闸管，每组晶闸管网式连接组成晶闸管阀组。
6.根据权利要求5所述的高电位自供电晶闸管触发系统，其特征在于:所述取能及电源转换回路包括分别与晶闸管连接的电压耦合取能回路和电流耦合取能回路，所述电压耦合取能回路和电流耦合取能回路连接到充电回路，所述充电回路通过限幅电路控制选择取能方式。
7.根据权利要求2所述的高电位自供电晶闸管触发系统，其特征在于:所述CPLD上还连接有电源监视及复位电路。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高电位自供电晶闸管触发系统，所述触发系统包括通过光纤连接的晶闸管电子板与阀基电子设备，所述阀基电子设备接收主控系统发出的命令，由晶闸管电子板触发晶闸管，并产生回报信号，将晶闸管的状态通过阀基电子设备实时传送到主控系统。本实用新型所提供的高电位自供电晶闸管触发系统，接收系统出发命令触发晶闸管，并产生回报信号，将晶闸管的状态实时传送到控制系统，电源取能方式为耦合送能，逻辑电路为以CPLD 为核心的可编程逻辑电路，采用光电直接触发光纤传输，能实现一个触发命令触发两支反并联共阴极的晶闸管组并有回路信号反馈，适用于全数字化静止无功补偿设备中，在高压直流输电和柔性交流输电系统中有广泛应用。
【IPC分类】G05B19-042
【公开号】CN204287852
【申请号】CN201420780753
【发明人】张杭, 刘云, 王欣之, 张大智
【申请人】苏州慧科电气有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月12日