高可靠性补偿电抗器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种高可靠性补偿电抗器，其连接市电的电源模块，用于接收来自电网的电能；取能模块包括串联的第一稳压管、第二稳压管，此第一稳压管将来自所述电源模块的直流电压转化为12V电压；连接到光电接口模块的控制器，用于根据电网中无功量调整所述电抗器投切角度；连接到所述晶闸管门极的触发模块，将同步电流信号放大转换为驱动晶闸管门极的电流脉冲；触发反馈模块，用于采集所述晶闸管两端的电压和门极电压从而生成电压状态反馈信号；一用于指示触发状态的第3发光二极管与第7电阻串联后连接到第2二极管和第3二极管的连接点。本发明可将晶闸管方便进行实时监控和保护，且具有触发精确、稳定性好、功耗小，克服了主电路中的大电流，具有一定的抗干扰性能。
【专利说明】高可靠性补偿电抗器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高可靠性补偿电抗器，属于电抗器【技术领域】。
【背景技术】
[0002]由于我国能源与负荷分布的不均衡性，电网中的动态无功功率支撑问题日显突出，电能输送能力受到限制。同时由于大容量单相负载和不平衡负载的大量使用，电网的三相不平衡问题也日显突出。为治理上述问题，在电力系统中引入无功补偿装置进行无功补偿，磁控电抗器(MCR)是常用的一直，其在动态无功支撑、治理电网三相不平衡方面发挥了重要的作用。和有源设备相比，它在稳定性和补偿容量方面有着巨大的优势。其中，晶闸管的可靠触发是整个装置的关键技术之一。目前常用的晶闸管触发方式有电磁触发方式、光电触发方式与光触发方式。传统的电磁触发方式无法实时监控晶闸管的触发状态，对实际的触发情况无法实时准确掌握，不便于实现触发的准确性及对晶闸管的保护。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种高可靠性补偿电抗器，该磁控电抗器方便进行实时监控和保护，且具有触发精确、稳定性好、功耗小，克服了主电路中的大电流，具有一定的抗干扰性能。
[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:一种高可靠性补偿电抗器，所述磁控电抗器包括电抗器和用于控制电抗器投切角度的晶闸管；
还包括:连接市电的电源模块，用于接收来自电网的电能，其包括变压器和第I 二极管，所述变压器将来自市电的电压降压后再经所述第I二极管去除正半周获得直流电压；取能模块，所述取能模块包括串联的第一稳压管、第二稳压管，此第一稳压管将来自所述电源模块的直流电压转化为12V电压，所述第二稳压管将来自第一稳压管的12V电压转化为5V电压，所述第一稳压管和第二稳压管的接点作为用于给第I三极管和第2 二极管供电的第一输出端，第二稳压管远离第一稳压管的一端作为用于给第3三极管和光电接口模块供电的第二输出端；
光电接口模块，其包括光接收电路单元和光发射电路单元，光接收电路单元用于将接来自控制器的光脉冲信号转化为同步电流信号；光发射电路单元用于将来自触发反馈模块的电压状态反馈信号转化为光信号传输给所述控制器；
连接到光电接口模块的控制器，用于根据电网中无功量调整所述电抗器投切角度；连接到所述晶闸管门极的触发模块，将同步电流信号放大转换为驱动晶闸管门极的电流脉冲，其包括串联的由第2三极管、第3三极管组成的前级放大电路和由第I三极管、第
2二极管和第3 二极管串联组成的后级放大电路，所述第2三极管、第3三极管各自的基极分别经第4电阻和第3电阻连接到所述取能模块的第二输出端，所述第2 二极管负极和第
3二极管负极的连接点连接到所述晶闸管门极，来自光电接口模块的同步电流信号通过第3三极管基极驱动其导通后依次驱动第2三极管、第I三极管导通，从而通过第2 二极管和第3 二极管的连接点输出用于控制电抗器投切角度的同步触发信号进入晶闸管门级；触发反馈模块，用于采集所述晶闸管两端的电压和门极电压从而生成电压状态反馈信号；一保护触发模块位于所述触发反馈模块和晶闸管之间，根据来自触发反馈模块电压状态反馈信号调整所述晶闸管工作状态；一用于指示触发状态的第3发光二极管与第7电阻串联后连接到第2 二极管和第3 二极管的连接点。
[0005]上述技术方案中进一步改进方案如下:
1、上述方案中，一第I电容与所述变压器并联，用于滤除交流干扰。
[0006]2、上述方案中，所述第一输出端与接地之间跨接有第2电容，第二输出端与接地之间跨接有第3电容。
[0007]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果:
本发明高可靠性补偿电抗器，其通过采集晶闸管两端的电压和门极电压进行比较，若晶闸管两端电压大于其额定电压，并且通过门极电压判断晶闸管未导通，此时，保护触发电路将产生触发信号，强制晶闸管导通以保护晶闸管，防止其被过压击穿；其次，其位于电网高电位侧，晶闸管门极和光电接口模块设有触发模块，使用光纤完成信号传输与高低电位的隔离，无论在脉冲质量还是隔离性能上都优于电磁触发方式的设备；再次，本发明电路设计能从设备一次侧取得稳定、纹波小的工作电源，在比较恶劣的电磁环境中，克服了主电路中的大电流、晶闸管的开断对电路造成的强电磁干扰，具有一定的抗干扰性能；再次，本发明磁控电抗器，其由第I电阻和第I发光二极管串联的支路与所述第2电容并联，由第2电阻和第2发光二极管串联的支路与所述第3电容并联，用于指示触发状态的第3发光二极管与第7电阻串联后连接到第2 二极管和第3 二极管的连接点；来实现晶闸管模块的触发，保证触发准确、及时和同步。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]附图1为实施本发明高可靠性补偿电抗器结构原理图；
附图2为实施本发明电源模块电路图；
附图3为实施本发明取能模块电路图；
附图4为实施本发明触发模块电路图。
[0009]以上附图中:1、电抗器；2、晶闸管；3、电源模块；4、取能模块；5、光电接口模块；51、光接收电路单元；52、光发射电路单元；6、控制器；7、触发模块；8、触发反馈模块；9、保护触发模块。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例:一种高可靠性补偿电抗器，如附图1~4所示，所述磁控电抗器包括电抗器I和用于控制电抗器I投切角度的晶闸管2 ；
还包括:连接市电的电源模块3，用于接收来自电网的电能，其包括变压器Tl和第I 二极管D1，所述变压器Tl将来自市电的电压降压后再经所述第I 二极管Dl去除正半周获得直流电压，；
取能模块4，所述取能模块4包括串联的第一稳压管U1、第二稳压管U2，此第一稳压管Ul将来自所述电源模块3的直流电压转化为12V电压，所述第二稳压管U2将来自第一稳压管Ul的12V电压转化为5V电压，所述第一稳压管Ul和第二稳压管U2的接点作为用于给第I三极管Q1、第2 二极管D2供电的第一输出端,第二稳压管U2远离第一稳压管Ul的一端作为用于给第3三极管Q3、光电接口模块供电的第二输出端；
光电接口模块5，其包括光接收电路单元51和光发射电路单元52，光接收电路单元51用于将接来自控制器6的光脉冲信号转化为同步电流信号；光发射电路单元52用于将来自触发反馈模块的电压状态反馈信号转化为光信号传输给所述控制器6 ；
连接到光电接口模块5的控制器6，用于根据电网中无功量调整所述电抗器I投切角度；
连接到所述晶闸管2门极的触发模块7，将同步电流信号放大转换为驱动晶闸管2门极的电流脉冲，其包括串联的由第2三极管Q2、第3三极管Q3组成的前级放大电路和由第I三极管Q1、第2 二极管D2和第3 二极管D3串联组成的后级放大电路，所述第2三极管Q2、第3三极管Q3各自的基极分别经第4电阻R4和第3电阻R3连接到所述取能模块4的第二输出端，所述第2 二极管D2负极和第3 二极管D3负极的连接点连接到所述述晶闸管2门极，来自光电接口模块5的同步电流信号通过第3三极管Q3基极驱动其导通后依次驱动第2三极管Q2、第I三极管Ql导通，从而通过第2 二极管D2和第3 二极管D3的连接点输出用于控制电抗器I投切角度的同步触发信号进入晶闸管2门级；
触发反馈模块8，用于采集所述晶闸管2两端的电压和门极电压从而生成电压状态反馈信号。
[0011]一保护触发模块9位于所述触发反馈模块8和晶闸管2之间，根据来自触发反馈模块8电压状态反馈信号调整所述晶闸管2工作状态；
一第丨电容C1与所述变压器Tl并联，用于滤除交流干扰。
[0012]上述第一输出端与接地之间跨接有第2电容C2，第二输出端与接地之间跨接有第3电容C3。
[0013]一由第I电阻和第I发光二极管LEDl串联的支路与所述第2电容C2并联，由第2电阻和第2发光二极管LED2串联的支路与所述第3电容C3并联。
[0014]一用于指示触发状态的第3发光二极管LED3与第7电阻R7串联后连接到第2 二极管D2和第3 二极管D3的连接点。
[0015]本实施例电网无功补偿装置工作过程如下。
[0016]采用先进的可监控的光电触发方式。采用光电触发并可实时监控晶闸管开通状态，反馈回控制系统进行更良好的监控和保护。本实施例的实现主要有以下技术难点:
1.晶闸管触发板为实现有效隔离需要从设备一次侧取得工作电源；2.本实施例可实时监控MCR阀组晶闸管的触发状态，并反馈回控系统，实现更加精确安全的触发；3.保护触发电路可在晶闸管未导通状态承受过压时，强制触发其导通以保护晶闸管。
[0017]所述适用磁控电抗器(MCR)型无功补偿器的可监控触发板包括取能模块、光电模块、触发模块、触发反馈电路和触发保护电路。
[0018]1.本实施例磁控电抗器MCR的可监控触发板在运行中，取能模块从高电位侧取得系统工作所需工作电源；
2.通过光电模块的接收部分接收来自控制系统光纤通道的光信号，并将其转化为电信号进入触发模块中；同时触发反馈电路送来的信号，经过光电模块的光发射部分，将其转化为光信号送回控制系统，实现对晶闸管触发状态的监控；
3.通过后续触发模块中的电路将弱脉冲信号放大转换为满足触发要求的电流脉冲，输出到晶闸管的门级来触发晶闸管阀组；
4.保护触发电路通过采集晶闸管两端的电压和门极电压进行比较，若晶闸管两端电压大于其额定电压，并且通过门极电压判断晶闸管未导通，此时，保护触发电路将产生触发信号，强制晶闸管导通以保护晶闸管，防止其被过压击穿；
由于采用了以上技术方案，本实施例的有益效果是:(1)电路板本身工作电流小，功耗低，对主电路工作基本无影响；(2)由于采用了保护触发电路可保护晶闸管，防止其被过压击穿；(3)由于采用了光电触发方式实现了触发信号的同步性、准确性和及时性；(4)由于采用了触发反馈电路，可将晶闸管触发状态返回控制系统，方便进行实时监控和保护；(5)成本低，硬件电路简单，易于实现。
[0019]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高可靠性补偿电抗器，所述磁控电抗器包括电抗器(1)和用于控制电抗器(1)投切角度的晶闸管(2)，其特征在于: 还包括:连接市电的电源模块(3)，用于接收来自电网的电能，其包括变压器和第1 二极管，所述变压器将来自市电的电压降压后再经所述第1二极管去除正半周获得直流电压； 取能模块(4)，所述取能模块(4)包括串联的第一稳压管、第二稳压管，此第一稳压管将来自所述电源模块(3)的直流电压转化为12V电压，所述第二稳压管将来自第一稳压管的12V电压转化为5V电压，所述第一稳压管和第二稳压管的接点作为用于给第1三极管和第2 二极管供电的第一输出端，第二稳压管远离第一稳压管的一端作为用于给第3三极管和光电接口模块供电的第二输出端； 光电接口模块(5)，其包括光接收电路单元(51)和光发射电路单元(52)，光接收电路单元(51)用于将接来自控制器(6)的光脉冲信号转化为同步电流信号；光发射电路单元(52)用于将来自触发反馈模块的电压状态反馈信号转化为光信号传输给所述控制器(6)； 连接到光电接口模块(5 )的控制器(6 )，用于根据电网中无功量调整所述电抗器(1)投切角度；连接到所述晶闸管(2)门极的触发模块(7)，将同步电流信号放大转换为驱动晶闸管(2)门极的电流脉冲，其包括串联的由第2三极管、第3三极管组成的前级放大电路和由第1三极管、第2 二极管和第3 二极管串联组成的后级放大电路，所述第2三极管、第3三极管各自的基极分别经第4电阻和第3电阻连接到所述取能模块(4)的第二输出端，所述第2二极管负极和第3 二极管负极的连接点连接到所述晶闸管(2)门极，来自光电接口模块(5)的同步电流信号通过第3三极管基极驱动其导通后依次驱动第2三极管、第1三极管导通，从而通过第2 二极管和第3 二极管的连接点输出用于控制电抗器(1)投切角度的同步触发信号进入晶闸管(2)门级； 触发反馈模块(8)，用于采集所述晶闸管(2)两端的电压和门极电压从而生成电压状态反馈信号；一保护触发模块(9)位于所述触发反馈模块(8)和晶闸管(2)之间，根据来自触发反馈模块(8)电压状态反馈信号调整所述晶闸管(2)工作状态；一用于指示触发状态的第3发光二极管与第7电阻串联后连接到第2 二极管和第3 二极管的连接点。
2.根据权利要求1所述的高可靠性补偿电抗器，其特征在于:一第1电容与所述变压器并联，用于滤除交流干扰。
3.根据权利要求1所述的高可靠性补偿电抗器，其特征在于:所述第一输出端与接地之间跨接有第2电容，第二输出端与接地之间跨接有第3电容。
【文档编号】H02J3/18GK104466975SQ201410578293
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年1月23日 优先权日:2013年1月23日
【发明者】李宁, 费远鹏, 刘辉 申请人:苏州工业园区和顺电气股份有限公司