一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路及控制方法
【专利摘要】一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路及控制方法，包括电网、晶闸管控制电抗器TCR、晶闸管投切电容器TSC、控制电路。晶闸管控制电抗器TCR与晶闸管投切电容器TSC并联后接入电网。控制电路部分包括相位检测模块、无功检测与控制量计算模块、信号发生器1#和2#、驱动电路1～4。对于TSC和TCR的晶闸管TC与TL的控制，均以电网电压相位为参考，要根据目标控制量的大小，确定触发TC与TL导通的周期和相位。本发明不含耗能电阻，增加了桥式二极管整流单元，但在TSC或TCR中仅采用一只晶闸管，即可实现电能的双向控制。
【专利说明】
一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路及控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及控制电网无功功率领域，具体是一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路及控制方法。
【背景技术】
[0002]无功补偿是控制电网无功功率平衡的主要方式，也是保障电网安全、稳定和可靠运行的关键。静态无功补偿器(SVC)是当前电网中应用最为广泛的无功补偿设备，它包含晶闸管控制电抗器(TCR)和晶闸管投切电抗器(TSC)，前者起到连续调节感性无功的作用，后者提供离散的容性无功，二者组合使用即可实现连续无功控制。
[0003]在电力系统中，SVC—般安装在换流站、变压器二次侧等场合，工作电压等级和电流容量都很大，对于其中的半导体开关-晶闸管而言，过高的电压容易造成开关导通瞬间的电流冲击，过高的电流也会造成开关关断瞬间的电压冲击，电压或电流过冲对晶闸管的安全运行极为不利，将导致事故频发，且经济损失严重。另外，晶闸管的自关断过程需要经历较长的正反向阻断时间，容易产生较大的关断损耗，而且有可能导致关断失败。软开关控制技术是抑制电压或电流冲击、降低开关损耗，保障晶闸管正常开关的有效方法，目前已被广泛应用于电力变换领域。
[0004]在传统SVC软开关电路中，一般将晶闸管与小电抗串联，起到限流的作用；并将小电容与晶闸管并联，起到限压和换流的作用；另外，电路中还需反并联二极管和电阻支路，将小电感或小电容中残余的能量消耗掉。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路及控制方法，与现有技术相比，本发明不含耗能电阻，增加了桥式二极管整流单元，但在TSC或TCR中仅采用一只晶闸管(现有技术中需两只)，即可实现电能的双向控制。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
[0007]—种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路，包括电网、晶闸管控制电抗器TCR、晶闸管投切电容器TSC、控制电路;所述电网包括高压母线L0、降压变压器T，降压变压器T的二次侧直接与晶闸管控制电抗器TCR中第二不可控整流桥交流侧的一端连接，此连接节点同时连接晶闸管投切电容器TSC中交流电容器C的一端、第一不可控整流桥的一端，SP交流电容器C与第一不可控整流桥、第二不可控整流桥为并联关系；
[0008]晶闸管投切电容器TSC包括晶闸管投切电路、交流电容器C，第一不可控整流桥的交流侧直接与交流电容器C并联，二者的另一端接地；
[0009]晶闸管投切电路包含第一不可控整流桥、晶闸管Tc、小电感Lsci和Lsc2、直流电容CsC、电力场效应管Sc，小电感Lsci和Lsc2串联，且二者的节点接直流电容Csc的一端，直流电容另一端与电力场效应管Sc的漏极相连;小电感Lsci的另一端接第一不可控整流桥的正极，小电感Lsc2的另一端接晶闸管Tc的阳极，晶闸管阴极与&源极一起与第一不可控整流桥的负极相连；
[0010]晶闸管控制电抗器TCR包括晶闸管控制电路、电抗器L，晶闸管控制电路由第二不可控整流桥、晶闸管Tl、小电感Lsli和Lsl2、直流电容Csl、电力场效应管Sl组成;第二不可控整流桥的另一交流端与电抗器L一端相连，电抗器L的另一端接地;小电感Lsli和Lsl2串联，且二者的节点接直流电容Csl的一端，直流电容Csl另一端与电力场效应管Sl的漏极相连，小电感Lsli的另一端接第二不可控整流桥的正极，小电感Lsl2的另一端接晶闸管Tl的阳极，晶闸管Tl阴极与电力场效应管Sl源极一起与第二不可控整流桥的负极相连；
[0011]控制电路②包括相位检测模块、无功检测与控制量计算模块、第一信号发生器和第一信号发生器、驱动电路I?4;相位检测模块输入端为电网电压信号Ugrid，相位检测模块输出端为电压相位Θ;无功检测与控制量计算模块计算的输入为Θ和电网电流信号Igrid，输出分别为控制角aI和α2;第一信号发生器和第一信号发生器的输入量为θ、α4Ρ(12，输出为半导体开关门极控制信号Gate I?Gate4;驱动电路I?4的输入量分别为Gate I?Gate4，分别输出Ts、Tl、Sc和Sl的门极控制信号Gatel、Gate2、Gate Sc和Gate Sl。对于TSC和TCR的晶闸管Tc与IY的控制，均以电网电压相位为参考，要根据目标控制量的大小，确定触发Tc与IY导通的周期和相位。
[0012]所述第一不可控整流桥包含Dc1?DC4共四只电力二极管，且DcdPDc3串联构成a桥臂，DC2和DC4串联构成b桥臂;a桥臂的中点与电容C的一端相连，另一端与b桥臂的中点相连；Dci和DC2共阴极，Dra和DC4共阳极;上述共阴极接点与LsQ的一端相连，LsCl和LsC2串联后接Tc的阳极，上述共阳极节点直接与Tc的阴极相连;交流电容CsC—端接LsCl和LSC2的连接点，另一端与Sc的漏极相连，&的源极与Tc的阴极相连。
[0013]所述第二不可控整流桥包含Dl1?Dl4共四只电力二极管，且DlJPDl3串联构成c桥臂，D^PDl4串联构成d桥臂;c桥臂的中点与电网相连，d桥臂的中点与电抗器L的一端相连，L另一端接地;Du和1\2共阴极，Dl3和Dw共阳极;上述共阴极接点与Lsli的一端相连，LsLiiPLsL2串联后节Tl的阳极，上述共阳极节点直接与Tl的阴极相连;交流电容CsL—端接Lsli和LsL2的连接点，另一端与Sl的漏极相连，Sl的源极与Tl的阴极相连。对于TSC和TCR的晶闸管Tc与Tl的控制，均以电网电压相位为参考，要根据目标控制量的大小，确定触发导通的周期和相位。
[0014]—种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路控制方法，电网电压为正弦波，当处于正半周时，晶闸管投切电容器TSC工作于正向切出模式和正向投运模式;它们的电流路径分别为:电网—Dei—LsCl—LsC2—Tc—DC4—地和电网—交流电容器C—地；
[0015]当处于负半周时，晶闸管投切电容器TSC工作与反向切出模式和反向投运模式，分别它们的电流路径分别为:地电网和地—交流电容器C—电网。
[0016]—种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路控制方法，电容器投切瞬间，晶闸管开通前Csc处于满电荷状态，其电压大小相当于交流电压幅值，Tc的阳-阴极间电压为正偏；当晶闸管开通时，Tc上流过的电流来自于电网和Csc放电，构成X和Y回路，极大的开通电流使晶闸管快速进入饱和导通状态；由于1^2较小，Tc和Csc的端电压相等，而Csc也较小，其端电压快速下降到接近于零的值，因此，实现了晶闸管的低功耗、快速导通；
[0017]在X回路中，当Csc的负极上端为正电压上升最大时，回路电流下降为零;需要关断晶闸管时，开通Sc，使电容Csc放电，电流迅速转移到Csc上，形成回路Z，同时使晶闸管Tc承受反电压，使其关断加速;而Csc的正向端电压缓慢上升，而此刻Tc早已关断，即开关损耗为零。
[0018]—种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路控制方法，TCR的两种导通模式，SP正向导通模式和反向导通模式，晶闸管关断时，L上无电流；当电网电压位于正半周时，控制Tl使TCR工作在正向导通模式，电流路径为:电网—Dli—Lsli—Lm—Tl—Dla—地；当电网电压位于负半周时，可控制Tl使TCR工作在反向导通模式，如图5(b)所示，电流路径为:地—DL2
-^LsL1^LsL2^Tl^Dl3^% N O
[0019]—种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路控制方法，晶闸管开通前Csl处于满电荷状态，其电压大小相当于交流电压幅值，Tl的阳-阴极间电压为正偏；当晶闸管开通时，?Υ上流过的电流来自于电网和Csl放电，构成U和V回路，极大的开通电流使晶闸管快速进入饱和导通状态；由于Lsl2较小，Tl和Csl的端电压相等，而Csl也较小，其端电压快速下降到接近于零的值，因此，实现了晶闸管的低功耗、快速导通;在V回路中，当Csl的负极电压上升最大时，回路电流下降为零;需要关断晶闸管时，开通Sl，使电容Csl放电，电流迅速转移到Csl上，形成回路W，同时使晶闸管Tl承受反电压，使其关断加速;而Csl的正向端电压缓慢上升，而此刻Tl早已关断，即开关损耗为零。
[0020]—种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路控制方法，对于TSC和TCR的晶闸管Tc与IY的控制，均以电网电压相位为参考，要根据目标控制量的大小，确定触发Tc与IY导通的周期和相位，具体步骤为:控制电路先要检测电网电压相位，检测无功功率并计算目标控制量，再将目标控制量通过信号发生器转换为控制波形，最后经驱动电路，控制晶闸管的门极开通。
[0021]本发明一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路及控制方法，其优点具体表现为以下三个方面:
[0022](I)在TSC或TCR中，晶闸管软开关电路仅包含一组单相桥式二极管整流单元、两只小电抗、一电容器和一只晶闸管，与传统方法相比，虽然增加了桥式二极管整流单元，但减少了一只晶闸管，实际上能够大大降低成本。
[0023](2)通过以上工作原理分析，晶闸管在开通过程中，进入饱和导通的速度极快，能够大大降低开通损耗;在关断过程中，可以实现零电流关断，关断损耗几乎可以降为零；因此，该技术具有良好的软开关效果，开关损耗非常低。
[0024](3)电路中的晶闸管与由两只小电感和一只小电容组成的’ T ’型缓冲电路相连，对电压和电流冲击均起到良好的缓冲效果，有利于防止过电压或过电流现象发生。
【附图说明】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0026]图1为本发明的控制框图。
[0027]图2(a)为本发明的晶闸管投切电容器TSC的结构图。
[0028]图2(b)为本发明的晶闸管控制电抗器TCR的结构图。
[0029]图3(a)为晶闸管投切电容器的工作模式-正向切出模式图。
[0030]图3(b)为晶闸管投切电容器的工作模式-正向投运模式图。
[0031]图3(c)为晶闸管投切电容器的工作模式-反向切出模式图。
[0032]图3(d)为晶闸管投切电容器的工作模式-反向投运模式图。
[0033]图4(a)为TSC晶闸管开通与关断瞬间的电流回路图(晶闸管开通)。
[0034]图4(b)为TSC晶闸管开通与关断瞬间的电流回路图(晶闸管关断)。
[0035]图5(a)为TCR的正向导通模式图。
[0036]图5(b)为TCR的反向导通模式图。
[0037]图6(a)为TCR晶闸管开通与关断瞬间的电流回路(晶闸管开通)。
[0038]图6(b)为TCR晶闸管开通与关断瞬间的电流回路(晶闸管关闭)。
【具体实施方式】
[0039]—种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路，包括电网①、晶闸管控制电抗器TCR、晶闸管投切电容器TSC、控制电路②;所述电网①包括高压母线L0、降压变压器T，降压变压器T的二次侧直接与晶闸管控制电抗器TCR中第二不可控整流桥2交流侧的一端连接，此连接节点同时连接晶闸管投切电容器TSC中交流电容器C的一端、第一不可控整流桥I的一端，即交流电容器C与第一不可控整流桥1、第二不可控整流桥2为并联关系；晶闸管投切电容器TSC包括晶闸管投切电路、交流电容器C，第一不可控整流桥I的交流侧直接与交流电容器C并联，二者的另一端接地；
[0040]晶闸管投切电路包含第一不可控整流桥1、晶闸管Tc、小电感Lsci和Lsc2、直流电容Csc、电力场效应管Sc，小电感Lsci和Lsc2串联，且二者的节点接直流电容Csc的一端，直流电容另一端与电力场效应管S C的漏极相连;构成’ T ’型结构，小电感L s CI的另一端接第一不可控整流桥I的正极，小电感Lsc2的另一端接晶闸管Tc的阳极，晶闸管阴极与Sc源极一起与第一不可控整流桥I的负极相连；
[0041 ]晶闸管控制电抗器TCR包括晶闸管控制电路、电抗器L，晶闸管控制电路由第二不可控整流桥2、晶闸管Tl、小电感Lsli和LsL2、直流电容CsL、电力场效应管Sl组成;第二不可控整流桥2的另一交流端与电抗器L一端相连，电抗器L的另一端接地;小电感Lsli和Lsl2串联，且二者的节点接直流电容Csl的一端，直流电容Csl另一端与电力场效应管Sl的漏极相连，构成’ T’型结构，小电感LsLl的另一端接第二不可控整流桥2的正极，小电感LsL2的另一端接晶闸管Tl的阳极，晶闸管Tl阴极与电力场效应管Sl源极一起与第二不可控整流桥2的负极相连；
[0042]控制电路②包括相位检测模块、无功检测与控制量计算模块、第一信号发生器1#和第一信号发生器2#、驱动电路I?4;相位检测模块输入端为电网电压信号1^1(1，相位检测模块输出端为电压相位Θ;无功检测与控制量计算模块计算的输入为Θ和电网电流信号Igrid，输出分别为控制角αι和CX2;第一信号发生器1#和第一信号发生器2#的输入量为0、ajpa2，输出为半导体开关门极控制信号Gatel?Gate4;驱动电路I?4的输入量分别为Gatel?Gate4，分别输出 Ts、Tl、Sc和Sl的门极控制信号Gate 1、Gate2、Gate Sc和Gate Sl。
[0043]相位检测模块通过霍尔电压传感器检测电网电压ugrid，并采用常用的软件锁相环法，获取电压的相位，作为无功检测与控制量计算模块、信号发生器1#和信号发生器1#的相位参考。
[0044]无功检测与控制量计算模块:该模块以电网电压Ugrid、电流igrid和相位Θ为输入量，通过计算电网的功率因数，并与参考值I进行比较，其误差作为初始控制量，并采用比例积分控制方法计算出目标控制量，输出控制参数ajPa2，分别作为信号发生器1#和信号发生器1#的输入信号。
[0045]工作原理:
[0046]本发明提出的SVC晶闸管软开关电路包含TSC和TCR两个部分，如图1所示，TSC与晶闸管投切电路并联(或串联)，TCR与晶闸管控制电路串联(或串联)。以下将重点分析图1所示的电路，TSC和TCR电路的具体结构如图2 (a)和(b)所示，其工作原理分别阐述如下:
[0047](I)如图2(a)所示，虚线框为图1中所示的不可控整流桥I的具体结构，它包含DC1?Dc4共四只电力二极管，且Dci和Dc3串联构成a桥臂，Dc2和Dc4串联构成b桥臂;a桥臂的中点与电容C的一端相连，另一端与b桥臂的中点相连;Dci和Dc2共阴极，Dc3和Dc4共阳极;上述共阴极接点与LsQ的一端相连，Lsci和Lsc2串联后接Tc的阳极，上述共阳极节点直接与Tc的阴极相连；交流电容Csc—端接Lsci和Lsc2的连接点，另一端与Sc的漏极相连，Sc的源极与Tc的阴极相连。
[0048](2)电网电压为正弦波，当处于正半周时，TSC可工作于正向切出模式和正向投运模式，分别如图3(a)和(b)所不，它们的电流路径分别为:电网—Dci—Lsci—Lsc2—Tc—Dc4—地和电网地；当处于负半周时，TSC可工作与反向切出模式和反向投运模式，分别如图3(c)和(d)所不，它们的电流路径分别为:地电网和地电网。
[0049](3)电容器投切瞬间，晶闸管投切电路的电流回路如图4所示，晶闸管开通前Csc处于满电荷状态，其电压大小相当于交流电压幅值，Tc的阳-阴极间电压为正偏；当晶闸管开通时，如图4 (a)，Tc上流过的电流来自于电网和(^放电，构成X和Y回路，极大的开通电流使晶闸管快速进入饱和导通状态；由于Lsc2较小，Tc和Csc的端电压相等，而Csc也较小，其端电压快速下降到接近于零的值，因此，实现了晶闸管的低功耗、快速导通;在X回路中，当Csc的负极(上端为正)电压上升最大时，回路电流下降为零;需要关断晶闸管时，如图4(b)，开通Sc，使电容Csc放电，电流迅速转移到Csc上，形成回路Z，同时使晶闸管Tc承受反电压，使其关断加速;而Csc的正向端电压缓慢上升，而此刻Tc早已关断，即开关损耗为零;可见，晶闸管开通和关断过程不存在电压或电压冲击，且损耗极低，即实现了软开关投切。
[0050](4)晶闸管控制电抗器TCR的结构图如图2(b)所示，红色虚线框为图1中所示的不可控整流桥2的具体结构，它包含Dli?Dw共四只电力二极管，且Dli和Dl3串联构成c桥臂，Dl2和Dl4串联构成d桥臂;c桥臂的中点与电网相连，d桥臂的中点与电抗器L的一端相连，L另一端接地;Dl1和Dl2共阴极，Dl3和Dl4共阳极;上述共阴极接点与Lsli的一端相连，Lsli和Lsl2串联后节?Υ的阳极，上述共阳极节点直接与IY的阴极相连;交流电容Csl—端接Lsli和Lsl2的连接点，另一端与Sl的漏极相连，Sl的源极与Tl的阴极相连。
[0051](5)如图5所示，为TCR的两种导通模式，即正向导通模式和反向导通模式，晶闸管关断时，L上无电流；当电网电压位于正半周时，可控制Tl使TCR工作在正向导通模式，如图5
(a)所不，电流路径为:电网—Dli—Lsli—Lsl^—Tl—Dl^—地；当电网电压位于负半周时，可控制Tl使TCR工作在反向导通模式，如图5 (b)所示，电流路径为:地4Dl24Lsli4Lsl24Tl—Dl3—电网。
[0052](6)晶闸管控制电路的电流回路如图6所示，晶闸管开通前Csl处于满电荷状态，其电压大小相当于交流电压幅值，Tl的阳-阴极间电压为正偏；当晶闸管开通时，如图6(a)，Tl上流过的电流来自于电网和Csl放电，构成U和V回路，极大的开通电流使晶闸管快速进入饱和导通状态；由于Lsl2较小，Tl和Csl的端电压相等，而Csl也较小，其端电压快速下降到接近于零的值，因此，实现了晶闸管的低功耗、快速导通;在V回路中，当Csl的负极(上端为正)电压上升最大时，回路电流下降为零;需要关断晶闸管时，如图6(b)，开通SL，使电容Csl放电，电流迅速转移到Csl上，形成回路W，同时使晶闸管Tl承受反电压，使其关断加速;而Csl的正向端电压缓慢上升，而此刻Tl早已关断，即开关损耗为零；可见，晶闸管开通和关断过程不存在电压或电压冲击，且损耗极低，即实现了软开关投切。
[0053](7)在上述SVC电路中，对于TSC和TCR的晶闸管Tc与Tl的控制，均以电网电压相位为参考，要根据目标控制量的大小，确定触发Tc与Tl导通的周期和相位，具体步骤为:控制电路先要检测电网电压相位，检测无功功率并计算目标控制量，再将目标控制量通过信号发生器转换为控制波形，最后经驱动电路，控制晶闸管的门极开通，其大致框架结构如图1中的控制电路单元。
【主权项】
1.一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路，包括电网(①)、晶闸管控制电抗器TCR、晶闸管投切电容器TSC、控制电路(②)；其特征在于: 所述电网(①)包括高压母线L0、降压变压器T，降压变压器T的二次侧直接与晶闸管控制电抗器TCR中第二不可控整流桥(2)交流侧的一端连接，此连接节点同时连接晶闸管投切电容器TSC中交流电容器C的一端、第一不可控整流桥(I)的一端，即交流电容器C与第一不可控整流桥(I )、第二不可控整流桥(2)为并联关系； 晶闸管投切电容器TSC包括晶闸管投切电路、交流电容器C，第一不可控整流桥(I)的交流侧直接与交流电容器C并联，二者的另一端接地； 晶闸管投切电路包含第一不可控整流桥(I)、晶闸管Tc、小电感Lsci和Lsc2、直流电容CsC、电力场效应管Sc，小电感Lsci和Lsc2串联，且二者的节点接直流电容Csc的一端，直流电容另一端与电力场效应管Sc的漏极相连;小电感Lsci的另一端接第一不可控整流桥(I)的正极，小电感Lsc2的另一端接晶闸管Tc的阳极，晶闸管阴极与Sc源极一起与第一不可控整流桥(I)的负极相连； 晶闸管控制电抗器TCR包括晶闸管控制电路、电抗器L，晶闸管控制电路由第二不可控整流桥(2)、晶闸管Tl、小电感Lsli和Lsl2、直流电容Csl、电力场效应管Sl组成;第二不可控整流桥⑵的另一交流端与电抗器L一端相连，电抗器L的另一端接地;小电感Lsli和Lsl2串联，且二者的节点接直流电容Csl的一端，直流电容Csl另一端与电力场效应管Sl的漏极相连，小电感Lsli的另一端接第二不可控整流桥(2)的正极，小电感Lsl2的另一端接晶闸管Tl的阳极，晶闸管Tl阴极与电力场效应管Sl源极一起与第二不可控整流桥(2)的负极相连； 控制电路(②)包括相位检测模块、无功检测与控制量计算模块、第一信号发生器(1#)和第一信号发生器(2#)、驱动电路I?4;相位检测模块输入端为电网电压信号Ugrid，相位检测模块输出端为电压相位Θ;无功检测与控制量计算模块计算的输入为Θ和电网电流信号Igrid，输出分别为控制角αι和CX2;第一信号发生器(1#)和第一信号发生器(2#)的输入量为0、αι和(12，输出为半导体开关门极控制信号Gatel?Gate4;驱动电路I?4的输入量分别为Gatel?Gate4，分别输出Ts、Tl、Sc和Sl的门极控制信号Gatel、Gate2、Gate Sc和Gate Sl。对于TSC和TCR的晶闸管Tc与Tl的控制，均以电网电压相位为参考，要根据目标控制量的大小，确定触发Tc与Tl导通的周期和相位。2.根据权利要求1所述一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路，其特征在于:所述第一不可控整流桥(I)包含Dci?Dc4共四只电力二极管，且Dci和Dc3串联构成a桥臂，Dc2和Dc4串联构成b桥臂;a桥臂的中点与电容C的一端相连，另一端与b桥臂的中点相连;Dci和Dc2共阴极，Dc3和Dc4共阳极;上述共阴极接点与Lsci的一端相连，1^和1^2串联后接Tc的阳极，上述共阳极节点直接与Tc的阴极相连;交流电容Csc—端接LscJPLsc2的连接点，另一端与Sc的漏极相连，Sc的源极与1^的阴极相连。3.根据权利要求1所述一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路，其特征在于:所述第二不可控整流桥(2)包含Dli?Dl4共四只电力二极管，且Dli和Dl3串联构成c桥臂，Dl2和Dl4串联构成d桥臂;c桥臂的中点与电网相连，d桥臂的中点与电抗器L的一端相连，L另一端接地;Dli和Dl2共阴极，Du和Dw共阳极;上述共阴极接点与Lsu的一端相连，LsLi和Lsl2串联后节Tl的阳极，上述共阳极节点直接与Tl的阴极相连;交流电容CsL—端接LsLi和Lsl2的连接点，另一端与Sl的漏极相连，Sl的源极与Tl的阴极相连。对于TSC和TCR的晶闸管Tc与Tl的控制，均以电网电压相位为参考，要根据目标控制量的大小，确定触发导通的周期和相位。4.采用如权利要求1?3所述任意一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路的晶闸管控制方法，其特征在于:电网电压为正弦波，当处于正半周时，晶闸管投切电容器TSC工作于正向切出模式和正向投运模式；它们的电流路径分别为:电网—Dci—Lsci—LsC2 —Tc—DC4—地和电网4交流电容器C—地； 当处于负半周时，晶闸管投切电容器TSC工作与反向切出模式和反向投运模式，分别它们的电流路径分别为:地—Dc2—Lsq—Lsc2—Tc—Dcb—电网和地—交流电容器C—电网。5.采用如权利要求1?3所述任意一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路的晶闸管控制方法，其特征在于:电容器投切瞬间，晶闸管开通前Csc处于满电荷状态，其电压大小相当于交流电压幅值，Tc的阳-阴极间电压为正偏；当晶闸管开通时，Tc上流过的电流来自于电网和Csc放电，构成X和Y回路，极大的开通电流使晶闸管快速进入饱和导通状态；由于Lsc2较小，Tc和Csc的端电压相等，而Csc也较小，其端电压快速下降到接近于零的值，因此，实现了晶闸管的低功耗、快速导通； 在X回路中，当Csc的负极上端为正电压上升最大时，回路电流下降为零；需要关断晶闸管时，开通Sc，使电容Csc放电，电流迅速转移到Csc上，形成回路Z，同时使晶闸管Tc承受反电压，使其关断加速;而Csc的正向端电压缓慢上升，而此亥IjTc早已关断，即开关损耗为零。6.采用如权利要求1?3所述任意一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路的晶闸管控制方法，其特征在于:TCR的两种导通模式，即正向导通模式和反向导通模式，晶闸管关断时，L上无电流；当电网电压位于正半周时，控制Tl使TCR工作在正向导通模式，电流路径为:电网地；当电网电压位于负半周时，可控制Tl使TCR工作在反向导通模式，电流路径为:地电网。7.采用如权利要求1?3所述任意一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路的晶闸管控制方法，其特征在于:晶闸管开通前Csl处于满电荷状态，其电压大小相当于交流电压幅值，Tl的阳-阴极间电压为正偏；当晶闸管开通时，Tl上流过的电流来自于电网和Csl放电，构成U和V回路，极大的开通电流使晶闸管快速进入饱和导通状态；由于Lsl2较小，Tl和Csl的端电压相等，而Csl也较小，其端电压快速下降到接近于零的值，因此，实现了晶闸管的低功耗、快速导通;在V回路中，当Csl的负极电压上升最大时，回路电流下降为零;需要关断晶闸管时，开通SL，使电容Csl放电，电流迅速转移到Csl上，形成回路W，同时使晶闸管Tl承受反电压，使其关断加速;而Csl的正向端电压缓慢上升，而此亥机早已关断，即开关损耗为零。8.采用如权利要求1?3所述任意一种静态无功补偿器的晶闸管软开关投切电路的晶闸管控制方法，其特征在于:对于TSC和TCR的晶闸管Tc与IY的控制，均以电网电压相位为参考，要根据目标控制量的大小，确定触发Tc与Ti导通的周期和相位，具体步骤为:控制电路先要检测电网电压相位，检测无功功率并计算目标控制量，再将目标控制量通过信号发生器转换为控制波形，最后经驱动电路，控制晶闸管的门极开通。
【文档编号】H02J3/18GK106058888SQ201610550079
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】魏业文, 杨苗, 王辉, 程江洲, 黄悦华
【申请人】三峡大学