专利名称：软起动装置可控硅组件监测控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及可控硅组件监测控制装置，特别是一种软起动装置可控硅组件监测控制 器，具体是提出一种集可控硅门极脉冲分配与元件级动态监视于一体的软起动装置可控 硅组件监测控制器，主要应用于中、高压软起动装置串联元件门极触发脉冲分配，逐周 波检测串联元件的工作状态，保证串联元件门极触发一致性，避免因个别元件损坏造成 一组元件集体失效的连锁反应出现，具有很高的应用价值与经济价值。
背景技术：
在中、高压大功率电机软起动控制领域中，为解决高电压等级下可控硅器件耐压问 题，必须采用多个可控硅元件串联。除采用动态与静态相结合的均压措施外，触发脉冲 的一致性和元件级状态监视非常重要。可控硅串联组件中的任何一个元件失效，必然造 成同组其它元件过电压，这种连锁反应的最终结果为整个组件损坏，造成重大事故和经 济损失。迄今为止，在中、高压大功率电机软起动控制领域中尚无相似背景技术以资参 考。发明内容本发明的目的在于提出一种软起动装置可控硅组件监测控制器，可以克服现有技术 的不足。本发明是一种集可控硅门极脉冲分配与元件级动态监视与一体控制电路。该电 路适合各种形式的上层触发形式输入，具有良好的控制适应性和实时性，节约成本，降 低设备制造的繁杂度，保证了触发脉冲的前沿同时性，能够动态识别可控硅元件降容， 并在本周波内迅速封锁本组所有元件触发脉冲，避免因个别元件损坏造成一组元件集体 失效的连锁反应出现，具有很高的应用价值。本发明提供的一种软起动装置可控硅组件监测控制器，主要包括 可控硅组件监测控制器，用于实现可控硅门极脉冲分配与元件级动态实时监视。 可控硅组件，用于解决单只可控硅器件耐压不足而需要多只硅管串联在一起的主功 率单元。触发单元，用于可控硅元件触发与硅管状态实时检测。 光收发器，用于将光电信号进行转换的电路。 光纤，用于传递光信号的介质通道。可控硅组件监测控制器通过光纤连接至触发单元上的光收发器，触发单元连接可控 硅组件中的门极控制端。所述的串联可控硅组件1因工作电压等级不同，由3组(6KV系统)、5组(10KV 系统)反并联可控硅元件串联组成。为描述方便及通用性，以n组(2《n《15)元件串 联作为本发明所述的可控硅组件。所述的触发单元2与可控硅组件1内串联元件数目相同，每一个触发单元2具有与 可控硅组件监测控制器5联络的两对光收发器3，并通过导线与可控硅组件1连接。所述的软起动装置可控硅组件监测控制器5包括一个主触发脉冲接收器10、 n个可 控硅状态光接收器11、主触发脉冲反相器12、 n个可控硅状态的或非逻辑电路13及与逻 辑电路14、延时电路15、定时电路16及反相电路17、与逻辑电路18、脉冲宽度设定单 稳态触发器19、驱动电路20、 n个触发信号光发送电路21及状态返回光发送电路22。 其连接关系是主触发脉冲接收器10连接反相器12，反相器12的输出与逻辑电路18 的第一个输入端连接；n个可控硅状态光接收器11连接或非逻辑电路13及与逻辑电路 14的n个输入端，或非逻辑电路13的输出连接延时电路15，延时电路15的输出连接与 逻辑电路18的第二个输入端；与逻辑电路18经脉冲宽度设定单稳态触发器19后连接光 触发脉冲输出驱动电路20，驱动电路20的n路输出连接触发信号光发送电路21;可控 硅状态监测定时电路16的两个输入端分别连接与逻辑电路14和主触发脉冲反相器12的 输出端，经反相电路17后连接状态返回光发送电路22。本发明软起动装置可控硅组件监测控制器的实现方法包括的步骤可控硅组件监测控制器将来自上层控制的触发命令整形并通过光纤传送至触发单 元；串联可控硅组件的状态经光纤输入至可控硅组件监测控制器后进行逻辑运算，将逻 辑运算结果通过一根光纤传送至上层控制，完成串联可控硅组件的触发脉冲分配与状态本发明软起动装置(6/10KV)可控硅组件监测控制器通过两根主触发信号光纤与上 层控制连接，接收来自上层控制的触发命令；同时，可控硅组件监测控制器通过与上层控制连接的一根状态返回光纤将可控硅组件的状态返回上层控制。可控硅组件监测控制 器通过两根供电导线与交流电源连接。本发明解决了一组可控硅元件串联时门极触发脉冲的一致性问题，通过实时监测可 控硅元件的工作状态，解决了因单个元件失效而引起的同组其它串联元件过压烧毁，导 致一组元件全部失效的技术问题，可应用于任何基于可控硅串联构成的中、高压变流设 备中，具有通用性和经济价值。本发明提出的软起动装置可控硅组件监测控制器主要的有益效果如下1) 该电路适合各种形式的上层触发形式输入，具有良好的控制适应性；2) 通过与门极触发脉冲同时标的逐周波元件状态分析，识别组件中品质降低的元件， 具有良好的实时性；3) 与上层控制连接的光纤根数少，节约成本，降低设备制造的繁杂度；4) 串联组件内各元件触发脉冲一致性良好，保证了触发脉冲的前沿同时性；5)能够动态识别可控硅元件降容，并在本周波内迅速封锁本组所有元件触发脉冲， 避免因个别元件损坏造成一组元件集体失效的连锁反应出现，具有很高的应用价值。
图1为本发明所述软起动装置可控硅组件监测控制器的应用示意图。 图2为本发明所述软起动装置可控硅组件监测控制器的逻辑电路图。
具体实施方式
如图所示l串联可控硅组件，2可控硅触发单元，3光纤收发器，4多模态光纤，5 6/10KV软起动装置可控硅组件监测控制器，6主触发信号多模态光纤，7状态返回多模态 光纤，8供电导线，9未定义，IO主触发脉冲接收器，ll可控硅状态光接收器，12主触 发脉冲反相器，13或非逻辑电路，14与逻辑电路，15延时电路，16定时电路，17反相 器，18与逻辑电路，19脉冲宽度设定单稳态触发器，20驱动电路，21触发信号光发送 器，22状态返回光发送器。参见图l。由n组(2《n《15)元件串联构成的串联可控硅组件1，对于6KV系统， n=3;对于10KV系统，n=5。触发单元2与可控硅组件1内串联元件数目相同，每一个触 发单元2具有与可控硅组件监测控制器5联络的两对光收发器3，并通过导线与可控硅组 件1连接。串联可控硅组件l中，每一组反并联元件两端的电压接入触发单元V1、 V2输 入端，经变换通过光纤收发器3传送至可控硅组件监测控制器5。同时，可控硅组件监测 控制器5通过光纤收发器3将触发脉冲信号传送至可控硅触发单元2。图2描述了 6/10KV软起动装置可控硅组件监测控制器5完成状态监测与脉冲分配的 逻辑关系。可控硅组件监测控制器5包括一个主触发脉冲接收器10、 n个可控硅状态光 接收器11、主触发脉冲反相器12、 n个可控硅状态的或非逻辑电路13及与逻辑电路14、 延时电路15、定时电路16及反相电路17、与逻辑电路18、脉冲宽度设定单稳态触发器 19、驱动电路20、 n个触发信号光发送电路21及状态返回光发送电路22。其连接关系是 主触发脉冲接收器10连接反相器12，反相器12的输出与逻辑电路18的第一个输入端连 接；n个可控硅状态光接收器11连接或非逻辑电路13及与逻辑电路14的n个输入端， 或非逻辑电路13的输出连接延时电路15，延时电路15的输出连接与逻辑电路18的第二 个输入端；与逻辑电路18经脉冲宽度设定单稳态触发器19后连接光触发脉冲输出驱动 电路20，驱动电路20的n路输出连接触发信号光发送电路21;可控硅状态监测定时电 路16的两个输入端分别连接与逻辑电路14和主触发脉冲反相器12的输出端，经反相电 路17后连接状态返回光发送电路22。图2中可控硅组件监测控制器5通过两根主触发信号多模态光纤6与上层控制连接， 接收来自上层控制的触发命令；同时，可控硅组件监测控制器5通过与上层控制连接的 一根状态返回多模态光纤7将可控硅组件1的状态返回上层控制。可控硅组件监测控制器5通过两根供电导线8与交流电源连接。可控硅组件监测控制器5各部分电路的逻辑关系及功能的描述如下参见图2。每一触发单元的可控硅状态信号通过多模光纤4连接至可控硅状态光接收器11，光接收器11的数目与组件1内串联元件数相同。当组件1可控硅正常时，光接收器ll将输出低电平返回信号。n个返回信号输入至或非逻辑电路13。显然，任何一只 元件失效将使得或非逻辑电路13输出呈现低电平。延时电路15接收或非逻辑电路13的 输出信号，以滤除瞬间干扰杂讯。来自上层控制的主触发脉冲经光接收器10和反相器12后输出主脉冲触发信号。主 脉冲触发信号和延时电路15的输出信号经逻辑电路18与运算后，作为单稳态触发器19 的触发脉冲。单稳态触发器19的输出经驱动电路20分配和放大后，由光发送器21通过 多模光纤传送至对应的触发单元，完成脉冲整形与脉冲分配。光发送器21的数目与组件 内串联元件数相同。显然，任何一只元件失效将使得延时电路15的输出呈现低电平，立即封锁单稳态触 发器19的触发脉冲。因此，通过可控硅逐周波状态返回与触发脉冲之间的逻辑运算，实 现了逐周波元件状态分析，保证单只元件失效后本触发周期内封锁触发脉冲，避免故障 蔓延。在图2中，光接收器11的输出信号同时送入与逻辑运算电路14。从定时电路16不 难看出，只有在来自主脉冲触发信号有效且逻辑运算电路14输出为低电平时，由恒流线 性充电实现的定时方有效。与逻辑运算电路14输出为低电平的条件是至少有一个光接收 器ll的输出为低电平，即其对应的可控硅元件两端存在电压。这就是说，主脉冲触发信 号有效期间因延时电路15输出封锁了单稳态触发器19的触发脉冲，可控硅元件未能正 常开通，从而识别出可控硅失效状态。定时电路16的输出经反相驱动器17驱动光发送器22，将可控硅失效状态信号返回 上层控制。
权利要求
1、一种软起动装置可控硅组件监测控制器，其特征在于主要包括可控硅组件监测控制器，用于实现可控硅门极脉冲分配与元件级动态实时监视；可控硅组件，用于解决单只可控硅器件耐压不足而需多只硅管串联在一起的主功率单元；触发单元，用于可控硅元件触发与硅管状态实时检测；光收发器，用于将光电信号进行转换的电路；光纤，用于传递光信号的介质通道；可控硅组件监测控制器通过光纤连接至触发单元上的光收发器，触发单元连接可控硅组件中的门极控制端。
2、 根据权利要求1所述的控制器，其特征在于所述的串联可控硅组件由n组可控硅 元件串联组成，其中2《n《15。
3、 根据权利要求2所述的控制器，其特征在于它是6KV控制器，n=3。
4、 根据权利要求2所述的控制器，其特征在于它是10KV控制器，n=5。
5、 根据权利要求1所述的控制器，其特征在于所述的每一个触发单元具有与可控硅 组件监测控制器联络的两对光收发器，并通过导线与可控硅组件连接。
6、 根据权利要求1所述的控制器，其特征在于所述的软起动装置可控硅组件监测控 制器包括一个主触发脉冲接收器(10) 、 n个可控硅状态光接收器(11)、主触发脉冲 反相器(12)、n个可控硅状态的或非逻辑电路(13)及与逻辑电路(14)、延时电路(15)、 定时电路(16)及反相电路(17)、与逻辑电路(18)、脉冲宽度设定单稳态触发器(19)、 驱动电路(20) 、 n个触发信号光发送电路(21)及状态返回光发送电路(22)。其连接 关系是主触发脉冲接收器(10)连接反相器(12)，反相器(12)的输出与逻辑电路(18)的第一个输入端连接；n个可控硅状态光接收器(11)连接或非逻辑电路(13)及 与逻辑电路(14)的n个输入端，或非逻辑电路(13)的输出连接延时电路(15)，延 时电路(15)的输出连接与逻辑电路(18)的第二个输入端；与逻辑电路(18)经脉冲 宽度设定单稳态触发器(19)后连接光触发脉冲输出驱动电路(20)，驱动电路(20) 的n路输出连接触发信号光发送电路(21);可控硅状态监测定时电路(16)的两个输 入端分别连接与逻辑电路(14)和主触发脉冲反相器(12)的输出，经反相电路(17) 后连接状态返回光发送电路(22)。
7、 权利要求1所述的软起动装置可控硅组件监测控制器的实现方法，其特征在于包 括的步骤是可控硅组件监测控制器将来自上层控制的触发命令整形并通过光纤传送至触发单 元；串联可控硅组件的状态经光纤输入至可控硅组件监测控制器后进行逻辑运算，将逻 辑运算结果通过一根光纤传送至上层控制，完成串联可控硅组件的触发脉冲分配与状态监测。
8、 权利要求3或4所述的软起动装置可控硅组件监测控制器的实现方法，其特征在 于包括的步骤是通过两根主触发信号光纤与上层控制连接，接收来自上层控制的触发 命令；同时，可控硅组件监测控制器通过与上层控制连接的一根状态返回光纤将可控硅 组件的状态返回上层控制。可控硅组件监测控制器通过两根供电导线与交流电源连接。
9、 权利要求l-6任一项所述的软起动装置可控硅组件监测控制器的应用，其特征在它用于任何基于可控硅串联构成的中、高压变流设备中。
全文摘要
本发明涉及一种集可控硅门极脉冲分配与元件级动态监视于一体的软起动装置可控硅组件监测控制器，主要包括可控硅组件监测控制器，可控硅组件，触发单元，光收发器，光纤。本发明解决了一组可控硅元件串联时门极触发脉冲的一致性问题，并通过实时监测可控硅元件的工作状态，解决了因单个元件失效而引起的同组其它串联元件过压烧毁，导致一组元件全部失效的技术问题。应用于中、高压软起动装置串联元件门极触发脉冲分配，逐周波检测串联元件的工作状态，保证串联元件门极触发一致性，避免因个别元件损坏造成一组元件集体失效的连锁反应出现，具有很高的应用价值与经济价值。
文档编号H02P1/28GK101232235SQ20081005230
公开日2008年7月30日 申请日期2008年2月20日 优先权日2008年2月20日
发明者刘子胥, 张福民, 李占凯 申请人:河北工业大学