专利名称：一种晶闸管阀高电位电子板的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统控制器领域，具体涉及一种适用于高压固态复合开关装置的 晶闸管阀高电位电子板，其负责对复合开关装置阀组进行触发和检测
背景技术：
目前电力电子装置中所普遍应用的晶闸管阀高电位电子板主要包括以下几部分 电源转换模块、电源状态检测模块、阀电压检测模块、功率放大模块、光接收模块、信号回报 与光发射模块、逻辑模块，例如中国专利申请200810100878就描述了一种晶闸管阀高电位 电子板，包括电源转换电路，电源状态监视回路，电压检测回路，光接收回路，信号回报与光 发射回路，逻辑控制回路和触发回路；这些回路集成在一个芯片内，即构成了本发明的晶闸 管阀高电位电子板，能够实现一个触发命令同时触发两个共阴极的晶闸管元件。此类晶闸 管阀电子板有三个缺陷1.若阀体长时间无电压则晶闸管阀电子板无法取能；2.若阀端间 电压含有直流分量则无法对阀电压可靠检测；3.逻辑电路由通用集成芯片组成，不便于进 行后续的升级开发。本发明所涉及的晶闸管阀电子板针对以上三个缺陷进行了创新升级。 晶闸管阀电子板电源取能方式由电压取能升级为高频送能，无论阀体处于何种运行状况均 可确保其可靠取能，适用于高压固态复合开关装置；重新设计阀电压检测模块，无论阀体处 于正压、反压，晶闸管阀电子板均可对阀电压可靠检测；晶闸管阀电子板的逻辑模块升级为 以CPLD为核心的可编程逻辑电路，便于后续的升级开发。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的晶闸管阀电子板的缺陷1.若阀体长时间无 电压则晶闸管阀电子板无法取能；2.若阀端间电压含有直流分量则无法对阀电压可靠检 测；3.逻辑电路由通用集成芯片组成，不便于进行后续的升级开发。提出的晶闸管阀电子 板电源取能方式由电压取能升级为高频送能，无论阀体处于何种运行状况均可确保其可靠 取能，适用于高压固态复合开关装置；重新设计阀电压检测模块，无论阀体处于正压、反压， 晶闸管阀电子板均可对阀电压可靠检测；晶闸管阀电子板的逻辑模块升级为以CPLD为核 心的可编程逻辑电路，便于后续的升级开发。本发明的晶闸管阀高电位电子板，其特征在于其包括电源转换模块、电源状态检 测模块、阀电压检测模块、功率放大模块、光接收模块、信号回报与光发射模块和逻辑模块， 所述电子板取能方式为高频送能，能接收一个触发命令同时触发两支共阴极的晶间管元件 并进行电源状态检测和阀电压检测。其中，所述电源转换模块包括高频整流滤波电路，限幅保护电路和电平转换电路， 其功能为可靠取能并产生稳定的60V、10V、5V、3. 3V电平，供相应电压等级的电路正常工作。其中，所述电平转换电路包括60V转IOV电路、IOV转5V电路、5V转3. 3V电路。其中，所述阀电压检测模块既能检测正向阀电压又能检测负向阀电压，其功能为检测相应阀单元的电压，以确定阀状态的好坏。其中，所述电源状态检测模块包括60V电平检测电路和IOV电平检测电路，其功能 为对60V和IOV的电平进行检测。其中，所述逻辑模块是以复杂可编程逻辑器件CPLD为核心辅以晶振、逻辑电平转 换芯片的可编程逻辑模块。其中，所述功率放大模块的功能为对触发信号进行功率放大以确保对晶闸管可靠 触发。其中，所述光接收模块的功能为将接收的光脉冲信号转换为电信号，所述信号回 报与光发射模块的功能为产生回报信号并转换为光脉冲信号。其中，所述逻辑模块的功能为根据接收到的脉冲类型产生触发逻辑信号或相应的 回报逻辑信号，接收到单脉冲信号回报阀状态，接收到双脉冲信号回报电子板电源状态，接 收到三脉冲信号产生500ms逻辑触发信号。
其中，所述晶闸管阀高电位板电子板的运行原理为高压固态复合开关高频送能 系统向晶闸管阀高电位板电子板输送60V、20KHZ的高频脉冲，晶闸管阀电子板整流、滤波、 限幅形成稳定的60V电平并转换为10V、5V、3. 3V，为相应电压等级的电路提供稳定的工作 电源；电源状态检测模块分别对60V、IOV电平实时检测，若60V电平正常则输出信号D060V 为高电平，若60V电平降至30V以下，则输出信号D060V为低电平，若IOV电平正常则输出 信号D012V为高电平，若IOV电平降至8V以下，则输出信号D012V为低电平；阀电压检测 模块对阀电压实时监测，若阀端无压则输出信号12V0LT为高电平，若阀端有电压无论极性 正负，输出信号12V0LT均为低电平；光接收模块将接收到的VBE装置发出的的光脉冲序列 转换为相应的电平信号并输入以CPLD为核心的逻辑电路；逻辑电路依据信号的类型动作 分为若收到单脉冲信号，12V0LT信号为高电平，则无回报信号发出；若收到单脉冲信号， 12V0LT信号为低电平，则5ms后发出回报逻辑信号3SEND，经信号回报与光发射模块转换为 光脉冲序列回报至VBE装置；若收到双脉冲信号，D060信号为低电平，则无回报信号发出； 若收到双脉冲信号，D060信号为高电平，则5ms后发出回报逻辑信号3SEND，经信号回报与 光发射模块转换为光脉冲序列回报至VBE装置；若收到三脉冲信号，则持续输出500ms逻辑 触发信号，经功率放大模块转换为可靠的大功率触发信号，触发晶闸管。本发明有益效果是本发明的晶闸管阀高电位电子板与以往同类电子板相比，在 电源取能方式、阀电压检测及逻辑模块方面进行了创新升级，电源取能方式由电压取能升 级为高频送能，阀电压检测由单向电压检测升级为双向电压检测，逻辑模块由通用集成芯 片组成的电路升级为以CPLD为核心的可编程逻辑电路，能实现一个触发命令触发两支共 阴极的晶闸管元件并进行相应检测，便于后续的升级开发，能广泛应用于各类晶闸管阀的 光电触发系统中。
图1是本发明的晶闸管阀高电位电子板端子接线图；图2是本发明的晶闸管阀高电位电子板结构图示意图；图3是本发明的晶闸管阀高电位电子板电源转换模块示意图；图4是本发明的晶闸管阀高电位电子板功率放大模块示意图5是本发明的晶闸管阀高电位电子板光接收模块和信号回报与光发射模块示 意图；图6是本发明的晶闸管阀高电位电子板电源状态检测模块和阀电压检测模块示 意图；
图7是本发明的晶闸管阀高电位电子板逻辑模块示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本晶闸管阀高电位电子板进一步说明高压固态复合开关晶闸管阀高电位板电子板具体的运行原理如下高压固态复合 开关高频送能系统向晶闸管阀高电位板电子板输送60V、20KHZ的高频脉冲，晶闸管阀电子 板整流、滤波、限幅形成稳定的60V电平并转换为10V、5V、3. 3V，为相应电压等级的电路提 供稳定的工作电源；电源状态检测模块分别对60V、IOV电平实时检测，若60V电平正常则输 出信号D060V为高电平，若60V电平降至30V以下，则输出信号D060V为低电平，若IOV电 平正常则输出信号D012V为高电平，若IOV电平降至8V以下，则输出信号D012V为低电平； 阀电压检测模块对阀电压实时监测，若阀端无压则输出信号12V0LT为高电平，若阀端有电 压无论极性正负，输出信号12V0LT均为低电平；光接收模块将接收到的VBE装置发出的的 光脉冲序列转换为相应的电平信号并输入以CPLD为核心的逻辑电路，逻辑电路依据信号 的类型动作若收到单脉冲信号，12V0LT信号为高电平，则无回报信号发出；若收到单脉冲 信号，12V0LT信号为低电平，则5ms后发出回报逻辑信号3SEND，经信号回报与光发射模块 转换为光脉冲序列回报至VBE装置；若收到双脉冲信号，D060信号为低电平，则无回报信号 发出；若收到双脉冲信号，D060信号为高电平，则5ms后发出回报逻辑信号3SEND，经信号回 报与光发射模块转换为光脉冲序列回报至VBE装置；若收到三脉冲信号，则持续输出500ms 逻辑触发信号，经功率放大模块转换为可靠的大功率触发信号，触发晶闸管。图1是晶闸管阀高电位电子板端子接线图，本晶闸管阀高电位电子板有7个输出 端，分别为Gl、G2、GND、ANODE、AC1、AC2、K，其中Gl、G2端为晶闸管阀电子板两路功率放大 模块的输出端，分别与共阴极的两支晶闸管门级相连；GND、K端为晶闸管阀电子板的逻辑 地和60V电源地，它们都与两支共阴极的晶闸管所接触的散热片相连，形成单点接地；AC1、 AC2端为晶闸管阀电子板的送能输入端，60V、20KHz高频脉冲由此输入电源转换模块进行 整流滤波；ANODE端与静态均压电阻RS相连，分压后的阀电压由此输入阀电压检测模块进 行阀电压检测。本发明的电子板长144mm、宽120mm，为双层PCB板。它包括电源转换模块、电源状 态检测模块、阀电压检测模块、功率放大模块、光接收模块、信号回报与光发射模块、逻辑模 块，这些模块集中于一块电路板中，共同实现接收一个光信号触发命令，可靠触发两个共阴 极的晶闸管元件，进行相应检测并将检测信号转换为光信号回报。电源转换模块的功能为 可靠取能并产生稳定的60V、10V、5V、3. 3V电平，供相应电压等级的电路正常工作；电源状 态检测模块的功能为对60V，IOV电平进行检测；阀电压检测模块的功能为检测相应阀单元 的电压，以确定阀状态的好坏；功率放大模块的功能为对触发信号进行功率放大以确保对 晶闸管可靠触发；光接收模块的功能为将接收的光脉冲信号转换为电信号；信号回报与光 发射模块的功能为产生回报信号并转换为光脉冲信号；逻辑模块的功能为根据接收到的脉冲类型产生触发逻辑信号或相应的回报逻辑信号，接收到单脉冲信号回报阀状态，接收到 双脉冲信号回报电子板电源状态，接收到三脉冲信号产生500ms逻辑触发信号。其结构图 2所示。
图2是本发明的晶闸管阀高电位电子板结构图示意图，该电子板长144mm、宽 120mm，为双层PCB板。它包括电源转换模块、电源状态检测模块、阀电压检测模块、功率放 大模块、光接收模块、信号回报与光发射模块、逻辑模块，这些模块集中于一块电路板中，共 同实现接收一个光信号触发命令，可靠触发两个共阴极的晶间管元件，进行相应检测并将 检测信号转换为光信号回报。电源转换模块的功能为可靠取能并产生稳定的60V、10V、5V、 3. 3V电平，供相应电压等级的电路正常工作；电源状态检测模块的功能为对60V，IOV电平 进行检测；阀电压检测模块的功能为检测相应阀单元的电压，以确定阀状态的好坏；功率 放大模块的功能为对触发信号进行功率放大以确保对晶间管可靠触发；光接收模块的功能 为将接收的光脉冲信号转换为电信号；信号回报与光发射模块的功能为产生回报信号并转 换为光脉冲信号；逻辑模块的功能为根据接收到的脉冲类型产生触发逻辑信号或相应的回 报逻辑信号，接收到单脉冲信号回报阀状态，接收到双脉冲信号回报电子板电源状态，接收 到三脉冲信号产生500ms逻辑触发信号。图3是晶闸管阀高电位电子板电源转换模块示意图，60V、20KHz的高频脉冲由 INl、IN2端输入，经整流滤波后形成60V电平，器件D9、R8、C3、R2、D7、R51、C2构成限幅保 护电路，确保整流滤波后的电平不高于62V ；器件R3、R7、D3、D2、Dl 1、C8、D44构成电平转换 电路，将60V电平转换为IOV电平；D25为三端稳压器，它与电容相配合将IOV电平转换为 5V电平；D32为电压调整芯片，它与电容相配合将5V电平转换为3. 3V电平并产生3. 3V复 位信号。图4是晶闸管阀高电位电子板功率放大模块示意图，晶体管D35、D36、D43及相关 电阻、二极管构成一路触发脉冲功率放大电路；晶体管D12、D13、D14及相关电阻、二极管构 成另一路触发脉冲功率放大电路，触发逻辑信号12TRIGG1、12TRIGG2经功率放大后可靠触
发晶闸管门级。图5是晶闸管阀高电位电子板光接收模块和信号回报与光发射模块示意图，器件 D26、D38、D39、D40、C30、C34、C35、R37、R38、R53、R54、R55、R56、R57 构成信号回报与光发 射模块，将回报逻辑信号SEND转换为光信号；器件D28、C1、C31、R39构成光接收模块，将光 信号转换为电信号REV。图6是晶闸管阀高电位电子板电源状态检测模块和阀电压检测模块。器件D29、 D37、R40、R41、R42、R43构成60V电压检测电路，若60V电平正常则输出信号D060V为高电 平，若60V电平降至30V以下，则输出信号D060V为低电平；器件D30、R44、R45、R46、R47构 成IOV电压检测电路，若IOV电平正常则输出信号D012V为高电平，若IOV电平降至8V以 下，则输出信号D012V为低电平；器件D5、D6、R26、R27构成阀电压检测电路，阀电压经分压 后送入电压检测电路，若阀有压则信号12V0LT被拉低。图7是晶闸管阀高电位电子板逻辑模块示意图。CPLD器件为逻辑电路核心，完成 所有信号的逻辑处理，晶振SYSl为CPLD芯片提供时钟信号，器件D31、D24实现CPLD与外 围检测电路之间逻辑信号的电平转换，D31将3. 3V逻辑信号3TRIGG1、3TRIGG2、3SEND转换 为 IOV 逻辑信号 12TRIGG1、12TRIGG2、SEND ；D24 将 IOV 逻辑信号 D060V、D012V、12V0LT 转换为 3. 3V 逻辑信号 CHK60V、CHK12V、VOLT。 上面通过特别的实施例内容描述了本发明，但是本领域技术人员还可意识到变型 和可选的实施例的多种可能性，例如，通过组合和/或改变单个实施例的特征。因此，可以 理解的是这些变型和可选的实施例将被认为是包括在本发明中，本发明的范围仅仅被附上 的专利权利要求书及其同等物限制。
权利要求
一种晶闸管阀高电位电子板，其特征在于其包括电源转换模块、电源状态检测模块、阀电压检测模块、功率放大模块、光接收模块、信号回报与光发射模块和逻辑模块，所述电子板取能方式为高频送能，能接收一个触发命令同时触发两支共阴极的晶闸管元件并进行电源状态检测和阀电压检测。
2.如权利要求1所述的晶闸管阀高电位电子板，其特征在于所述电源转换模块包括 高频整流滤波电路，限幅保护电路和电平转换电路，其功能为可靠取能并产生稳定的60V、 10V、5V、3. 3V电平，供相应电压等级的电路正常工作。
3.如权利要求2所述的晶闸管阀高电位电子板，其特征在于其中所述电平转换电路 包括60V转10V电路、10V转5V电路、5V转3. 3V电路。
4.如权利要求3所述的晶闸管阀高电位电子板，其特征在于所述阀电压检测模块既 能检测正向阀电压又能检测负向阀电压，其功能为检测相应阀单元的电压，以确定阀状态 的好坏。
5.如权利要求4所述的晶闸管阀高电位电子板，其特征在于所述电源状态检测模块 包括60V电平检测电路和10V电平检测电路，其功能为对60V和10V的电平进行检测。
6.如权利要求5所述的晶闸管阀高电位电子板，其特征在于所述逻辑模块是以复杂 可编程逻辑器件CPLD为核心辅以晶振、逻辑电平转换芯片的可编程逻辑模块。
7.如权利要求6所述的晶闸管阀高电位电子板，其特征在于所述功率放大模块的功 能为对触发信号进行功率放大以确保对晶间管可靠触发。
8.如权利要求7所述的晶闸管阀高电位电子板，其特征在于所述光接收模块的功能 为将接收的光脉冲信号转换为电信号，所述信号回报与光发射模块的功能为产生回报信号 并转换为光脉冲信号。
9.如权利要求8所述的晶闸管阀高电位电子板，其特征在于所述逻辑模块的功能为 根据接收到的脉冲类型产生触发逻辑信号或相应的回报逻辑信号，接收到单脉冲信号回报 阀状态，接收到双脉冲信号回报电子板电源状态，接收到三脉冲信号产生500ms逻辑触发 信号。
10.如权利要求9所述的晶闸管阀高电位电子板，其特征在于所述晶闸管阀高电位 板电子板的运行原理为高压固态复合开关高频送能系统向晶闸管阀高电位板电子板输 送60V、20KHZ的高频脉冲，晶闸管阀电子板整流、滤波、限幅形成稳定的60V电平并转换 为10V、5V、3. 3V，为相应电压等级的电路提供稳定的工作电源；电源状态检测模块分别对 60VU0V电平实时检测，若60V电平正常则输出信号D060V为高电平，若60V电平降至30V 以下，则输出信号D060V为低电平，若10V电平正常则输出信号D012V为高电平，若10V电 平降至8V以下，则输出信号D012V为低电平；阀电压检测模块对阀电压实时监测，若阀端 无压则输出信号12V0LT为高电平，若阀端有电压无论极性正负，输出信号12V0LT均为低电 平；光接收模块将接收到的VBE装置发出的的光脉冲序列转换为相应的电平信号并输入以 CPLD为核心的逻辑电路；逻辑电路依据信号的类型动作分为若收到单脉冲信号，12V0LT 信号为高电平，则无回报信号发出；若收到单脉冲信号，12V0LT信号为低电平，则5ms后发 出回报逻辑信号3SEND，经信号回报与光发射模块转换为光脉冲序列回报至VBE装置；若收 到双脉冲信号，D060信号为低电平，则无回报信号发出；若收到双脉冲信号，D060信号为高 电平，则5ms后发出回报逻辑信号3SEND，经信号回报与光发射模块转换为光脉冲序列回报至VBE装置；若收到三脉冲信号，则持续输出500ms逻辑触发信号，经功率放大模块转换为 可靠的大功率触发信号，触发晶闸管。
全文摘要
本发明涉及一种晶闸管阀高电位电子板，包括电源转换模块、电源状态检测模块、阀电压检测模块、功率放大模块、光接收模块、信号回报与光发射模块、逻辑模块。本发明的晶闸管阀高电位电子板与以往同类电子板相比，在电源取能方式、阀电压检测及逻辑模块方面进行了创新升级，电源取能方式由电压取能升级为高频送能，阀电压检测由单向电压检测升级为双向电压检测，逻辑模块由通用集成芯片组成的电路升级为以CPLD为核心的可编程逻辑电路，能实现一个触发命令触发两支共阴极的晶闸管元件并进行相应检测，便于后续的升级开发，能够广泛应用于各类晶闸管阀的光电触发系统中。
文档编号H02M7/12GK101834537SQ20091025064
公开日2010年9月15日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者刘宏, 李卫国, 李志友, 李鹏, 赵刚, 马海超 申请人:中电普瑞科技有限公司;中国电力科学研究院