基于高效耦合取能的高压tsc驱动装置制造方法
【专利摘要】基于高效耦合取能的高压TSC驱动装置，属于高压TSC驱动【技术领域】。为了解决目前的高压TSC驱动装置隔离强度差且抗干扰能力差的问题。它包括信号调理模块、控制模块、光纤传输模块、直流供电电路、耦合取能电路和TSC驱动电路；配电网负载侧的三相电压和三相电流输入给信号调理模块，信号调理模块输出的电压电流信号给控制模块，控制模块输出的投切信号通过光纤传输模块输出端给TSC驱动电路的每个晶闸管驱动板；由直流供电的供电电路的高频输出给耦合取能电路，耦合取能电路为TSC驱动电路的各个晶闸管驱动板提供工作电源；晶闸管驱动板根据对相应晶闸管的过零检测信号和投切信号向所述晶闸管的门极输出驱动信号。它用于驱动高压晶闸管。
【专利说明】基于高效耦合取能的高压TSC驱动装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于高压TSC驱动【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 高压TSC是一种常见的动态无功补偿方式，其控制的难点之一在于高压晶闸管阀 发组的精确可靠及防误触发投切控制，由于触发系统及晶闸管本身参数的分散性，会导致 串联阀中各个晶闸管的开通时刻不尽相同，造成阀中元件承受的电强度差别较大，考虑到 元件本身固有的耐受过电压能力脆弱、dv/di、di/dt承受能力差等特点，必将会造成阀中晶 闸管的损坏，影响装置的可靠运行。因此为了保证阀的安全，进而保证装置的可靠运行，串 联阀对触发系统提出了较为苛刻的要求：触发脉冲必须具备较好的同时性、一定的前沿陡 度和足够的幅度。这样才有利于串联阀中晶闸管的同时导通，减轻单个晶闸管所承受的电 强度，确保晶闸管的安全运行，同时还需保证低压侧控制回路与高压主回路的隔离强度。而 每一个晶闸管驱动电路驱动单个晶闸管，由于每块驱动电路都有独自的地电位，否则触发 信号易受外界干扰，因此需要对每个驱动板隔离供电。
[0003] 传统的电磁触发具有明显缺点：1)脉冲变压器回路中的漏感将使触发脉冲上升 沿陡度大大下降；2)脉冲变压器原、副边的分布电容形成了高频干扰通道，抗干扰能力差。 而各晶闸管驱动板由于与晶闸管相连接，需要具有独立的地电位，因而实现其供电隔离也 是技术的关键。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决目前的高压TSC驱动装置隔离强度差且抗干扰能力差 的问题，本发明提供一种基于高效耦合取能的高压TSC驱动装置。
[0005] 本发明的基于高效耦合取能的高压TSC驱动装置，
[0006] 所述驱动装置包括信号调理模块、控制模块、光纤传输模块、直流供电电路、耦合 取能电路和TSC驱动电路；
[0007] 配电网负载侧的三相电压和三相电流输入给信号调理模块，信号调理模块的电压 电流信号输出端与控制模块的电压电流信号输入端连接，控制模块的投切信号输出端与光 纤传输模块的投切信号输入端连接，光纤传输模块的投切信号输出端同时与TSC驱动电路 的每个晶闸管驱动板的投切信号输入端连接；
[0008] 直流供电电路的高频振荡信号输出端与耦合取能电路的高频振荡信号输入端连 接，耦合取能电路为TSC驱动电路的各个晶闸管驱动板提供工作电源；
[0009] 晶闸管驱动板的根据对相应晶闸管的过零检测信号和投切信号向所述晶闸管的 门极输出驱动信号。
[0010] 耦合取能电路包括多个电源板，直流供电电路的高频电流输出端同时与多个电源 板的高频电流输入端连接，每个电源板为一个TSC驱动电路的一个晶闸管驱动板提供工作 电源；
[0011] 电源板包括脉冲发生器、脉冲变压器、高频整流桥和电源转换回路；
[0012] 脉冲发生器输出连续的脉冲信号给脉冲变压器，变压器脉冲变压器将输入的脉冲 信号耦合到高频整流桥，高频整流桥整流后的，脉冲信号经电源转换回路转换成相应晶闸 管驱动板的工作电源电压。
[0013] 控制模块输出投切信号的工作过程包括如下步骤：
[0014] 步骤一：对调理后的电压电流信号进行滑窗迭代傅里叶变换，得到三相电压、三相 电流的基波及各次谐波幅值和相位，进而根据无功功率理论得到实时的有功功率和无功功 率；
[0015] 步骤二：通过九域法对无功功率和三相电压进行判定，获得投切信号。
[0016] 步骤一中，对调理后的电压电流信号进行滑窗迭代傅里叶变换，得到三相电压、三 相电流的基波及各次谐波幅值和相位：
【权利要求】
1. 基于高效耦合取能的高压TSC驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括信号调理 模块、控制模块、光纤传输模块、直流供电电路、耦合取能电路和TSC驱动电路； 配电网负载侧的三相电压和三相电流输入给信号调理模块，信号调理模块的电压电流 信号输出端与控制模块的电压电流信号输入端连接，控制模块的投切信号输出端与光纤传 输模块的投切信号输入端连接，光纤传输模块的投切信号输出端同时与TSC驱动电路的每 个晶闸管驱动板的投切信号输入端连接； 直流供电电路的高频振荡信号输出端与耦合取能电路的高频振荡信号输入端连接，耦 合取能电路为TSC驱动电路的各个晶闸管驱动板提供工作电源； 晶闸管驱动板的根据对相应晶闸管的过零检测信号和投切信号向所述晶闸管的门极 输出驱动信号。
2. 根据权利要求1所述的基于高效耦合取能的高压TSC驱动装置，其特征在于，耦合取 能电路包括多个电源板，直流供电电路的高频振荡信号输出端同时与多个电源板的高频振 荡信号输入端连接，每个电源板为一个TSC驱动电路的一个晶闸管驱动板提供工作电源； 电源板包括脉冲发生器、脉冲变压器、高频整流桥和电源转换回路； 脉冲发生器输出连续的脉冲信号给脉冲变压器，变压器脉冲变压器将输入的脉冲信号 耦合到高频整流桥，高频整流桥整流后的，脉冲信号经电源转换回路转换成相应晶闸管驱 动板的工作电源电压。
3. 根据权利要求1所述的基于高效耦合取能的高压TSC驱动装置，其特征在于，控制模 块输出投切信号的工作过程包括如下步骤： 步骤一：对调理后的电压电流信号进行滑窗迭代傅里叶变换，得到三相电压、三相电流 的基波及各次谐波幅值和相位，进而根据无功功率理论得到实时的有功功率和无功功率； 步骤二：通过九域法对无功功率和三相电压进行判定，获得投切信号。
4. 根据权利要求3所述的基于高效耦合取能的高压TSC驱动装置，其特征在于，步骤一 中，对调理后的电压电流信号进行滑窗迭代傅里叶变换，得到三相电压、三相电流的基波及 各次谐波幅值和相位 ：
其中，f〇为电网频率，《〇 = 2 31fyn为谐波次数，An和A12为基波电压的两个傅立叶 系数，
周期采样点总数为N，为了当前的采样点，k为正整数。
5.根据权利要求3所述的基于高效耦合取能的高压TSC驱动装置，其特征在于，步骤二 中，通过九域法对无功功率和三相电压进行判定，获得投切信号的方法为： 1区：三相电压U和无功功率Q均处于合格区域，电能质量良好，控制模块不发出投切 信号； 2区：三相电压U合格，无功功率Q高于合格区域，控制器发出投入信号，当三相电压U和无功功率Q至合格区域，控制模块停止发出投切信号； 3区：三相电压U跌落下限，无功功率Q超出上限，控制模块发出投切信号，直至无功功 率Q调节至合格区域，控制模块停止发出投切信号； 4区：三相电压U跌落下限，无功功率Q处于合格区域，控制模块发出投切信号，提升电 网电压，同时保证无功功率Q不要跌落至无功功率下限，直至三相电压U调节至合格区域， 控制模块停止发出投切信号；5区：三相电压U跌落下限，同时无功功率Q低于合格区域，即 出现无功功率过补偿现象，控制模块发出投切信号，并保证三相电压U不超出上限； 6区：三相电压U处于合格区域，无功功率Q超过补偿区域；控制模块发出投切信号，同 时保证切除电容器时，三相电压U不跌落下限； 7区：三相电压U超出上限，无功功率Q超过补偿区域；控制模块发出投切信号，首先 使电压达到上限，此时继续利用投切信号调整电容器，使之保证功率因数PF进入要求范围 内，并令三相电压U不跌落至下限； 8区：三相电压U超出上限，无功功率Q处于合格区域，控制模块发出投切信号，直至三 相电压U回落至合格区域，同时保证调节后的无功功率Q仍处于合格区域； 9区：三相电压U超出上限，并且无功功率Q超出上限，控制模块发出投切信号，直到 无功功率Q回落到合格区域为止，同时保证三相电压U不要超过上限。
【文档编号】H02J3/18GK104410081SQ201410627954
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】王立国, 于健雄, 李振宇, 张海聪, 徐殿国, 高寒, 刘悦, 李雪云, 栾添瑞, 张淋 申请人:哈尔滨工业大学