一种模拟电网扰动的电源预充电控制装置的制作方法

本申请涉及电气设备领域，尤其涉及一种模拟电网扰动的电源预充电控制装置。

背景技术：

随着我国新能源的快速发展，光伏发电和风力发电的装机容量越来越大，并网点电压等级也越来越高。目前我国光伏发电和风力发电装机最多的地方主要分布于我国新疆、西藏、内蒙古等西部或者北部地区。这些地区太阳能和风能资源丰富，但是经济不发达，电网自身的稳定性和鲁棒性不够，电能质量不佳，以至于会有电压暂降、闪变、频率波动和低次谐波含量较高等异常情况发生。电网出现上述扰动时，光伏逆变器和风机都会触发自身的保护机制，从而脱网停止发电，不仅会造成资源的浪费和设备的闲置，还会增加维护的成本。

为解决上述问题，使用模拟电网扰动的电源。以使得转换效率升高，电能的利用率增高。

然而，模拟电网扰动的电源存在直流环节，在直流充电的过程中，如果采用电阻限流充电，则电源充电电阻的体积会很大，造成运输不便的情况。

技术实现要素：

本申请提供了一种模拟电网扰动的电源预充电控制装置，以解决模拟电网扰动的电源由于采用电阻限流充电而造成电源充电电阻体积大的问题。

本申请提供了一种模拟电网扰动的电源预充电控制装置，包括：依次串联的第一380V断路器、三相晶闸管限压系统、第二380V断路器和380V电源；

所述三相晶闸管限压系统包括：第一晶闸管门机驱动电路、第二晶闸管门机驱动电路、第三晶闸管门机驱动电路、第一电流互感器、第二电流互感器、第三电流互感器、第一电压互感器、第二电压互感器、信号处理与转化电路、电磁触发驱动电路、控制器、旁路接触器和避雷器；

所述第一晶闸管门机驱动电路、所述第二晶闸管门机驱动电路和所述第三晶闸管门机驱动电路分别连接所述第一380V断路器和所述第二380V断路器；

所述第一电压互感器的输入端连接所述第一晶闸管门机驱动电路和所述第二晶闸管门机驱动电路，所述第一电压互感器的输出端连接所述信号处理与转化电路；

所述第二电压互感器的输入端连接所述第二晶闸管门机驱动电路和所述第三晶闸管门机驱动电路，所述第二电压互感器的输出端连接所述信号处理与转化电路；

所述第一电流互感器的输入端与所述第一晶闸管门机驱动电路连接，所述第一电流互感器的输出端与所述信号处理与转化电路连接；

所述第二电流互感器的输入端与所述第二晶闸管门机驱动电路连接，所述第二电流互感器的输出端与所述信号处理与转化电路连接；

所述第三电流互感器的输入端与所述第三晶闸管门机驱动电路连接，所述第三电流互感器的输出端与所述信号处理与转化电路连接；

所述电磁触发驱动电路的输入端分别与所述第一晶闸管门机驱动电路、所述第二晶闸管门机驱动电路和所述第三晶闸管门机驱动电路连接，所述电磁触发驱动电路的输出端与所述控制器连接；

所述信号处理与转化电路还与所述控制器连接；

所述第一晶闸管门机驱动电路、所述第二晶闸管门机驱动电路和所述第三晶闸管门机驱动电路分别与所述旁路接触器并联，并联后的三个支路分别与所述避雷器连接。

可选的，所述第一晶闸管门机驱动电路、所述第二晶闸管门机驱动电路和所述第三晶闸管门机驱动电路分别由两个双向晶闸管电路串联组成；

所述双向晶闸管电路由两个晶闸管反向并联组成。

可选的，所述电磁触发驱动电路采用CPLD器件。

可选的，所述信号处理与转化电路采用LM339芯片。

可选的，所述控制器采用DSP芯片。

可选的，所述控制器采用FPGA器件。

由以上技术方案可知，本申请提供一种模拟电网扰动的电源预充电控制装置，第一380V断路器连接在模拟电网扰动的电源中的移相变压器的第三线圈上，当第一380V断路器和第二380V断路器接通时，380V电源和三相晶闸管限压系统与第三线圈接通，第三线圈的输入电压逐渐升高，使模拟电网扰动的电源中的直流环节的电容电压升高当电压升到设定值时，在断开第一380V断路器和第二380V断路器，使得380V电源、三相晶闸管限压系统和第三线圈断开，这时，模拟电网扰动的电源充电完成。本申请提供的装置解决了模拟电网扰动的电源由于采用电阻限流充电而造成电源充电电阻体积大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种模拟电网扰动的电源预充电控制装置的结构框图；

图2为本申请实施例提供的三相晶闸管限压系统的电路图；

图3为本申请实施例提供的双向晶闸管电路的电路图。

图示说明：

其中，1-第一380V断路器；2-三相晶闸管限压系统；3-第二380V断路器；4-380V电源；5-第一晶闸管门机驱动电路；6-第二晶闸管门机驱动电路；7-第三晶闸管门机驱动电路；8-第一电流互感器；9-第二电流互感器；10-第三电流互感器；11-第一电压互感器；12-第二电压互感器；13-信号处理与转化电路；14-电磁触发驱动电路；15-控制器；16-旁路接触器；17-避雷器；18-双向晶闸管电路。

具体实施方式

参见图1至图3，本申请提供一种模拟电网扰动的电源预充电控制装置，包括：依次串联的第一380V断路器1、三相晶闸管限压系统2、第二380V断路器3和380V电源4；

所述三相晶闸管限压系统2包括：第一晶闸管门机驱动电路5、第二晶闸管门机驱动电路6、第三晶闸管门机驱动电路7、第一电流互感器8、第二电流互感器9、第三电流互感器10、第一电压互感器11、第二电压互感器12、信号处理与转化电路13、电磁触发驱动电路14、控制器15、旁路接触器16和避雷器17；

所述第一晶闸管门机驱动电路5、所述第二晶闸管门机驱动电路6和所述第三晶闸管门机驱动电路7分别连接所述第一380V断路器1和所述第二380V断路器3；

所述第一电压互感器11的输入端连接所述第一晶闸管门机驱动电路5和所述第二晶闸管门机驱动电路6，所述第一电压互感器11的输出端连接所述信号处理与转化电路13；

第一电压互感器11用于检测第一晶闸管门机驱动电路5和第二晶闸管门机驱动电路6之间的电压，并将电压信号传送给信号处理与转化电路13；

所述第二电压互感器12的输入端连接所述第二晶闸管门机驱动电路6和所述第三晶闸管门机驱动电路7，所述第二电压互感器12的输出端连接所述信号处理与转化电路13；

第二电压互感器12用于检测第二晶闸管门机驱动电路6和第三晶闸管门机驱动电路7之间的电压，并将电压信号传送给信号处理与转化电路13；

所述第一电流互感器8的输入端与所述第一晶闸管门机驱动电路5连接，所述第一电流互感器8的输出端与所述信号处理与转化电路13连接；

第一电流互感器8用于检测第一晶闸管门机驱动电路5的电流，并将电流信号传送给信号处理与转化电路13；

所述第二电流互感器9的输入端与所述第二晶闸管门机驱动电路6连接，所述第二电流互感器9的输出端与所述信号处理与转化电路13连接；

第二电流互感器9用于检测第二晶闸管门机驱动电路6的电流，并将电流信号传送给信号处理与转化电路13；

所述第三电流互感器10的输入端与所述第三晶闸管门机驱动电路7连接，所述第三电流互感器10的输出端与所述信号处理与转化电路13连接；

第三电流互感器10用于检测第三晶闸管门机驱动电路7的电流，并将电流信号传送给信号处理与转化电路13；

所述电磁触发驱动电路14的输入端分别与所述第一晶闸管门机驱动电路5、所述第二晶闸管门机驱动电路6和所述第三晶闸管门机驱动电路7连接，所述电磁触发驱动电路14的输出端与所述控制器15连接；

电磁触发驱动电路14用于从控制器15接收信号，再将信号分别发送给第一晶闸管门机驱动电路5、第二晶闸管门机驱动电路6和第三晶闸管门机驱动电路7，并且将60度的宽脉冲信号转化为5个脉冲信号组成的脉冲串，降低电磁触发驱动电路14的功耗；

所述信号处理与转化电路13还与所述控制器15连接；

信号处理与转化电路13将电压信号进行预处理，并产生三个方波信号，方波信号的上升沿对应电压的0度点；信号处理与转化电路13还将电流信号转化为控制器15可以采集的电压信号或者电流信号；

控制器15对采集的电压和电流信号进行处理，并对整个三相晶闸管限压系统2进行保护控制；

所述第一晶闸管门机驱动电路5、所述第二晶闸管门机驱动电路6和所述第三晶闸管门机驱动电路7分别与所述旁路接触器16并联，并联后的三个支路分别与所述避雷器17连接。

旁路接触器16有两种启动方式:直接启动和软启动，软启动结束，旁路接触器16闭合，使三相晶闸管限压系统2退出运行，这样既延长了三相晶闸管限压系统2的寿命，又使电网避免了谐波污染，还可减少三相晶闸管限压系统2中的晶闸管发热损耗；

避雷器17不仅用于限制电力系统中因雷电引起的过电压，也用于限制因系统操作产生的过电压。

由以上技术方案可知，本申请提供一种模拟电网扰动的电源预充电控制装置，第一380V断路器1连接在模拟电网扰动的电源中的移相变压器的第三线圈上，当第一380V断路器1和第二380V断路器3接通时，380V电源4和三相晶闸管限压系统2与第三线圈接通，第三线圈的输入电压逐渐升高，使模拟电网扰动的电源中的直流环节的电容电压升高当电压升到设定值时，在断开第一380V断路器1和第二380V断路器3，使得380V电源4、三相晶闸管限压系统2和第三线圈断开，这时，模拟电网扰动的电源充电完成。本申请提供的装置解决了模拟电网扰动的电源由于采用电阻限流充电而造成电源充电电阻体积大的问题。

可选的，所述第一晶闸管门机驱动电路5、所述第二晶闸管门机驱动电路6和所述第三晶闸管门机驱动电路7分别由两个双向晶闸管电路18串联组成；

所述双向晶闸管电路18由两个晶闸管反向并联组成。

由于晶闸管具有正负两极，所以当两个晶闸管反向并联时，所组成的电路结构就具有双向导通的效果，即双向晶闸管电路18具有双向导通的效果。

可选的，所述电磁触发驱动电路14采用CPLD器件。CPLD(Complex Programmable Logic Device)是复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。

可选的，所述信号处理与转化电路13采用LM339芯片。LM339电压比较器芯片内部装有四个独立的电压比较器，LM339是很常见的集成电路。利用LM339可以方便的组成各种电压比较器电路和振荡器电路。LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。

可选的，所述控制器15采用DSP芯片。DSP芯片也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。

可选的，所述控制器15采用FPGA器件。FPGA，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

可选的，所述装置还包括PLC控制器。PLC控制器，又称可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。本申请实施例中，通过PLC控制器控制第一380V断路器1和第二380V断路器3的通断状态，进而控制380V电源4、三相晶闸管限压系统2和移相变压器第三线圈的连接关系，操作更加便捷。

由以上技术方案可知，本申请提供一种模拟电网扰动的电源预充电控制装置，第一380V断路器1连接在模拟电网扰动的电源中的移相变压器的第三线圈上，当第一380V断路器1和第二380V断路器3接通时，380V电源4和三相晶闸管限压系统2与第三线圈接通，第三线圈的输入电压逐渐升高，使模拟电网扰动的电源中的直流环节的电容电压升高当电压升到设定值时，在断开第一380V断路器1和第二380V断路器3，使得380V电源4、三相晶闸管限压系统2和第三线圈断开，这时，模拟电网扰动的电源充电完成。本申请提供的装置解决了模拟电网扰动的电源由于采用电阻限流充电而造成电源充电电阻体积大的问题。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围由上面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。