基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力系統(tǒng)無功補償電路，具體涉及基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]由于電容器兩端的電壓發(fā)生突變，會產(chǎn)生涌流及一系列諧波。在當(dāng)前基于雙向可控硅調(diào)容式(TSC)消弧線圈的觸發(fā)電路中，通過串聯(lián)電抗器來抑制電容器投切時刻的涌流及諧波的方法，即在系統(tǒng)投切電容器調(diào)諧的時刻，通過串聯(lián)電抗器提高電抗率來抑制電容器產(chǎn)生的涌流及相應(yīng)的諧波，使消弧線圈補償投切電容的容量相應(yīng)下降，這種補償方法的裝置成本高，噪音大，占用體積空間大，同時，調(diào)諧補償裝置需要再次對同一個電容器進行投切，設(shè)置放電等待時間，一般等待時間為3?5min。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，通過系統(tǒng)在調(diào)諧過程中對電容器的投切，使電容器兩端的電壓在系統(tǒng)調(diào)諧過程中保持不變，完成系統(tǒng)調(diào)諧過渡過程，能夠使成本降低的基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0005]包括用于獲取雙向可控硅開關(guān)兩端電壓信號的輸入端，以及向雙向可控硅發(fā)送過零觸發(fā)信號的輸出端；
[0006]所述的輸入端與輸出端之間依次設(shè)置有:
[0007]用于對可控硅兩端電壓信號進行全波整流的橋式電路；
[0008]用于將電壓信號反饋到裝置CPU的第一光耦；
[0009]用于對可控硅兩端電壓信號進行電平變換，產(chǎn)生對應(yīng)初步過零脈沖信號的第二光親;
[0010]用于產(chǎn)生可控硅過零點觸發(fā)信號的比較放大器；
[0011]用于將過零點觸發(fā)信號與調(diào)諧過程CPU發(fā)出的電容器投切觸發(fā)信號相與的門元件；
[0012]用于產(chǎn)生雙向可控硅過零觸發(fā)驅(qū)動信號的驅(qū)動器。
[0013]所述的輸入雙向可控硅開關(guān)兩端電壓信號與調(diào)諧電源信號保持同步。
[0014]所述的輸入端與橋式電路之間設(shè)置有用于對雙向可控硅開關(guān)兩端電壓信號分別進行衰減的第一電阻與第二電阻。
[0015]所述的橋式電路后端設(shè)置有用于進行高頻濾波的電容。
[0016]所述的第一光耦前端設(shè)置有防止光耦反向擊穿及保證反向?qū)ɡm(xù)流的二極管。
[0017]所述的比較放大器前端設(shè)置有用于改變可控硅過零點觸發(fā)脈沖占空比的調(diào)整電阻。
[0018]所述的比較放大器選用AR8541AR、AR8542AR或AR8544AR。
[0019]所述的驅(qū)動器米用M0C3021可控娃輸出驅(qū)動光親；所述的第一光親與第二光f禹米用TLP281光耦。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型在雙向可控硅開關(guān)兩端的電壓過零點產(chǎn)生觸發(fā)信號，使可控硅開關(guān)導(dǎo)通，通過在系統(tǒng)調(diào)諧過程中投切電容器，使電容器兩端的電壓保持不變，能夠穩(wěn)定完成系統(tǒng)的調(diào)諧過渡過程，抑制了投切產(chǎn)生的涌流及諧波，不需要串聯(lián)電抗器，也不受系統(tǒng)調(diào)諧過程中投切放電等待時間的限制，投切時間間隔不超過一個工頻信號周期，能夠達到電力系統(tǒng)自動跟蹤并實時調(diào)諧補償?shù)哪康模瑵M足小電流選線的應(yīng)用，簡化了調(diào)諧裝置，能使成本降低。
[0021]進一步的，本實用新型通過第一電阻與第二電阻的衰減，使輸入雙向可控硅開關(guān)兩端的電壓信號與調(diào)諧電源信號保持同步。
[0022]進一步的，本實用新型橋式電路后端設(shè)置有用于進行高頻濾波的電容，能夠有效的剔除光耦的誤導(dǎo)通。
[0023]進一步的，本實用新型第一光耦前端設(shè)置有防止光耦反向擊穿并保證反向?qū)ɡm(xù)流的二極管，使得電路過零點的電壓信號能夠可靠獲取。
【附圖說明】
[0024]圖1本實用新型的電路連接示意圖；
[0025]圖2本實用新型線路各部分測試波形圖；
[0026]附圖中:KK、KK-雙向可控硅開關(guān)的電壓采集接線端；G11.第一輸出端；G12.第二輸出端；D300.橋式電路；U300A.第一光耦；U300B.第二光耦；U301.比較放大器；U302.門元件；U303.驅(qū)動器；R300.第一電阻；R301.第二電阻；C300.電容；D301.二極管；R306.調(diào)整電阻。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0028]參見圖1，本實用新型的接線端子信號說明:正輸入端KK1+、負輸入端KKl-取自雙向可控硅BTSC兩端Tl、T2的電壓信號，雙向可控硅過零觸發(fā)驅(qū)動信號經(jīng)第一輸出端G11、第二輸出端G12送至雙向可控硅的觸發(fā)信號端G1、G2 ；DIN1為雙向可控硅工作狀態(tài)的反饋信號，直接送至裝置CPU的I/O引腳，DOUl來自CPU的投切信號，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，投切電容器裝置。
[0029]本實用新型信號的生成過程說明:
[0030]I)可控硅開關(guān)兩端電壓波形的獲取及整流:通過正輸入端KK+、負輸入端KK-獲取可控硅開關(guān)兩端的電壓信號，通過電阻第一電阻R300、第二電阻R301衰減，進入橋式電路D300進行全波整流。通過橋電路產(chǎn)生的波形如圖2中a波形所示。
[0031]2)可控硅開關(guān)改造狀態(tài)的反饋:通過第一光耦U300A進行隔離，經(jīng)過磁珠BLM21A601R吸收系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻信號，將雙向可控硅開關(guān)兩端的電壓信號DINl反饋到裝置CPU，其波形如圖2中的b波形所示，當(dāng)DINl兩端有高電平脈沖時，可控硅開關(guān)處于斷開狀態(tài)；當(dāng)其沒有高電平時，可控硅開關(guān)處于閉合狀態(tài)。電容C300實現(xiàn)對回來的高頻信號進行濾波，二極管D301保護光耦反向擊穿。
[0032]3)過零點信號的產(chǎn)生:可控硅開關(guān)兩端的信號通過第二光耦U300B進行電平變換，產(chǎn)生相對應(yīng)的初步過零脈沖信號，如圖2中的c波形所示，并從EOl點輸出，該信號通過電阻R307進入比較放大器U301的同相輸入端，與反向輸入端的信號進行比較，產(chǎn)生可控硅過零點觸發(fā)信號，其輸出的過零點信號波形如圖2中的d波形所示，根據(jù)需要調(diào)節(jié)調(diào)整電阻R306的阻值，能夠改變過零觸發(fā)脈沖的占空比。
[0033]4)輸出驅(qū)動觸發(fā)信號:從比較放大器U301輸出的過零點信號與調(diào)諧裝置發(fā)出的觸發(fā)信號經(jīng)過與門元件U302相與，在驅(qū)動器U303的作用下，產(chǎn)生雙向可控硅過零觸發(fā)驅(qū)動信號。
[0034]本實用新型的工作原理說明:
[0035]基于TSC雙向可控硅過零點觸發(fā)，就是希望在電容器投切的時刻，保證電容器兩端的電壓不發(fā)生突變，使電容器在投切過程中平穩(wěn)過渡，為保證該觸發(fā)電路的可靠工作，本實用新型在電路中進行了相應(yīng)的保護措施:
[0036]I)可控硅觸發(fā)信號的同步:如圖2所示，在本實用新型電路中，通過使可控硅開關(guān)兩端的電壓信號經(jīng)第一電阻R300、第二電阻R301進行衰減，使其產(chǎn)生的小信號與調(diào)諧回路的電源信號保持同步。
[0037]2)隔離驅(qū)動:本實用新型電路中，通過全波整流獲取開關(guān)兩端的電壓零點信號，該信號經(jīng)過光耦隔離，電平變換，產(chǎn)生穩(wěn)定的電平的反饋信號及比較信號，剔除了光耦的誤導(dǎo)通，該電路通過電容C300完成高頻濾波，通過二極管D301避免光耦的過電壓擊穿，保證光耦反向?qū)ǖ睦m(xù)流可能性，使得電路過零點能夠可靠獲取。
[0038]3)通過比較放大器U301產(chǎn)生過零點信號:本實用新型電路中，比較放大器U301選用AR8541AR或AR8542AR或AR8544AR通用COMS，具有IMHz帶寬，每個放大器的功耗僅為45uA，額定溫度范圍為-400 °C至1250 °C，供電電源采用單電源供電，供電范圍為2.7V至5V。
[0039]4)采樣信號的獲取:在該電路中，采集可控硅開關(guān)兩端的電壓信號，通過信號過零點觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，使得開關(guān)所帶的負載電容器在開關(guān)導(dǎo)通過程中完成電容器的投切，電容器投切時兩端電壓不突變，屬于穩(wěn)定過渡的過程；此時投切產(chǎn)生的涌流即沖擊電流為零，抑制了投切產(chǎn)生的涌流及諧波，對電力系統(tǒng)自動跟蹤消弧線圈補償調(diào)諧來說，能夠滿足調(diào)諧補償?shù)膶崟r性，本實用新型基于TSC調(diào)容式消弧線圈補償裝置的調(diào)諧過程去除了電抗器，沒有了電容器投切過程中的投切時間(3?1min)限制，其投切時間間隔不超過一個工頻信號周期。
【主權(quán)項】
1.一種基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路，其特征在于，包括用于獲取雙向可控硅開關(guān)兩端電壓信號的輸入端，以及向雙向可控硅發(fā)送過零觸發(fā)信號的輸出端； 所述的輸入端與輸出端之間依次設(shè)置有: 用于對可控硅兩端電壓信號進行全波整流的橋式電路(D300); 用于將電壓信號反饋到裝置CPU的第一光耦(U300A); 用于對可控硅兩端電壓信號進行電平變換，產(chǎn)生對應(yīng)初步過零脈沖信號的第二光耦(U300B)； 用于產(chǎn)生可控硅過零點觸發(fā)信號的比較放大器(U301); 用于將過零點觸發(fā)信號與調(diào)諧過程CPU發(fā)出的電容器投切觸發(fā)信號相與的門元件(U302)； 用于產(chǎn)生雙向可控硅過零觸發(fā)驅(qū)動信號的驅(qū)動器(U303)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路，其特征在于:所述的輸入雙向可控硅開關(guān)兩端電壓信號與調(diào)諧電源信號保持同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路，其特征在于:所述的輸入端與橋式電路(D300)之間設(shè)置有用于對雙向可控硅開關(guān)兩端電壓信號分別進行衰減的第一電阻(R300)與第二電阻(R301)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路，其特征在于:所述的橋式電路(D300)后端設(shè)置有用于進行高頻濾波的電容(C300)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路，其特征在于:所述的第一光耦(U300A)前端設(shè)置有防止光耦反向擊穿及保證反向?qū)ɡm(xù)流的二極管(D301)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路，其特征在于:所述的比較放大器(U301)前端設(shè)置有用于改變可控硅過零點觸發(fā)脈沖占空比的調(diào)整電阻(R306)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路，其特征在于:所述的比較放大器(U301)選用 AR8541AR、AR8542AR 或 AR8544AR。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路，其特征在于:所述的驅(qū)動器(U303)采用M0C3021可控硅輸出驅(qū)動光耦；所述的第一光耦(U300A)與第二光耦(U300B)采用 TLP281 光耦。
【專利摘要】一種基于雙向可控硅的過零觸發(fā)電路，包括用于獲取可控硅開關(guān)兩端電壓信號的輸入端以及向可控硅發(fā)送過零觸發(fā)信號的輸出端；輸入端與輸出端之間依次設(shè)置有：用于對可控硅兩端電壓信號進行全波整流的橋式電路；用于將電壓信號反饋到裝置CPU的第一光耦；用于對可控硅兩端電壓信號進行電平變換，產(chǎn)生對應(yīng)初步過零脈沖信號的第二光耦；用于產(chǎn)生可控硅過零點觸發(fā)信號的比較放大器；用于將過零點觸發(fā)信號與調(diào)諧過程CPU發(fā)出的電容器投切觸發(fā)信號相與的門元件；用于產(chǎn)生可控硅過零觸發(fā)驅(qū)動信號的驅(qū)動器。本實用新型在雙向可控硅開關(guān)兩端的電壓過零點產(chǎn)生觸發(fā)信號使可控硅開關(guān)導(dǎo)通，通過在系統(tǒng)調(diào)諧過程中投切電容器，能夠穩(wěn)定完成系統(tǒng)的調(diào)諧過渡過程。
【IPC分類】H02J3-18
【公開號】CN204290331
【申請?zhí)枴緾N201420800944
【發(fā)明人】王憨鷹, 李陽, 張秋艷, 馮宗君, 付佩琪, 王志軍
【申請人】榆林學(xué)院
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月16日