高可靠性補償電抗器的製造方法
2023-05-15 20:57:36 3
高可靠性補償電抗器的製造方法
【專利摘要】本發明公開一種高可靠性補償電抗器，其連接市電的電源模塊，用於接收來自電網的電能；取能模塊包括串聯的第一穩壓管、第二穩壓管，此第一穩壓管將來自所述電源模塊的直流電壓轉化為12V電壓；連接到光電接口模塊的控制器，用於根據電網中無功量調整所述電抗器投切角度；連接到所述晶閘管門極的觸發模塊，將同步電流信號放大轉換為驅動晶閘管門極的電流脈衝；觸發反饋模塊，用於採集所述晶閘管兩端的電壓和門極電壓從而生成電壓狀態反饋信號；一用於指示觸發狀態的第3發光二極體與第7電阻串聯後連接到第2二極體和第3二極體的連接點。本發明可將晶閘管方便進行實時監控和保護，且具有觸發精確、穩定性好、功耗小，克服了主電路中的大電流，具有一定的抗幹擾性能。
【專利說明】高可靠性補償電抗器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高可靠性補償電抗器，屬於電抗器【技術領域】。
【背景技術】
[0002]由於我國能源與負荷分布的不均衡性，電網中的動態無功功率支撐問題日顯突出，電能輸送能力受到限制。同時由於大容量單相負載和不平衡負載的大量使用，電網的三相不平衡問題也日顯突出。為治理上述問題，在電力系統中引入無功補償裝置進行無功補償，磁控電抗器(MCR)是常用的一直，其在動態無功支撐、治理電網三相不平衡方面發揮了重要的作用。和有源設備相比，它在穩定性和補償容量方面有著巨大的優勢。其中，晶閘管的可靠觸發是整個裝置的關鍵技術之一。目前常用的晶閘管觸發方式有電磁觸發方式、光電觸發方式與光觸發方式。傳統的電磁觸發方式無法實時監控晶閘管的觸發狀態，對實際的觸發情況無法實時準確掌握，不便於實現觸發的準確性及對晶閘管的保護。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種高可靠性補償電抗器，該磁控電抗器方便進行實時監控和保護，且具有觸發精確、穩定性好、功耗小，克服了主電路中的大電流，具有一定的抗幹擾性能。
[0004]為達到上述目的，本發明採用的技術方案是:一種高可靠性補償電抗器，所述磁控電抗器包括電抗器和用於控制電抗器投切角度的晶閘管；
還包括:連接市電的電源模塊，用於接收來自電網的電能，其包括變壓器和第I 二極體，所述變壓器將來自市電的電壓降壓後再經所述第I二極體去除正半周獲得直流電壓；取能模塊，所述取能模塊包括串聯的第一穩壓管、第二穩壓管，此第一穩壓管將來自所述電源模塊的直流電壓轉化為12V電壓，所述第二穩壓管將來自第一穩壓管的12V電壓轉化為5V電壓，所述第一穩壓管和第二穩壓管的接點作為用於給第I三極體和第2 二極體供電的第一輸出端，第二穩壓管遠離第一穩壓管的一端作為用於給第3三極體和光電接口模塊供電的第二輸出端；
光電接口模塊，其包括光接收電路單元和光發射電路單元，光接收電路單元用於將接來自控制器的光脈衝信號轉化為同步電流信號；光發射電路單元用於將來自觸發反饋模塊的電壓狀態反饋信號轉化為光信號傳輸給所述控制器；
連接到光電接口模塊的控制器，用於根據電網中無功量調整所述電抗器投切角度；連接到所述晶閘管門極的觸發模塊，將同步電流信號放大轉換為驅動晶閘管門極的電流脈衝，其包括串聯的由第2三極體、第3三極體組成的前級放大電路和由第I三極體、第
2二極體和第3 二極體串聯組成的後級放大電路，所述第2三極體、第3三極體各自的基極分別經第4電阻和第3電阻連接到所述取能模塊的第二輸出端，所述第2 二極體負極和第
3二極體負極的連接點連接到所述晶閘管門極，來自光電接口模塊的同步電流信號通過第3三極體基極驅動其導通後依次驅動第2三極體、第I三極體導通，從而通過第2 二極體和第3 二極體的連接點輸出用於控制電抗器投切角度的同步觸發信號進入晶閘管門級；觸發反饋模塊，用於採集所述晶閘管兩端的電壓和門極電壓從而生成電壓狀態反饋信號；一保護觸發模塊位於所述觸發反饋模塊和晶閘管之間，根據來自觸發反饋模塊電壓狀態反饋信號調整所述晶閘管工作狀態；一用於指示觸發狀態的第3發光二極體與第7電阻串聯後連接到第2 二極體和第3 二極體的連接點。
[0005]上述技術方案中進一步改進方案如下:
1、上述方案中，一第I電容與所述變壓器並聯，用於濾除交流幹擾。
[0006]2、上述方案中，所述第一輸出端與接地之間跨接有第2電容，第二輸出端與接地之間跨接有第3電容。
[0007]由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果:
本發明高可靠性補償電抗器，其通過採集晶閘管兩端的電壓和門極電壓進行比較，若晶閘管兩端電壓大於其額定電壓，並且通過門極電壓判斷晶閘管未導通，此時，保護觸發電路將產生觸發信號，強制晶閘管導通以保護晶閘管，防止其被過壓擊穿；其次，其位於電網高電位側，晶閘管門極和光電接口模塊設有觸發模塊，使用光纖完成信號傳輸與高低電位的隔離，無論在脈衝質量還是隔離性能上都優於電磁觸發方式的設備；再次，本發明電路設計能從設備一次側取得穩定、紋波小的工作電源，在比較惡劣的電磁環境中，克服了主電路中的大電流、晶閘管的開斷對電路造成的強電磁幹擾，具有一定的抗幹擾性能；再次，本發明磁控電抗器，其由第I電阻和第I發光二極體串聯的支路與所述第2電容並聯，由第2電阻和第2發光二極體串聯的支路與所述第3電容並聯，用於指示觸發狀態的第3發光二極體與第7電阻串聯後連接到第2 二極體和第3 二極體的連接點；來實現晶閘管模塊的觸發，保證觸發準確、及時和同步。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]附圖1為實施本發明高可靠性補償電抗器結構原理圖；
附圖2為實施本發明電源模塊電路圖；
附圖3為實施本發明取能模塊電路圖；
附圖4為實施本發明觸發模塊電路圖。
[0009]以上附圖中:1、電抗器；2、晶閘管；3、電源模塊；4、取能模塊；5、光電接口模塊；51、光接收電路單元；52、光發射電路單元；6、控制器；7、觸發模塊；8、觸發反饋模塊；9、保護觸發模塊。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述:
實施例:一種高可靠性補償電抗器，如附圖1~4所示，所述磁控電抗器包括電抗器I和用於控制電抗器I投切角度的晶閘管2 ；
還包括:連接市電的電源模塊3，用於接收來自電網的電能，其包括變壓器Tl和第I 二極體D1，所述變壓器Tl將來自市電的電壓降壓後再經所述第I 二極體Dl去除正半周獲得直流電壓，；
取能模塊4，所述取能模塊4包括串聯的第一穩壓管U1、第二穩壓管U2，此第一穩壓管Ul將來自所述電源模塊3的直流電壓轉化為12V電壓，所述第二穩壓管U2將來自第一穩壓管Ul的12V電壓轉化為5V電壓，所述第一穩壓管Ul和第二穩壓管U2的接點作為用於給第I三極體Q1、第2 二極體D2供電的第一輸出端,第二穩壓管U2遠離第一穩壓管Ul的一端作為用於給第3三極體Q3、光電接口模塊供電的第二輸出端；
光電接口模塊5，其包括光接收電路單元51和光發射電路單元52，光接收電路單元51用於將接來自控制器6的光脈衝信號轉化為同步電流信號；光發射電路單元52用於將來自觸發反饋模塊的電壓狀態反饋信號轉化為光信號傳輸給所述控制器6 ；
連接到光電接口模塊5的控制器6，用於根據電網中無功量調整所述電抗器I投切角度；
連接到所述晶閘管2門極的觸發模塊7，將同步電流信號放大轉換為驅動晶閘管2門極的電流脈衝，其包括串聯的由第2三極體Q2、第3三極體Q3組成的前級放大電路和由第I三極體Q1、第2 二極體D2和第3 二極體D3串聯組成的後級放大電路，所述第2三極體Q2、第3三極體Q3各自的基極分別經第4電阻R4和第3電阻R3連接到所述取能模塊4的第二輸出端，所述第2 二極體D2負極和第3 二極體D3負極的連接點連接到所述述晶閘管2門極，來自光電接口模塊5的同步電流信號通過第3三極體Q3基極驅動其導通後依次驅動第2三極體Q2、第I三極體Ql導通，從而通過第2 二極體D2和第3 二極體D3的連接點輸出用於控制電抗器I投切角度的同步觸發信號進入晶閘管2門級；
觸發反饋模塊8，用於採集所述晶閘管2兩端的電壓和門極電壓從而生成電壓狀態反饋信號。
[0011]一保護觸發模塊9位於所述觸發反饋模塊8和晶閘管2之間，根據來自觸發反饋模塊8電壓狀態反饋信號調整所述晶閘管2工作狀態；
一第丨電容C1與所述變壓器Tl並聯，用於濾除交流幹擾。
[0012]上述第一輸出端與接地之間跨接有第2電容C2，第二輸出端與接地之間跨接有第3電容C3。
[0013]一由第I電阻和第I發光二極體LEDl串聯的支路與所述第2電容C2並聯，由第2電阻和第2發光二極體LED2串聯的支路與所述第3電容C3並聯。
[0014]一用於指示觸發狀態的第3發光二極體LED3與第7電阻R7串聯後連接到第2 二極體D2和第3 二極體D3的連接點。
[0015]本實施例電網無功補償裝置工作過程如下。
[0016]採用先進的可監控的光電觸發方式。採用光電觸發並可實時監控晶閘管開通狀態，反饋回控制系統進行更良好的監控和保護。本實施例的實現主要有以下技術難點:
1.晶閘管觸發板為實現有效隔離需要從設備一次側取得工作電源；2.本實施例可實時監控MCR閥組晶閘管的觸發狀態，並反饋回控系統，實現更加精確安全的觸發；3.保護觸發電路可在晶閘管未導通狀態承受過壓時，強制觸發其導通以保護晶閘管。
[0017]所述適用磁控電抗器(MCR)型無功補償器的可監控觸發板包括取能模塊、光電模塊、觸發模塊、觸發反饋電路和觸發保護電路。
[0018]1.本實施例磁控電抗器MCR的可監控觸發板在運行中，取能模塊從高電位側取得系統工作所需工作電源；
2.通過光電模塊的接收部分接收來自控制系統光纖通道的光信號，並將其轉化為電信號進入觸發模塊中；同時觸發反饋電路送來的信號，經過光電模塊的光發射部分，將其轉化為光信號送回控制系統，實現對晶閘管觸發狀態的監控；
3.通過後續觸發模塊中的電路將弱脈衝信號放大轉換為滿足觸發要求的電流脈衝，輸出到晶閘管的門級來觸發晶閘管閥組；
4.保護觸發電路通過採集晶閘管兩端的電壓和門極電壓進行比較，若晶閘管兩端電壓大於其額定電壓，並且通過門極電壓判斷晶閘管未導通，此時，保護觸發電路將產生觸發信號，強制晶閘管導通以保護晶閘管，防止其被過壓擊穿；
由於採用了以上技術方案，本實施例的有益效果是:(1)電路板本身工作電流小，功耗低，對主電路工作基本無影響；(2)由於採用了保護觸發電路可保護晶閘管，防止其被過壓擊穿；(3)由於採用了光電觸發方式實現了觸發信號的同步性、準確性和及時性；(4)由於採用了觸發反饋電路，可將晶閘管觸發狀態返回控制系統，方便進行實時監控和保護；(5)成本低，硬體電路簡單，易於實現。
[0019]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種高可靠性補償電抗器，所述磁控電抗器包括電抗器(1)和用於控制電抗器(1)投切角度的晶閘管(2)，其特徵在於: 還包括:連接市電的電源模塊(3)，用於接收來自電網的電能，其包括變壓器和第1 二極體，所述變壓器將來自市電的電壓降壓後再經所述第1二極體去除正半周獲得直流電壓； 取能模塊(4)，所述取能模塊(4)包括串聯的第一穩壓管、第二穩壓管，此第一穩壓管將來自所述電源模塊(3)的直流電壓轉化為12V電壓，所述第二穩壓管將來自第一穩壓管的12V電壓轉化為5V電壓，所述第一穩壓管和第二穩壓管的接點作為用於給第1三極體和第2 二極體供電的第一輸出端，第二穩壓管遠離第一穩壓管的一端作為用於給第3三極體和光電接口模塊供電的第二輸出端； 光電接口模塊(5)，其包括光接收電路單元(51)和光發射電路單元(52)，光接收電路單元(51)用於將接來自控制器(6)的光脈衝信號轉化為同步電流信號；光發射電路單元(52)用於將來自觸發反饋模塊的電壓狀態反饋信號轉化為光信號傳輸給所述控制器(6)； 連接到光電接口模塊(5 )的控制器(6 )，用於根據電網中無功量調整所述電抗器(1)投切角度；連接到所述晶閘管(2)門極的觸發模塊(7)，將同步電流信號放大轉換為驅動晶閘管(2)門極的電流脈衝，其包括串聯的由第2三極體、第3三極體組成的前級放大電路和由第1三極體、第2 二極體和第3 二極體串聯組成的後級放大電路，所述第2三極體、第3三極體各自的基極分別經第4電阻和第3電阻連接到所述取能模塊(4)的第二輸出端，所述第2二極體負極和第3 二極體負極的連接點連接到所述晶閘管(2)門極，來自光電接口模塊(5)的同步電流信號通過第3三極體基極驅動其導通後依次驅動第2三極體、第1三極體導通，從而通過第2 二極體和第3 二極體的連接點輸出用於控制電抗器(1)投切角度的同步觸發信號進入晶閘管(2)門級； 觸發反饋模塊(8)，用於採集所述晶閘管(2)兩端的電壓和門極電壓從而生成電壓狀態反饋信號；一保護觸發模塊(9)位於所述觸發反饋模塊(8)和晶閘管(2)之間，根據來自觸發反饋模塊(8)電壓狀態反饋信號調整所述晶閘管(2)工作狀態；一用於指示觸發狀態的第3發光二極體與第7電阻串聯後連接到第2 二極體和第3 二極體的連接點。
2.根據權利要求1所述的高可靠性補償電抗器，其特徵在於:一第1電容與所述變壓器並聯，用於濾除交流幹擾。
3.根據權利要求1所述的高可靠性補償電抗器，其特徵在於:所述第一輸出端與接地之間跨接有第2電容，第二輸出端與接地之間跨接有第3電容。
【文檔編號】H02J3/18GK104466975SQ201410578293
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年1月23日 優先權日:2013年1月23日
【發明者】李寧, 費遠鵬, 劉輝 申請人:蘇州工業園區和順電氣股份有限公司