軟起動裝置可控矽組件監測控制器的製作方法
2023-06-27 04:56:16
專利名稱：軟起動裝置可控矽組件監測控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及可控矽組件監測控制裝置，特別是一種軟起動裝置可控矽組件監測 控制器，具體是提出一種集可控矽門極脈衝分配與元件級動態監視於一體的軟起動裝置 可控矽組件監測控制器，主要應用於中、高壓軟起動裝置串聯元件門極觸發脈衝分配， 逐周波檢測串聯元件的工作狀態，保證串聯元件門極觸發一致性，避免因個別元件損壞 造成一組元件集體失效的連鎖反應出現，具有很高的應用價值與經濟價值。
背景技術：
在中、高壓大功率電機軟起動控制領域中，為解決高電壓等級下可控矽器件耐壓問 題，必須採用多個可控矽元件串聯。除採用動態與靜態相結合的均壓措施外，觸發脈衝 的一致性和元件級狀態監視非常重要。可控矽串聯組件中的任何一個元件失效，必然造 成同組其它元件過電壓，這種連鎖反應的最終結果為整個組件損壞，造成重大事故和經 濟損失。迄今為止，在中、高壓大功率電機軟起動控制領域中尚無相似背景技術以資參 考。
發明內容
本實用新型的目的在於提出一種軟起動裝置可控矽組件監測控制器，可以克服現有 技術的不足。本實用新型是一種集可控矽門極脈衝分配與元件級動態監視與一體控制電 路。該電路適合各種形式的上層觸發形式輸入，具有良好的控制適應性和實時性，節約 成本，降低設備製造的繁雜度，保證了觸發脈衝的前沿同時性，能夠動態識別可控矽元 件降容，並在本周波內迅速封鎖本組所有元件觸發脈衝，避免因個別元件損壞造成一組
元件集體失效的連鎖反應出現，具有很高的應用價值。
本實用新型提供的一種軟起動裝置可控矽組件監測控制器，主要包括 可控矽組件監測控制器，用於實現可控矽門極脈衝分配與元件級動態實時監視。 可控矽組件，用於解決單只可控矽器件耐壓不足而需要多隻矽管串聯在一起的主功
率單元。
觸發單元，用於可控矽元件觸發與矽管狀態實時檢測。 光收發器，用於將光電信號進行轉換的電路。 光纖，用於傳遞光信號的介質通道。
可控矽組件監測控制器通過光纖連接至觸發單元上的光收發器，觸發單元連接可控 矽組件中的門極控制端。所述的串聯可控矽組件1因工作電壓等級不同，由3組(6KV系統)、5組(10KV 系統)反並聯可控矽元件串聯組成。為描述方便及通用性，以n組(2《n《15)元件串 聯作為本實用新型所述的可控矽組件。
所述的觸發單元2與可控矽組件1內串聯元件數目相同，每一個觸發單元2具有與 可控矽組件監測控制器5聯絡的兩對光收發器3，並通過導線與可控矽組件1連接。
所述的軟起動裝置可控矽組件監測控制器5包括一個主觸發脈衝接收器10、 n個可 控矽狀態光接收器11、主觸發脈衝反相器12、 n個可控矽狀態的或非邏輯電路13及與邏 輯電路14、延時電路15、定時電路16及反相電路17、與邏輯電路18、脈衝寬度設定單 穩態觸發器19、驅動電路20、 n個觸發信號光發送電路21及狀態返回光發送電路22。 其連接關係是主觸發脈衝接收器10連接反相器12，反相器12的輸出與邏輯電路18 的第一個輸入端連接；n個可控矽狀態光接收器11連接或非邏輯電路13及與邏輯電路 14的n個輸入端，或非邏輯電路13的輸出連接延時電路15，延時電路15的輸出連接與 邏輯電路18的第二個輸入端；與邏輯電路18經脈衝寬度設定單穩態觸發器19後連接光 觸發脈衝輸出驅動電路20，驅動電路20的n路輸出連接觸發信號光發送電路21;可控 矽狀態監測定時電路16的兩個輸入端分別連接與邏輯電路14和主觸發脈衝反相器12的 輸出端，經反相電路17後連接狀態返回光發送電路22。
本實用新型軟起動裝置可控矽組件監測控制器的實現方法包括的步驟
可控矽組件監測控制器將來自上層控制的觸發命令整形並通過光纖傳送至觸發單 元；串聯可控矽組件的狀態經光纖輸入至可控矽組件監測控制器後進行邏輯運算，將邏 輯運算結果通過一根光纖傳送至上層控制，完成串聯可控矽組件的觸發脈衝分配與狀態 監測。
本實用新型軟起動裝置(6/10KV)可控矽組件監測控制器通過兩根主觸發信號光纖 與上層控制連接，接收來自上層控制的觸發命令；同時，可控矽組件監測控制器通過與 上層控制連接的一根狀態返回光纖將可控矽組件的狀態返回上層控制。可控矽組件監測 控制器通過兩根供電導線與交流電源連接。
本實用新型解決了一組可控矽元件串聯時門極觸發脈衝的一致性問題，通過實時監 測可控矽元件的工作狀態，解決了因單個元件失效而引起的同組其它串聯元件過壓燒毀， 導致一組元件全部失效的技術問題，可應用於任何基於可控矽串聯構成的中、高壓變流 設備中，具有通用性和經濟價值。
本實用新型提出的軟起動裝置可控矽組件監測控制器主要的有益效果如下
1) 該電路適合各種形式的上層觸發形式輸入，具有良好的控制適應性；
2) 通過與門極觸發脈衝同時標的逐周波元件狀態分析，識別組件中品質降低的元件， 具有良好的實時性；
3) 與上層控制連接的光纖根數少，節約成本，降低設備製造的繁雜度；
4) 串聯組件內各元件觸發脈衝一致性良好，保證了觸發脈衝的前沿同時性；5)能夠動態識別可控矽元件降容，並在本周波內迅速封鎖本組所有元件觸發脈衝， 避免因個別元件損壞造成一組元件集體失效的連鎖反應出現，具有很高的應用價值。
圖1為本實用新型所述軟起動裝置可控矽組件監測控制器的應用示意圖。 圖2為本實用新型所述軟起動裝置可控矽組件監測控制器的邏輯電路圖。
具體實施方式
如圖所示l串聯可控矽組件，2可控矽觸發單元，3光纖收發器，4多模態光纖，5 6/10KV軟起動裝置可控矽組件監測控制器，6主觸發信號多模態光纖，7狀態返回多模態 光纖，8供電導線，9未定義，IO主觸發脈衝接收器，ll可控矽狀態光接收器，12主觸 發脈衝反相器，13或非邏輯電路，14與邏輯電路，15延時電路，16定時電路，17反相 器，18與邏輯電路，19脈衝寬度設定單穩態觸發器，20驅動電路，21觸發信號光發送 器，22狀態返回光發送器。
參見圖l。由n組(2《n《15)元件串聯構成的串聯可控矽組件1，對於6KV系統， n=3;對於10KV系統，n=5。觸發單元2與可控矽組件1內串聯元件數目相同，每一個觸 發單元2具有與可控矽組件監測控制器5聯絡的兩對光收發器3，並通過導線與可控矽組 件1連接。串聯可控矽組件l中，每一組反並聯元件兩端的電壓接入觸發單元V1、 V2輸 入端，經變換通過光纖收發器3傳送至可控矽組件監測控制器5。同時，可控矽組件監測 控制器5通過光纖收發器3將觸發脈衝信號傳送至可控矽觸發單元2。
圖2描述了 6/10KV軟起動裝置可控矽組件監測控制器5完成狀態監測與脈衝分配的 邏輯關係。可控矽組件監測控制器5包括一個主觸發脈衝接收器10、 n個可控矽狀態光 接收器11、主觸發脈衝反相器12、 n個可控矽狀態的或非邏輯電路13及與邏輯電路14、 延時電路15、定時電路16及反相電路17、與邏輯電路18、脈衝寬度設定單穩態觸發器 19、驅動電路20、 n個觸發信號光發送電路21及狀態返回光發送電路22。其連接關係是 主觸發脈衝接收器10連接反相器12，反相器12的輸出與邏輯電路18的第一個輸入端連 接；n個可控矽狀態光接收器11連接或非邏輯電路13及與邏輯電路14的n個輸入端， 或非邏輯電路13的輸出連接延時電路15，延時電路15的輸出連接與邏輯電路18的第二 個輸入端；與邏輯電路18經脈衝寬度設定單穩態觸發器19後連接光觸發脈衝輸出驅動 電路20，驅動電路20的n路輸出連接觸發信號光發送電路21;可控矽狀態監測定時電 路16的兩個輸入端分別連接與邏輯電路14和主觸發脈衝反相器12的輸出端，經反相電 路17後連接狀態返回光發送電路22。
圖2中可控矽組件監測控制器5通過兩根主觸發信號多模態光纖6與上層控制連接， 接收來自上層控制的觸發命令；同時，可控矽組件監測控制器5通過與上層控制連接的 一根狀態返回多模態光纖7將可控矽組件1的狀態返回上層控制。可控矽組件監測控制器5通過兩根供電導線8與交流電源連接。
可控矽組件監測控制器5各部分電路的邏輯關係及功能的描述如下
參見圖2。每一觸發單元的可控矽狀態信號通過多模光纖4連接至可控矽狀態光接
收器ll，光接收器ll的數目與組件l內串聯元件數相同。當組件l可控矽正常時，光接
收器ll將輸出低電平返回信號。n個返回信號輸入至或非邏輯電路13。顯然，任何一隻 元件失效將使得或非邏輯電路13輸出呈現低電平。延時電路15接收或非邏輯電路13的 輸出信號，以濾除瞬間幹擾雜訊。
來自上層控制的主觸發脈衝經光接收器10和反相器12後輸出主脈衝觸發信號。主 脈衝觸發信號和延時電路15的輸出信號經邏輯電路18與運算後，作為單穩態觸發器19 的觸發脈衝。單穩態觸發器19的輸出經驅動電路20分配和放大後，由光發送器21通過 多模光纖傳送至對應的觸發單元，完成脈衝整形與脈衝分配。光發送器21的數目與組件 內串聯元件數相同。
顯然，任何一隻元件失效將使得延時電路15的輸出呈現低電平，立即封鎖單穩態觸 發器19的觸發脈衝。因此，通過可控矽逐周波狀態返回與觸發脈衝之間的邏輯運算，實 現了逐周波元件狀態分析，保證單只元件失效後本觸發周期內封鎖觸發脈衝，避免故障 蔓延。
在圖2中，光接收器11的輸出信號同時送入與邏輯運算電路14。從定時電路16不 難看出，只有在來自主脈衝觸發信號有效且邏輯運算電路14輸出為低電平時，由恆流線 性充電實現的定時方有效。與邏輯運算電路14輸出為低電平的條件是至少有一個光接收 器ll的輸出為低電平，即其對應的可控矽元件兩端存在電壓。這就是說，主脈衝觸發信 號有效期間因延時電路15輸出封鎖了單穩態觸發器19的觸發脈衝，可控矽元件未能正 常開通，從而識別出可控矽失效狀態。
定時電路16的輸出經反相驅動器17驅動光發送器22，將可控矽失效狀態信號返回 上層控制。
權利要求1、 一種軟起動裝置可控矽組件監測控制器，其特徵在於主要包括 可控矽組件監測控制器，用於實現可控矽門極脈衝分配與元件級動態實時監視； 可控矽組件，用於解決單只可控矽器件耐壓不足而需多隻矽管串聯在一起的主功率單元；觸發單元，用於可控矽元件觸發與矽管狀態實時檢測； 光收發器，用於將光電信號進行轉換的電路； 光纖，用於傳遞光信號的介質通道；可控矽組件監測控制器通過光纖連接至觸發單元上的光收發器，觸發單元連接可控 矽組件中的門極控制端。
2、 根據權利要求1所述的控制器，其特徵在於所述的串聯可控矽組件由n組可控矽 元件串聯組成，其中2《n《15。
3、 根據權利要求2所述的控制器，其特徵在於它是6KV控制器，n=3。
4、 根據權利要求2所述的控制器，其特徵在於它是10KV控制器，n=5。
5、 根據權利要求1所述的控制器，其特徵在於所述的每一個觸發單元具有與可控矽 組件監測控制器聯絡的兩對光收發器，並通過導線與可控矽組件連接。
6、 根據權利要求1所述的控制器，其特徵在於所述的軟起動裝置可控矽組件監測控 制器包括一個主觸發脈衝接收器(10) 、 n個可控矽狀態光接收器(11)、主觸發脈衝 反相器(12) 、 n個可控矽狀態的或非邏輯電路(13)及與邏輯電路(14)、延時電路(15)、 定時電路(16)及反相電路(17)、與邏輯電路(18)、脈衝寬度設定單穩態觸發器(19)、 驅動電路(20) 、 n個觸發信號光發送電路(21)及狀態返回光發送電路(22)。其連接 關係是主觸發脈衝接收器(10)連接反相器(12)，反相器(12)的輸出與邏輯電路(18)的第一個輸入端連接；n個可控矽狀態光接收器(11)連接或非邏輯電路(13)及 與邏輯電路(14)的n個輸入端，或非邏輯電路(13)的輸出連接延時電路(15)，延 時電路(15)的輸出連接與邏輯電路(18)的第二個輸入端；與邏輯電路(18)經脈衝 寬度設定單穩態觸發器(19)後連接光觸發脈衝輸出驅動電路(20)，驅動電路(20) 的n路輸出連接觸發信號光發送電路(21);可控矽狀態監測定時電路(16)的兩個輸 入端分別連接與邏輯電路(14)和主觸發脈衝反相器(12)的輸出，經反相電路(17) 後連接狀態返回光發送電路(22)。
專利摘要本實用新型涉及一種集可控矽門極脈衝分配與元件級動態監視於一體的軟起動裝置可控矽組件監測控制器，主要包括可控矽組件監測控制器，可控矽組件，觸發單元，光收發器，光纖。本實用新型解決了一組可控矽元件串聯時門極觸發脈衝的一致性問題，並通過實時監測可控矽元件的工作狀態，解決了因單個元件失效而引起的同組其它串聯元件過壓燒毀，導致一組元件全部失效的技術問題。應用於中、高壓軟起動裝置串聯元件門極觸發脈衝分配，逐周波檢測串聯元件的工作狀態，保證串聯元件門極觸發一致性，避免因個別元件損壞造成一組元件集體失效的連鎖反應出現，具有很高的應用價值與經濟價值。
文檔編號H02P1/28GK201156704SQ20082007388
公開日2008年11月26日 申請日期2008年2月20日 優先權日2008年2月20日
發明者劉子胥, 張福民, 李佔凱 申請人:河北工業大學