CN104505842B - 基于双向可控硅的过零触发电路 - Google Patents

基于双向可控硅的过零触发电路 Download PDF

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Abstract

一种基于双向可控硅的过零触发电路，包括用于获取可控硅开关两端电压信号的输入端，以及向可控硅发送过零触发信号的输出端；输入端与输出端之间依次设置有：用于对可控硅两端电压信号进行全波整流的桥式电路；用于将电压信号反馈到装置CPU的第一光耦；用于对可控硅两端电压信号进行电平变换，产生对应初步过零脉冲信号的第二光耦；用于产生可控硅过零点触发信号的比较放大器；用于将过零点触发信号与调谐过程CPU发出的电容器投切触发信号相与的门元件；用于产生可控硅过零触发驱动信号的驱动器。本发明在双向可控硅开关两端的电压过零点产生触发信号使可控硅开关导通，通过在***调谐过程中投切电容器，能够稳定完成***的调谐过渡过程。

Description

基于双向可控硅的过零触发电路
技术领域
本发明涉及电力***无功补偿电路，具体涉及基于双向可控硅的过零触发电路。
背景技术
由于电容器两端的电压发生突变，会产生涌流及一系列谐波。在当前基于双向可控硅调容式(TSC)消弧线圈的触发电路中，通过串联电抗器来抑制电容器投切时刻的涌流及谐波的方法，即在***投切电容器调谐的时刻，通过串联电抗器提高电抗率来抑制电容器产生的涌流及相应的谐波，使消弧线圈补偿投切电容的容量相应下降，这种补偿方法的装置成本高，噪音大，占用体积空间大，同时，调谐补偿装置需要再次对同一个电容器进行投切，设置放电等待时间，一般等待时间为3～5min。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种结构简单，通过***在调谐过程中对电容器的投切，使电容器两端的电压在***调谐过程中保持不变，完成***调谐过渡过程，能够使成本降低的基于双向可控硅的过零触发电路。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括用于获取双向可控硅开关两端电压信号的输入端，以及向双向可控硅发送过零触发信号的输出端；
所述的输入端与输出端之间依次设置有：
用于对可控硅两端电压信号进行全波整流的桥式电路；
用于将电压信号反馈到装置CPU的第一光耦；
用于对可控硅两端电压信号进行电平变换，产生对应初步过零脉冲信号的第二光耦；
用于产生可控硅过零点触发信号的比较放大器；
用于将过零点触发信号与调谐过程CPU发出的电容器投切触发信号相与的门元件；
用于产生双向可控硅过零触发驱动信号的驱动器。
所述的输入双向可控硅开关两端电压信号与调谐电源信号保持同步。
所述的输入端与桥式电路之间设置有用于对双向可控硅开关两端电压信号分别进行衰减的第一电阻与第二电阻。
所述的桥式电路后端设置有用于进行高频滤波的电容。
所述的第一光耦前端设置有防止光耦反向击穿及保证反向导通续流的二极管。
所述的比较放大器前端设置有用于改变可控硅过零点触发脉冲占空比的调整电阻。
所述的比较放大器选用AR8541AR、AR8542AR或AR8544AR。
所述的驱动器采用MOC3021可控硅输出驱动光耦；所述的第一光耦与第二光耦采用TLP281光耦。
与现有技术相比，本发明在双向可控硅开关两端的电压过零点产生触发信号，使可控硅开关导通，通过在***调谐过程中投切电容器，使电容器两端的电压保持不变，能够稳定完成***的调谐过渡过程，抑制了投切产生的涌流及谐波，不需要串联电抗器，也不受***调谐过程中投切放电等待时间的限制，投切时间间隔不超过一个工频信号周期，能够达到电力***自动跟踪并实时调谐补偿的目的，满足小电流选线的应用，简化了调谐装置，能够使成本降低。
进一步的，本发明通过第一电阻与第二电阻的衰减，使输入双向可控硅开关两端的电压信号与调谐电源信号保持同步。
进一步的，本发明桥式电路后端设置有用于进行高频滤波的电容，能够有效的剔除光耦的误导通。
进一步的，本发明第一光耦前端设置有防止光耦反向击穿并保证反向导通续流的二极管，使得电路过零点的电压信号能够可靠获取。
附图说明
图1本发明的电路连接示意图；
图2本发明线路各部分测试波形图；
附图中：KK、KK-双向可控硅开关的电压采集接线端；G11.第一输出端；G12.第二输出端；D300.桥式电路；U300A.第一光耦；U300B.第二光耦；U301.比较放大器；U302.门元件；U303.驱动器；R300.第一电阻；R301.第二电阻；C300.电容；D301.二极管；R306.调整电阻。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，本发明的接线端子信号说明：正输入端KK1+、负输入端KK1-取自双向可控硅BTSC两端T1、T2的电压信号，双向可控硅过零触发驱动信号经第一输出端G11、第二输出端G12送至双向可控硅的触发信号端G1、G2；DIN1为双向可控硅工作状态的反馈信号，直接送至装置CPU的I/O引脚，DOU1来自CPU的投切信号，触发可控硅导通，投切电容器装置。
本发明信号的生成过程说明：
1)可控硅开关两端电压波形的获取及整流：通过正输入端KK+、负输入端KK-获取可控硅开关两端的电压信号，通过电阻第一电阻R300、第二电阻R301衰减，进入桥式电路D300进行全波整流。通过桥电路产生的波形如图2中a波形所示。
2)可控硅开关改造状态的反馈：通过第一光耦U300A进行隔离，经过磁珠BLM21A601R吸收***产生的高频信号，将双向可控硅开关两端的电压信号DIN1反馈到装置CPU，其波形如图2中的b波形所示，当DIN1两端有高电平脉冲时，可控硅开关处于断开状态；当其没有高电平时，可控硅开关处于闭合状态。电容C300实现对回来的高频信号进行滤波，二极管D301保护光耦反向击穿。
3)过零点信号的产生：可控硅开关两端的信号通过第二光耦U300B进行电平变换，产生相对应的初步过零脉冲信号，如图2中的c波形所示，并从E01点输出，该信号通过电阻R307进入比较放大器U301的同相输入端，与反向输入端的信号进行比较，产生可控硅过零点触发信号，其输出的过零点信号波形如图2中的d波形所示，根据需要调节调整电阻R306的阻值，能够改变过零触发脉冲的占空比。
4)输出驱动触发信号：从比较放大器U301输出的过零点信号与调谐装置发出的触发信号经过与门元件U302相与，在驱动器U303的作用下，产生双向可控硅过零触发驱动信号。
本发明的工作原理说明：
基于TSC双向可控硅过零点触发，就是希望在电容器投切的时刻，保证电容器两端的电压不发生突变，使电容器在投切过程中平稳过渡，为保证该触发电路的可靠工作，本发明在电路中进行了相应的保护措施：
1)可控硅触发信号的同步：如图2所示，在本发明电路中，通过使可控硅开关两端的电压信号经第一电阻R300、第二电阻R301进行衰减，使其产生的小信号与调谐回路的电源信号保持同步。
2)隔离驱动：本发明电路中，通过全波整流获取开关两端的电压零点信号，该信号经过光耦隔离，电平变换，产生稳定的电平的反馈信号及比较信号，剔除了光耦的误导通，该电路通过电容C300完成高频滤波，通过二极管D301避免光耦的过电压击穿，保证光耦反向导通的续流可能性，使得电路过零点能够可靠获取。
3)通过比较放大器U301产生过零点信号：本发明电路中，比较放大器U301选用AR8541AR或AR8542AR或AR8544AR通用COMS，具有1MHz带宽，每个放大器的功耗仅为45uA，额定温度范围为-400℃至1250℃，供电电源采用单电源供电，供电范围为2.7V至5V。
4)采样信号的获取：在该电路中，采集的是可控硅开关两端的电压信号，通过信号过零点触发可控硅导通，这使得开关所带的负载电容器在开关导通过程中完成电容器的投切，电容器投切时两端电压不突变，属于稳定过渡的过程；此时投切产生的涌流即冲击电流为零，抑制了投切产生的涌流及谐波，对电力***自动跟踪消弧线圈补偿调谐来说，能够满足调谐补偿的实时性，本发明基于TSC调容式消弧线圈补偿装置的调谐过程去除了电抗器，没有了电容器投切过程中的投切时间(3～10min)限制，其投切时间间隔不超过一个工频信号周期。

Claims (6)

1.一种基于双向可控硅的过零触发电路，其特征在于，包括用于获取双向可控硅开关两端电压信号的输入端，以及向双向可控硅发送过零触发信号的输出端；
所述的输入端与输出端之间依次设置有：
用于对可控硅两端电压信号进行全波整流的桥式电路(D300)；
用于将电压信号反馈到装置CPU的第一光耦(U300A)；所述的第一光耦(U300A)前端设置有防止光耦反向击穿及保证反向导通续流的二极管(D301)；
用于对可控硅两端电压信号进行电平变换，产生对应初步过零脉冲信号的第二光耦(U300B)；
用于产生可控硅过零点触发信号的比较放大器(U301)；所述的比较放大器(U301)前端设置有用于改变可控硅过零点触发脉冲占空比的调整电阻(R306)；
用于将过零点触发信号与调谐过程CPU发出的电容器投切触发信号相与的门元件(U302)；
用于产生双向可控硅过零触发驱动信号的驱动器(U303)。
2.根据权利要求1所述的基于双向可控硅的过零触发电路，其特征在于：所述的双向可控硅开关两端电压信号与调谐电源信号保持同步输入。
3.根据权利要求1或2所述的基于双向可控硅的过零触发电路，其特征在于：所述的输入端与桥式电路(D300)之间设置有用于对双向可控硅开关两端电压信号分别进行衰减的第一电阻(R300)与第二电阻(R301)。
4.根据权利要求1所述的基于双向可控硅的过零触发电路，其特征在于：所述的桥式电路(D300)后端设置有用于进行高频滤波的电容(C300)。
5.根据权利要求1所述的基于双向可控硅的过零触发电路，其特征在于：所述的比较放大器(U301)选用AR8541AR、AR8542AR或AR8544AR。
6.根据权利要求1所述的基于双向可控硅的过零触发电路，其特征在于：所述的驱动器(U303)采用MOC3021可控硅输出驱动光耦；所述的第一光耦(U300A)与第二光耦(U300B)采用TLP281光耦。
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