專利名稱：可監(jiān)控磁控電抗器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可監(jiān)控磁控電抗器，屬于電抗器技術領域。
背景技術：
為了滿足近年來遠距離大容量輸送電能的要求，輸電電壓越來越高；電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，發(fā)電量持續(xù)增長；由于我國能源與負荷分布的不均衡性，電網中的動態(tài)無功功率支撐問題日顯突出，電能輸送能力受到限制。同時由于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(tǒng)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(tài)無功支撐、治理電網三相不平衡方面發(fā)揮了重要的作用。和有源設備相比，它在穩(wěn)定性和補償容量方面有著巨大的優(yōu)勢。其中，晶閘管的可靠觸發(fā)是整個裝置的關鍵技術之一。目前常用的晶閘管觸發(fā)方式有電磁觸發(fā)方式、光電觸發(fā)方式與光觸發(fā)方式。傳統(tǒng)的電磁觸發(fā)方式無法實時監(jiān)控晶閘管的觸發(fā)狀態(tài)，對實際的觸發(fā)情況無法實時準確掌握，不便于實現觸發(fā)的準確性及對晶閘管的保護。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可監(jiān)控磁控電抗器，該磁控電抗器可將晶閘管觸發(fā)狀態(tài)返回控制系統(tǒng)，方便進行實時監(jiān)控和保護，且具有觸發(fā)精確、穩(wěn)定性好、功耗小。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種可監(jiān)控磁控電抗器，包括:所述磁控電抗器包括電抗器和用于控制電抗器投切角度的晶閘管；
連接市電的電源模塊，用于接收來自電網的電能，其包括變壓器和第I 二極管，所述變壓器將來自市電的電壓降壓后再經所述第I二極管去除正半周獲得直流電壓；
取能模塊，用于將來自電源模塊的交流電轉化為直流電，所述取能模塊包括串聯的第一穩(wěn)壓管、第二穩(wěn)壓管，此第一穩(wěn)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(wěn)壓管將來自第一穩(wěn)壓管的12V電壓轉化為5V電壓，所述第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管的接點作為用于給第I三極管、第2 二極管供電的第一輸出端，第二穩(wěn)壓管與第一穩(wěn)壓管相背的一端作為用于給第3三極管、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(fā)射電路單元，光接收電路單元用于將接來自控制器的光脈沖信號轉化為同步電流信號；光發(fā)射電路單元用于將來自觸發(fā)反饋模塊的電壓狀態(tài)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，用于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(fā)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沖，其包括串聯的由第2三極管、第3三極管組成的前級放大電路和由第I三極管、第
2二極管和第3 二極管串聯組成的后級放大電路，所述第2三極管、第3三極管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 二極管正極和第3二極管正極的連接點連接到所述述晶閘管門極，來自光電接口模塊的同步電流信號通過第3二極管基極驅動其導通后依次驅動第2三極管、第I三極管導通，從而通過第2 二極管和第3 二極管的連接點輸出用于控制電抗器投切角度的同步觸發(fā)信號進入晶閘管門級；觸發(fā)反饋模塊，用于采集所述晶閘管兩端的電壓和門極電壓從而生成電壓狀態(tài)反饋信
號;
一保護觸發(fā)模塊位于所述觸發(fā)反饋模塊和晶閘管之間，根據來自觸發(fā)反饋模塊電壓狀態(tài)反饋信號調整所述晶閘管工作狀態(tài)。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電容與所述變壓器并聯，用于濾除交流干擾。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。3.上述方案中，一由第I電阻和第I發(fā)光二極管串聯的支路與所述第2電容并聯，由第2電阻和第2發(fā)光二極管串聯的支路與所述第3電容并聯。4.上述方案中，一用于指示觸發(fā)狀態(tài)的第3發(fā)光二極管與第7電阻串聯后連接到第2 二極管和第3 二極管的連接點。由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現有技術相比具有下列優(yōu)點和效果:
本發(fā)明可監(jiān)控磁控電抗器，其通過采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于其額定電壓，并且通過門極電壓判斷晶閘管未導通，此時，保護觸發(fā)電路將產生觸發(fā)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，其位于電網高電位側，晶閘管門極和光電接口模塊設有觸發(fā)模塊，使用光纖完成信號傳輸與高低電位的隔離，無論在脈沖質量還是隔離性能上都優(yōu)于電磁觸發(fā)方式的設備；再次，本發(fā)明電路設計能從設備一次側取得穩(wěn)定、紋波小的工作電源，在比較惡劣的電磁環(huán)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干擾，具有一定的抗干擾性能；再次，本發(fā)明磁控電抗器，其由第I電阻和第I發(fā)光二極管串聯的支路與所述第2電容并聯，由第2電阻和第2發(fā)光二極管串聯的支路與所述第3電容并聯，用于指示觸發(fā)狀態(tài)的第3發(fā)光二極管與第7電阻串聯后連接到第2 二極管和第3 二極管的連接點；來實現晶閘管模塊的觸發(fā)，保證觸發(fā)準確、及時和同步。


附圖1為實施本發(fā)明可監(jiān)控磁控電抗器結構原理 附圖2為實施本發(fā)明電源模塊電路 附圖3為實施本發(fā)明取能模塊電路 附圖4為實施本發(fā)明觸發(fā)模塊電路圖。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(fā)射電路單元；6、控制器；7、觸發(fā)模塊；8、觸發(fā)反饋模塊；9、保護觸發(fā)模塊。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例:一種可監(jiān)控磁控電抗器，如附圖廣4所示，所述磁控電抗器包括電抗器I和用于控制電抗器I投切角度的晶閘管2 ；
還包括:連接市電的電源模塊3，用于接收來自電網的電能，其包括變壓器Tl和第I 二極管D1，所述變壓器Tl將來自市電的電壓降壓后再經所述第I 二極管Dl去除正半周獲得直流電壓，；
取能模塊4，用于將來自電源模塊3的交流電轉化為直流電，所述取能模塊4包括串聯的第一穩(wěn)壓管Ul、第二穩(wěn)壓管U2，此第一穩(wěn)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(wěn)壓管U2將來自第一穩(wěn)壓管Ul的12V電壓轉化為5V電壓，所述第一穩(wěn)壓管Ul和第二穩(wěn)壓管U2的接點作為用于給第I三極管Q1、第2 二極管D2供電的第一輸出端，第二穩(wěn)壓管U2與第一穩(wěn)壓管Ul相背的一端作為用于給第3三極管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(fā)射電路單元52，光接收電路單元51用于將接來自控制器6的光脈沖信號轉化為同步電流信號；光發(fā)射電路單元52用于將來自觸發(fā)反饋模塊的電壓狀態(tài)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，用于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(fā)模塊7，將同步電流信號放大轉換為驅動晶閘管2門極的電流脈沖，其包括串聯的由第2三極管Q2、第3三極管Q3組成的前級放大電路和由第I三極管Q1、第2 二極管D2和第3 二極管D3串聯組成的后級放大電路，所述第2三極管Q2、第3三極管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 二極管D2正極和第3 二極管D3正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 二極管D3基極驅動其導通后依次驅動第2三極管Q2、第I三極管Ql導通，從而通過第2 二極管D2和第3 二極管D3的連接點輸出用于控制電抗器I投切角度的同步觸發(fā)信號進入晶閘管2門級；
觸發(fā)反饋模塊8，用于采集所述晶閘管2兩端的電壓和門極電壓從而生成電壓狀態(tài)反饋信號。一保護觸發(fā)模塊9位于所述觸發(fā)反饋模塊8和晶閘管2之間，根據來自觸發(fā)反饋模塊8電壓狀態(tài)反饋信號調整所述晶閘管2工作狀態(tài)；
一第丨電容C1與所述變壓器Tl并聯，用于濾除交流干擾。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。一由第I電阻和第I發(fā)光二極管LEDl串聯的支路與所述第2電容C2并聯，由第2電阻和第2發(fā)光二極管LED2串聯的支路與所述第3電容C3并聯。一用于指示觸發(fā)狀態(tài)的第3發(fā)光二極管LED3與第7電阻R7串聯后連接到第2 二極管D2和第3 二極管D3的連接點。本實施例電網無功補償裝置工作過程如下。采用先進的可監(jiān)控的光電觸發(fā)方式。采用光電觸發(fā)并可實時監(jiān)控晶閘管開通狀態(tài)，反饋回控制系統(tǒng)進行更良好的監(jiān)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(fā)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(jiān)控MCR閥組晶閘管的觸發(fā)狀態(tài)，并反饋回控系統(tǒng)，實現更加精確安全的觸發(fā)；3.保護觸發(fā)電路可在晶閘管未導通狀態(tài)承受過壓時，強制觸發(fā)其導通以保護晶閘管。所述適用磁控電抗器(MCR)型無功補償器的可監(jiān)控觸發(fā)板包括取能模塊、光電模塊、觸發(fā)模塊、觸發(fā)反饋電路和觸發(fā)保護電路。1.本實施例磁控電抗器MCR的可監(jiān)控觸發(fā)板在運行中，取能模塊從高電位側取得系統(tǒng)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(tǒng)光纖通道的光信號，并將其轉化為電信號進入觸發(fā)模塊中；同時觸發(fā)反饋電路送來的信號，經過光電模塊的光發(fā)射部分，將其轉化為光信號送回控制系統(tǒng)，實現對晶閘管觸發(fā)狀態(tài)的監(jiān)控；
3.通過后續(xù)觸發(fā)模塊中的電路將弱脈沖信號放大轉換為滿足觸發(fā)要求的電流脈沖，輸出到晶閘管的門級來觸發(fā)晶閘管閥組；
4.保護觸發(fā)電路通過采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于其額定電壓，并且通過門極電壓判斷晶閘管未導通，此時，保護觸發(fā)電路將產生觸發(fā)信號，強制晶閘管導通以保護晶閘管，防止其被過壓擊穿；
由于采用了以上技術方案，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)由于采用了保護觸發(fā)電路可保護晶閘管，防止其被過壓擊穿；(3)由于采用了光電觸發(fā)方式實現了觸發(fā)信號的同步性、準確性和及時性；(4)由于采用了觸發(fā)反饋電路，可將晶閘管觸發(fā)狀態(tài)返回控制系統(tǒng)，方便進行實時監(jiān)控和保護；(5)成本低，硬件電路簡單，易于實現。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種可監(jiān)控磁控電抗器，所述磁控電抗器包括電抗器(I)和用于控制電抗器(I)投切角度的晶閘管(2)，其特征在于: 還包括:連接市電的電源模塊(3)，用于接收來自電網的電能，其包括變壓器和第I 二極管，所述變壓器將來自市電的電壓降壓后再經所述第I二極管去除正半周獲得直流電壓，; 取能模塊(4)，用于將來自電源模塊(3)的交流電轉化為直流電，所述取能模塊(4)包括串聯的第一穩(wěn)壓管、第二穩(wěn)壓管，此第一穩(wěn)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(wěn)壓管將來自第一穩(wěn)壓管的12V電壓轉化為5V電壓，所述第一穩(wěn)壓管和第二穩(wěn)壓管的接點作為用于給第I三極管、第2 二極管供電的第一輸出端，第二穩(wěn)壓管與第一穩(wěn)壓管相背的一端作為用于給第3三極管、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(fā)射電路單元(52 )，光接收電路單元(51)用于將接來自控制器(6)的光脈沖信號轉化為同步電流信號；光發(fā)射電路單元(52)用于將來自觸發(fā)反饋模塊的電壓狀態(tài)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 )，用于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(fā)模塊(7)，將同步電流信號放大轉換為驅動晶閘管(2)門極的電流脈沖，其包括串聯的由第2三極管、第3三極管組成的前級放大電路和由第I三極管、第2 二極管和第3 二極管串聯組成的后級放大電路，所述第2三極管、第3三極管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 二極管正極和第3 二極管正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 二極管基極驅動其導通后依次驅動第2三極管、第I三極管導通，從而通過第2 二極管和第3 二極管的連接點輸出用于控制電抗器(I)投切角度的同步觸發(fā)信號進入晶閘管(2)門級； 觸發(fā)反饋模塊(8)，用于采集所述晶閘管(2)兩端的電壓和門極電壓從而生成電壓狀態(tài)反饋信號； 一保護觸發(fā)模塊(9)位于所述觸發(fā)反饋模塊(8)和晶閘管(2)之間，根據來自觸發(fā)反饋模塊(8)電壓狀態(tài)反饋信號調整所述晶閘管(2)工作狀態(tài)。
2.根據權利要求1所述的可監(jiān)控磁控電抗器，其特征在于:一第I電容與所述變壓器并聯，用于濾除交流干擾。
3.根據權利要求1所述的可監(jiān)控磁控電抗器，其特征在于: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。
4.根據權利要求1所述的可監(jiān)控磁控電抗器，其特征在于:一由第I電阻和第I發(fā)光二極管串聯的支路與所述第2電容并聯，由第2電阻和第2發(fā)光二極管串聯的支路與所述第3電容并聯。
5.根據權利要求1所述的可監(jiān)控磁控電抗器，其特征在于:一用于指示觸發(fā)狀態(tài)的第3發(fā)光二極管與第7電阻串聯后連接到第2 二極管和第3 二極管的連接點。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可監(jiān)控磁控電抗器，包括電抗器、晶閘管；電源模塊；取能模塊；光電接口模塊，其包括光接收電路單元和光發(fā)射電路單元；連接到光電接口模塊的控制器；連接到所述晶閘管門極的觸發(fā)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沖，其包括串聯的由第2三極管、第3三極管組成的前級放大電路和由第1三極管、第2二極管和第3二極管串聯組成的后級放大電路；觸發(fā)反饋模塊，用于采集所述晶閘管兩端的電壓和門極電壓從而生成電壓狀態(tài)反饋信號；一保護觸發(fā)模塊位于所述觸發(fā)反饋模塊和晶閘管之間。本發(fā)明可將晶閘管觸發(fā)狀態(tài)返回控制系統(tǒng)，方便進行實時監(jiān)控和保護，且具有觸發(fā)精確、穩(wěn)定性好、功耗小。
文檔編號H02J3/18GK103138274SQ20131002532
公開日2013年6月5日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權日2013年1月23日
發(fā)明者李寧, 費遠鵬, 劉輝 申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)和順電氣股份有限公司