專(zhuān)利名稱：Tsc投切控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種TSC投切控制裝置。
背景技術(shù)：
目前TSC (Thyristor switched capacitor,晶閘管投切電容裝置)型無(wú)功補(bǔ)償裝置常用的投切器，大多采用晶閘管交流電壓過(guò)零投切策略的，即在晶閘管兩端交流電壓過(guò)零時(shí)刻使晶閘管導(dǎo)通，從而使無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功補(bǔ)償電容連接到電網(wǎng)兩端，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率補(bǔ)償。在實(shí)際應(yīng)用中，這種TSC投切器的不足之處如下1)電壓過(guò)零投入的時(shí)候，電路中會(huì)有2-3倍振蕩電流，長(zhǎng)期會(huì)影響電容的壽命，原因在于過(guò)零檢測(cè)電路一般無(wú)法檢測(cè)絕對(duì)的過(guò)零點(diǎn)，一般是小于某一個(gè)接近零電壓的小電壓值的時(shí)候?qū)ǎчl管通需要一定的時(shí)間，電壓過(guò)零點(diǎn)附近正是電壓變化率最快的時(shí)候，這樣的話電路實(shí)際導(dǎo)通的時(shí) 候，晶閘管兩端有比較大的電壓差，實(shí)測(cè)證明會(huì)產(chǎn)生2-3倍沖擊振蕩電流。2)當(dāng)電網(wǎng)中有比較大的諧波的時(shí)候，晶閘管兩端電壓過(guò)零點(diǎn)的判斷有誤差，引起較大的涌流，嚴(yán)重時(shí)大概為電容額定電流的幾倍甚至十幾倍，嚴(yán)重影響電容壽命。針對(duì)這種情況，又產(chǎn)生了基于電網(wǎng)峰值電壓投切策略的TSC投切器，這種TSC投切器采用一個(gè)晶閘管反并聯(lián)一個(gè)整流管。當(dāng)TSC未發(fā)出投切命令的時(shí)候，晶閘管不導(dǎo)通，整流管一直導(dǎo)通，使電容器一直充電在電網(wǎng)電壓峰值的狀態(tài)。當(dāng)需要投切的時(shí)候，TSC投切器的峰值檢測(cè)電路檢測(cè)到電壓峰值時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)晶閘管導(dǎo)通。由于此時(shí)電網(wǎng)電壓處于峰值，電容也被充電在峰值，同時(shí)由于電壓峰值附近電壓變化率小，晶閘管導(dǎo)通時(shí)刻，晶閘管上的實(shí)際電壓差很小，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)候，投切支路中，基本無(wú)振蕩電流。這種峰值投切策略的TSC投切器缺點(diǎn)是，當(dāng)設(shè)備第一次上電的時(shí)候，整流管隨機(jī)立即導(dǎo)通，補(bǔ)償電容兩端會(huì)有很大的電壓差，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，嚴(yán)重影響電容壽命，因此第一次上電時(shí)候，需要專(zhuān)門(mén)的電路實(shí)現(xiàn)對(duì)投切電容提前預(yù)充電，由于預(yù)充電路為避免沖擊，一般采用串接大功率電阻限流，因此成本高，投切器上電不能立即工作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種TSC投切控制裝置，以解決單純電壓過(guò)零投切器的投切時(shí)沖擊電流大、單純電壓峰值投切第一次投切沖擊大或者是需要專(zhuān)門(mén)的預(yù)充電電路、成本高、上電不能立即使用等問(wèn)題。本實(shí)用新型為解決技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案。TSC投切控制裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括晶閘管Ql、晶閘管Q2、補(bǔ)償電容Cl、晶閘管驅(qū)動(dòng)單元、交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元、交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元和主控制單元；所述晶閘管Ql和晶閘管Q2相并聯(lián)連接且晶閘管Ql和晶閘管Q2相互反向設(shè)置(所述晶閘管Ql和晶閘管Q2反向并聯(lián)，)，所述晶閘管Ql的陽(yáng)極與交流輸入端口 I相連接；晶閘管Ql的陰極與交流輸入端口 2相連接；所述補(bǔ)償電容Cl的一端與所述晶閘管Ql的陰極相連接，所述補(bǔ)償電容Cl的另一端與交流輸入端口 2相連接；[0008]所述晶閘管驅(qū)動(dòng)單元與所述晶閘管Ql的門(mén)極和晶閘管Q2的門(mén)極相連接；所述交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元，用于對(duì)晶閘管兩端的交流信號(hào)進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)；所述交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元，用于對(duì)交流信號(hào)的隔離、放大、低通濾波，得到交流小信號(hào)送入主控制單元進(jìn)行采樣計(jì)算，得到交流信號(hào)峰值時(shí)刻；所述主控制單元，用于接收交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元獲得的交流過(guò)零時(shí)刻信號(hào)、接收交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元檢測(cè)的交流峰值時(shí)刻信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)并將控制信號(hào)發(fā)送給晶閘管驅(qū)動(dòng)單元，由晶閘管驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述晶閘管Ql和晶閘管Q2的導(dǎo)通。本實(shí)用新型的TSC投切控制裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于所述主控制單元為單片機(jī)。所述交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元采用光耦。 與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在本實(shí)用新型的TSC投切控制裝置，設(shè)備上電時(shí)，采用電流過(guò)零時(shí)刻，投入一只閘管，對(duì)外接補(bǔ)償電容充電，這種方式外接補(bǔ)償電容所受到的沖擊電流遠(yuǎn)比晶閘管和二極管反并聯(lián)情況下，上電時(shí)刻二極管立即隨機(jī)導(dǎo)通的沖擊電流小。由于過(guò)零檢測(cè)單元為微小電子電路(由于過(guò)零檢測(cè)單元為常規(guī)小信號(hào)電子電路)，其成本也遠(yuǎn)比晶閘管和二極管反并聯(lián)情況下，上電時(shí)刻采用大功率電阻實(shí)現(xiàn)預(yù)充的方案成本低，同時(shí)對(duì)補(bǔ)償電容充電小于一個(gè)周波20ms，預(yù)充時(shí)間也遠(yuǎn)小于采用大功率電阻實(shí)現(xiàn)預(yù)充的方案。本實(shí)用新型對(duì)于補(bǔ)償電容的投切采用交流電壓峰值時(shí)刻，導(dǎo)通晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于此刻的交流電壓變化率遠(yuǎn)比過(guò)零投切的方案小，因此在實(shí)際電子電路有固有誤差的情況下，補(bǔ)償電容投切支路上的電壓差也比后者小很多，外補(bǔ)償電容上的沖擊電流也小很多，設(shè)備壽命大大延長(zhǎng)。本實(shí)用新型的TSC投切控制裝置，具有對(duì)補(bǔ)償電容上的沖擊電流小、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

圖I為本實(shí)用新型的TSC投切控制裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，TSC投切控制裝置，其特征是，包括晶閘管Q1、晶閘管Q2、補(bǔ)償電容Cl、晶閘管驅(qū)動(dòng)單元、交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元、交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元和主控制單元；所述晶閘管Ql和晶閘管Q2相并聯(lián)連接且晶閘管Ql和晶閘管Q2相互反向設(shè)置(所述晶閘管Ql和晶閘管Q2反向并聯(lián))，所述晶閘管Ql的陽(yáng)極A與交流輸入端口 I相連接；晶閘管Ql的陰極與交流輸入端口 2腳相連接；所述補(bǔ)償電容Cl的一端與所述晶閘管Ql的陰極K相連接，所述補(bǔ)償電容Cl的另一端與交流輸入端口 2相連接；即晶閘管Ql的陽(yáng)極A與晶閘管Q2的陰極K相連接且連接點(diǎn)為D，晶閘管Ql的陰極K與晶閘管Q2的陽(yáng)極A相連接且連接點(diǎn)為E，D與交流輸入端口 I相連接，E通過(guò)補(bǔ)償電容Cl與交流輸入端口 2相連接；所述晶閘管驅(qū)動(dòng)單元與所述晶閘管Ql的門(mén)極G和晶閘管Q2的門(mén)極G相連接；[0024]所述交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元，用于對(duì)晶閘管兩端的交流信號(hào)進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)；所述交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元，用于對(duì)交流信號(hào)的隔離、放大、低通濾波，得到交流小信號(hào)送入主控制單元進(jìn)行采樣計(jì)算，得到交流信號(hào)峰值時(shí)刻；所述主控制單元，用于接收交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元獲得的交流過(guò)零時(shí)刻信號(hào)、接收交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元檢測(cè)的交流峰值時(shí)刻信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)并將控制信號(hào)發(fā)送給晶閘管驅(qū)動(dòng)單元，由晶閘管驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述晶閘管Ql和晶閘管Q2的導(dǎo)通。所述主控制單元為單片機(jī)。所述交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元采用光耦。本實(shí)用新型中，由光耦式交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元檢測(cè)交流信號(hào)的過(guò)零時(shí)刻，由基于交流信號(hào)采樣的交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元檢測(cè)交流信號(hào)峰值時(shí)刻，以單片機(jī)作為主控制板，并通過(guò)單片機(jī)控制的晶閘管驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)一對(duì)反向并聯(lián)的晶閘管。 交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元完成晶閘管兩端交流信號(hào)的過(guò)零檢測(cè)，當(dāng)設(shè)備第一次上電的時(shí)候，主控制單元根據(jù)這個(gè)過(guò)零信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一只晶閘管導(dǎo)通，完成對(duì)外接補(bǔ)償電容的充電。交流峰值時(shí)刻檢測(cè)單元完成對(duì)交流信號(hào)的隔離，放大，低通濾波，得到交流小信號(hào)送入主控制單元進(jìn)行采樣計(jì)算，得到交流信號(hào)峰值時(shí)刻。主控制單元完成交流過(guò)零時(shí)刻信號(hào)的接收，交流峰值時(shí)刻的檢測(cè)，據(jù)此控制晶閘管驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)晶閘管導(dǎo)通。晶閘管驅(qū)動(dòng)單元的作用是驅(qū)動(dòng)晶閘管導(dǎo)通。兩只反向并聯(lián)的晶閘管，一只實(shí)現(xiàn)上電的時(shí)，晶閘管兩端電壓過(guò)零時(shí)刻導(dǎo)通，完成對(duì)外接補(bǔ)償電容的充電，另一只用于在電網(wǎng)電壓峰值的時(shí)候?qū)?，使補(bǔ)償電容連接到電網(wǎng)，完成對(duì)電網(wǎng)無(wú)功的補(bǔ)償。外部電網(wǎng)交流信號(hào)為VI，由交流輸入端口 I和交流輸入端口 2輸入至本實(shí)用新型的控制裝置，晶閘管Ql，Q2反向并聯(lián)以后和外接補(bǔ)償電容串聯(lián)，接在在交流信號(hào)Vl的輸入端。當(dāng)主控制單元檢測(cè)到設(shè)備第一次上電工作的時(shí)候，接收交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元發(fā)出的交流電壓V2的過(guò)零時(shí)刻信號(hào)，當(dāng)接收到該信號(hào)時(shí)，控制晶閘管驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)晶閘管Ql導(dǎo)通，對(duì)外接補(bǔ)償電容Cl進(jìn)行充電，由于Ql的導(dǎo)通管壓降非常小，當(dāng)交流電經(jīng)過(guò)一個(gè)周波峰值的時(shí)候，外接補(bǔ)償電容在小于工頻周期20ms時(shí)間內(nèi)，被充電到交流電壓的峰值。同時(shí)，由于V2信號(hào)為晶閘管兩端的電壓，當(dāng)這個(gè)電壓過(guò)零的時(shí)刻，使晶閘管Ql導(dǎo)通，Ql兩端的電壓差為零，晶閘管實(shí)際導(dǎo)通的時(shí)候，電容支路兩端的電壓差不大，因此導(dǎo)通時(shí)刻的雖然有沖擊電流，但是沖擊電流不大，沖擊電流遠(yuǎn)比上電隨機(jī)導(dǎo)通晶閘管的情況下要小的多。由于一般情況下，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備都是處于運(yùn)行狀態(tài)，在這個(gè)產(chǎn)品的使用周期里，設(shè)備上電的次數(shù)不會(huì)很多，又由于交流電壓過(guò)零時(shí)刻導(dǎo)通的沖擊電流，比上電隨機(jī)導(dǎo)通晶閘管的沖擊電流要小的多，因此交流補(bǔ)償電容的受到的沖擊損害很小，壽命大大延長(zhǎng)。交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元檢測(cè)電網(wǎng)電壓峰值，獲得電網(wǎng)交流電壓峰值時(shí)刻信號(hào)，送至主控制單元。當(dāng)設(shè)備完成上電時(shí)對(duì)外接補(bǔ)償電容的預(yù)充電以后，TSC投切器等待無(wú)功補(bǔ)償裝置發(fā)送來(lái)的投切命令，當(dāng)TSC投切器主控制單元檢測(cè)到投切命令時(shí)，并且檢測(cè)到電網(wǎng)電壓V3峰值時(shí)刻，控制晶閘管驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)晶閘管Q2導(dǎo)通，使外接補(bǔ)償電容連接到電網(wǎng)兩端，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的補(bǔ)償。[0038]此時(shí)由于晶閘管Ql已經(jīng)導(dǎo)通，外接補(bǔ)償電容Cl兩端電壓已經(jīng)被充電為電網(wǎng)電壓，并且投入時(shí)刻電網(wǎng)電壓為峰值，因此投入時(shí)刻外接電容Cl兩端的電壓基本為零，基本上無(wú)沖擊電流。由于工業(yè)交流電壓波形為正弦波，正弦波的峰值時(shí)刻的電壓變化率為0，其附近的電壓變化率也很小，正弦波電壓過(guò)零時(shí)刻的電壓變化率為無(wú)窮大，過(guò)零點(diǎn)附近的電壓變化率也非常大，實(shí)際上因?yàn)闄z測(cè)電路的偏差，晶閘管導(dǎo)通的延時(shí)等因素，對(duì)于過(guò)零投切和峰值 投切來(lái)說(shuō)，晶閘管的完全導(dǎo)通的時(shí)間點(diǎn)都有所滯后，都有時(shí)間差，考慮到交流峰值時(shí)刻電影變化率為0，過(guò)零時(shí)刻電壓變化率為無(wú)窮大，在晶閘管導(dǎo)通時(shí)刻，峰值時(shí)刻導(dǎo)通時(shí)晶閘管兩端的電壓差遠(yuǎn)比交流電壓過(guò)零時(shí)刻導(dǎo)通要小的多，因此外接補(bǔ)償電容所受到的沖擊也小很多，大大延長(zhǎng)了外接補(bǔ)償電容的壽命，晶閘管功耗也小，晶閘管也不易損壞。
權(quán)利要求1.TSC投切控制裝置，其特征是，包括晶閘管Q1、晶閘管Q2、補(bǔ)償電容Cl、晶閘管驅(qū)動(dòng)單元、交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元、交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元和主控制單元； 所述晶閘管Ql和晶閘管Q2相并聯(lián)連接且晶閘管Ql和晶閘管Q2相互反向設(shè)置；所述晶閘管Ql的陽(yáng)極與交流輸入端口 I相連接；晶閘管Ql的陰極與交流輸入端口 2相連接；所述補(bǔ)償電容Cl的一端與所述晶閘管Ql的陰極相連接，所述補(bǔ)償電容Cl的另一端與交流輸入端口 2相連接； 所述晶閘管驅(qū)動(dòng)單元與所述晶閘管Ql的門(mén)極和晶閘管Q2的門(mén)極相連接； 所述交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元，用于對(duì)晶閘管兩 端的交流信號(hào)進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)； 所述交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元，用于對(duì)交流信號(hào)的隔離、放大、低通濾波，得到交流小信號(hào)送入主控制單元進(jìn)行采樣計(jì)算，得到交流信號(hào)峰值時(shí)刻； 所述主控制單元，用于接收交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元獲得的交流過(guò)零時(shí)刻信號(hào)、接收交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元檢測(cè)的交流峰值時(shí)刻信號(hào)，產(chǎn)生控制信號(hào)并將控制信號(hào)發(fā)送給晶閘管驅(qū)動(dòng)單元，由晶閘管驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述晶閘管Ql和晶閘管Q2的導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的TSC投切控制裝置，其特征是，所述主控制單元為單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的TSC投切控制裝置，其特征是，所述交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元采用光率禹。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種TSC投切控制裝置，包括晶閘管Q1、晶閘管Q2、補(bǔ)償電容C1、晶閘管驅(qū)動(dòng)單元、交流過(guò)零時(shí)刻檢測(cè)單元、交流信號(hào)峰值時(shí)刻檢測(cè)單元和主控制單元；晶閘管Q1和晶閘管Q2相并聯(lián)連接且晶閘管Q1和晶閘管Q2相互反向設(shè)置)，晶閘管Q1的陽(yáng)極與交流輸入端口1相連接；晶閘管Q1的陰極與交流輸入端口2相連接；主控制單元，用于接收交流過(guò)零時(shí)刻信號(hào)、交流峰值時(shí)刻，產(chǎn)生控制信號(hào)并將控制信號(hào)發(fā)送給晶閘管驅(qū)動(dòng)單元，由晶閘管驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)晶閘管Q1和晶閘管Q2的導(dǎo)通。本實(shí)用新型的TSC投切控制裝置，具有對(duì)補(bǔ)償電容上的沖擊電流小、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J3/18GK202503300SQ20122018098
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者彭明鴻, 馬春水 申請(qǐng)人:安徽華祝電氣技術(shù)有限公司