專利名稱：晶閘管電力控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力發(fā)電或配電領(lǐng)域，是關(guān)于晶閘管電力控制器，特別是指一種可以提高運(yùn)行穩(wěn)定性，具有靈活的控制功能，適用于大功率高壓設(shè)備供電的晶閘管電力控制器。
晶閘管電力控制器由于其體積小、重量輕，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制，應(yīng)用越來越廣泛。
但現(xiàn)有的晶閘管電力控制器具有多種缺點(diǎn)，例如移相觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生使用專用芯片或單片微處理器，這種方式由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行穩(wěn)定性較差，再如，保護(hù)電路動(dòng)作后，主控繼電器動(dòng)作，不具有帶電復(fù)位功能，主控繼電路頻繁動(dòng)作，這樣將降低繼電器使用壽命。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺點(diǎn)，提供一種改進(jìn)的晶閘管電力控制器，用通用的比較器及通用的可編程邏輯器件產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，簡(jiǎn)化觸發(fā)脈沖形成電路，提高運(yùn)行穩(wěn)定性，降低制造費(fèi)用。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于，提供一種改進(jìn)的晶閘管電力控制器，具有軟啟動(dòng)及分級(jí)降壓功能，在初次加電或有復(fù)位信號(hào)以后，負(fù)載電壓可以緩慢地升到設(shè)定的電壓值，同時(shí)在運(yùn)行中可以做到分級(jí)降壓，緩慢復(fù)位，以適合大功率設(shè)備，特別是大功率高壓設(shè)備的運(yùn)行。
本實(shí)用新型的又一個(gè)目的在于，提供一種改進(jìn)的晶閘管電力控制器，在出現(xiàn)故障主控繼電器斷開以后，故障信號(hào)仍保持在本地控制板顯示，同時(shí)繼續(xù)送給外部控制設(shè)備，以利于故障的檢查。
本實(shí)用新型還有一個(gè)目的在于，提供一種改進(jìn)的晶閘管電力控制器，在本地控制板或外部控制設(shè)備的控制下，可以實(shí)現(xiàn)帶電復(fù)位，在保護(hù)電路動(dòng)作時(shí)，可以不斷開主控繼電器，避免主控繼電器的頻繁動(dòng)作，延長(zhǎng)其使用壽命。
一種晶閘管電力控制器，它包括一個(gè)由六只晶閘管組成的三相晶閘管全波調(diào)壓電路，兩個(gè)穩(wěn)壓電源，一個(gè)同步信號(hào)產(chǎn)生電路，一個(gè)觸發(fā)脈沖輸出電路，一個(gè)保護(hù)電路，一個(gè)控制接口，一個(gè)本地控制板以及一個(gè)外部控制設(shè)備組成的晶閘管電力控制器，其特征在于，其觸發(fā)脈沖形成電路由可編程邏輯器件組成，在可編程邏輯器件前連接有三組電壓比較器，可編程邏輯器件輸出的觸發(fā)脈沖經(jīng)觸發(fā)脈沖輸出電路放大后，接入到晶閘管調(diào)壓電路，所說的保護(hù)電路還接有軟啟動(dòng)及分級(jí)降壓電路、復(fù)位電路，接入保護(hù)電路的穩(wěn)壓電源是與其它電路分開的穩(wěn)壓電源。所述的軟啟動(dòng)及分級(jí)降壓電路由一個(gè)三端可調(diào)電壓模塊構(gòu)成，在其調(diào)節(jié)端接入一組晶體管。所述用兩個(gè)穩(wěn)壓電源供電，其中保護(hù)電路單獨(dú)使用一個(gè)穩(wěn)壓電源，該穩(wěn)壓電源的輸入端接到所述三相全波調(diào)壓電路的主控繼電器之前。保護(hù)電路接有帶電復(fù)位電路，在本地控制板或外部控制設(shè)備之后接有控制五個(gè)觸發(fā)器的七只二極管。其中的觸發(fā)脈沖形成電路是由三組比較器和一個(gè)通用的可編程邏輯器件組成，同步信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生的同步信號(hào)與相位控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)經(jīng)過不同的組合分別送入三組比較器，比較器的輸出送入可編程邏輯器件，可編程邏輯器件輸出六只晶閘管所需的六路觸發(fā)脈沖；其中的軟啟動(dòng)和分級(jí)降壓電路主要由三端可調(diào)電源模塊組成，其輸入端接電源，其輸出端作為相位控制電路的輸入電壓基準(zhǔn)信號(hào)，它的調(diào)節(jié)端接于一組三極管的輸出，通過三極管改變調(diào)節(jié)端電壓，從而實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)及分級(jí)降壓；保護(hù)電路與其余電路分開單用一個(gè)穩(wěn)壓電源，向保護(hù)電路供電的穩(wěn)壓電源的輸入端，接于主控繼電器之前，向其余部分供電的穩(wěn)壓電源接于保護(hù)電路之后，在出現(xiàn)故障主控繼電器斷開以后，故障售號(hào)仍通過觸發(fā)器保存在本地控制板上顯示，同時(shí)也繼續(xù)將該信號(hào)送給外部控制設(shè)備；設(shè)置了帶電復(fù)位電路，出現(xiàn)過流、過壓故障時(shí)，在保護(hù)電路作用下斷開晶閘管的觸發(fā)脈沖，并不斷開主控繼電器，待控制設(shè)備判斷可以復(fù)位時(shí)，由控制設(shè)備給過出復(fù)位信號(hào)，使保護(hù)電路的各個(gè)觸發(fā)器及軟啟動(dòng)電路復(fù)位，輸出電壓緩慢升到原工作值。
圖1為本實(shí)用新型的邏輯框圖圖2為觸發(fā)脈沖形成電路原理圖圖3為觸發(fā)脈沖輸出電路原理圖圖4為晶閘管電力控制器主電路圖5為軟啟動(dòng)及分級(jí)降壓電路原理圖圖6a-6b為穩(wěn)壓電源A、B電路原理圖圖7為同步信號(hào)產(chǎn)生電路原理圖圖8為相位控制電路原理圖圖9a-9c為保護(hù)電路原理圖圖10為復(fù)位電路原理圖圖11a-11b為控制接口電路原理圖圖12為本地控制板原理圖(一)主控部分(圖4)，其中主控繼電器由外部控制設(shè)備控制，由六只晶閘管組成交流調(diào)壓電路。晶閘管的導(dǎo)通角由觸發(fā)脈沖輸出電路輸出的觸發(fā)脈沖控制，從而控制負(fù)載的工作電壓。
(二)電源部分(圖6a-6b)，設(shè)置兩個(gè)穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓電源A的輸入端接在主控繼電器之后，主控繼電器接通，穩(wěn)壓電源A供電，穩(wěn)壓電源B的輸入端接于主控繼電器之前，主控繼電路斷開，穩(wěn)壓電源B仍可供電。這樣在出現(xiàn)故障斷開主控繼電器時(shí)，保護(hù)電路仍可保持故障的狀態(tài)，以利于故障的檢查(參見保護(hù)電路部分)。
(三)同步信號(hào)產(chǎn)生部分(圖7)，該部分由線性放大組件IC501(如LF444)組成的低通濾波器對(duì)穩(wěn)壓電源A(圖6a)輸出的VAB、VBC、VCA進(jìn)行濾波，產(chǎn)生同步信號(hào)，這些同步信號(hào)被輸出到觸發(fā)脈沖形成電路(圖2)。
(四)相位控制部分(圖8)，這部分由兩塊線性運(yùn)算組件IC301、IC302組成或(如LM324)，這部分由接口電路輸入的基準(zhǔn)電壓VREF(圖12)和反饋電壓VF控制，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的控制電壓+VCTRL和-VCTRL，其具體過程是接口電路輸入的輸入基準(zhǔn)電壓VR時(shí)，經(jīng)IC301的12、13、14腳組成的給定值濾波電路及10、9、8腳組成的電壓跟隨器，產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，這個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓與反饋電壓VF經(jīng)IC301的5、6、7腳組成的比例積與環(huán)節(jié)中比較并對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行比例積與放大，放大后的信號(hào)再給IC301的3、2、1腳組成的低通濾波器進(jìn)行有源濾波產(chǎn)生+VCTRL再經(jīng)IC302組成的反相器產(chǎn)生-VCTRL。
(五)觸發(fā)脈沖形成部分(圖2)，該部分首先將同步信號(hào)產(chǎn)生部分產(chǎn)生的同步信號(hào)VAB′、VBC′、VCA′、VBC″(圖7)和控制信號(hào)+VCTRL-VCTRL，在IC502，IC503，IC504三組電壓比較器進(jìn)行不同組合的比較，其輸出信號(hào)送入可編程邏輯陣列，根據(jù)該邏輯陣列輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間所需的邏輯關(guān)系，對(duì)該邏輯陣列編程，在輸出端形成相位差30°的與電源同步的六路觸發(fā)脈沖。這六路觸發(fā)脈沖被送入觸發(fā)脈沖輸出電路進(jìn)行放大輸出。
(六)觸發(fā)脈沖輸出部分(圖3)，觸發(fā)脈沖形成部分產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，經(jīng)三級(jí)放大后，再經(jīng)脈沖變壓器輸出。
(七)保護(hù)電路部分(圖9a-圖9c)10，這里的保護(hù)電路部分包括過流保護(hù)，由圖4中的電流互感器I-T1、I-T2、I-T3獲取電流信號(hào)；過壓保護(hù)，由裝在負(fù)載上的分壓器取得過壓信號(hào)；過熱保護(hù)，由圖4中的溫度開關(guān)T取得溫度信號(hào)；快速熔斷器熔斷保護(hù)，由微動(dòng)開關(guān)F-S1、F-S2、F-S3獲得信號(hào)。這些保護(hù)信號(hào)被分送入圖9a和圖9c的相應(yīng)位置，過流信號(hào)和過壓信號(hào)在由IC401組成的比較器中分別與P401及P402產(chǎn)生的基準(zhǔn)電平比較，超過基準(zhǔn)電平時(shí)，產(chǎn)生故障信號(hào)。在出現(xiàn)過熱或保險(xiǎn)熔斷時(shí)，溫度開關(guān)T或微動(dòng)開關(guān)FS聯(lián)通，則將輸出相應(yīng)的故障信號(hào)OVERT或FUSE。所有故障信號(hào)的輸出通過STOP線送入組件IC401的12、13、14腳組成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及控制接口部分(圖11)，送入上述雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的故障信號(hào)使得其輸出V1為高電平(圖9a)，使T401、T402飽和導(dǎo)通，P3線輸出基本上為+26V，該信號(hào)電壓使得二極管D600-D605處于反向電壓而截止(圖3)，從而切斷觸發(fā)脈沖，使晶閘管關(guān)斷，從而切斷對(duì)負(fù)載的供電，起到保護(hù)作用。
(八)控制接口部分(圖11)全部故障信號(hào)送入到STOP線的同時(shí)，也被送入由組件IC402組成的四個(gè)雙穩(wěn)壓觸發(fā)器記錄，在有故障出現(xiàn)的條件下，即使主控繼電器斷開，由于保護(hù)電路是由穩(wěn)壓電源B供電的，故障狀態(tài)仍保持到直至出現(xiàn)復(fù)位信號(hào)，集成運(yùn)放組件IC402組成四個(gè)雙穩(wěn)壓觸發(fā)器，分別記錄四種的故障狀態(tài)，輸出分別控制四個(gè)繼電器，再由繼電器輸出到輸入輸出接口，由這兩個(gè)接口再分別送入本控制板進(jìn)行顯示及另接的外部設(shè)置進(jìn)行分析判斷。由于保護(hù)電路和控制接口電路用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源B供電，這樣即使在主控繼電器斷開的條件下，控制接口電路仍會(huì)記錄下故障狀態(tài)，在控制板上保持故障顯示，直至有復(fù)位信號(hào)。
(九)軟啟動(dòng)、分級(jí)降壓及復(fù)位部分(圖5，圖10)，控制接口部分和本地控制板及外部控制設(shè)備通過兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的25芯插頭進(jìn)行聯(lián)接，接線圖見圖11b，PLUG2與外部控制設(shè)備相連，PLUG3與本地控制板相連。
軟啟動(dòng)及分級(jí)降壓電路(圖5)主要由三端可調(diào)電源模塊IC801及一組三極管組成，IC801的輸入端接電源，輸出端先送到控制板接口插坐PLUG3(圖11b)的23腳，通過一個(gè)電位器VREF分壓(圖12)，作為相位控制電路的輸入基準(zhǔn)電壓VREF(圖8)，IC801和T801結(jié)合起來完成軟啟動(dòng)功能。在接通電源以后，由于C808上的電壓很低，T801飽和導(dǎo)通，IC801的ADJ腳電壓最低，輸出LEVELS最低，隨著C808通過R802充電，T801逐漸由飽和向截止發(fā)展，發(fā)射極電壓逐漸升高，從而LEVELS也逐漸升高，隨著LEVELS的升高，晶閘管導(dǎo)通角逐漸增大，負(fù)載電壓逐漸升高，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，軟啟動(dòng)的時(shí)間由C808的充電時(shí)間常數(shù)T＝R802·C808決定。T805、T806、T807是為了實(shí)現(xiàn)分級(jí)降壓而設(shè)置的。例如，通過外部控制，將YJK1-1與YJK1-2連通，則T805導(dǎo)通，IC801的ADJ腳電壓下降，從而使LEVELS降低，若斷開YJK1-1與YJK1-2，LEVELS又可以緩慢升到原來的值。改變R805、R806、R820的阻值，可以調(diào)節(jié)降壓的幅度。帶電復(fù)位功能通過復(fù)位電路(圖10)保護(hù)電路(圖9a-9b)及軟啟動(dòng)與分級(jí)降壓電路(圖5)其同實(shí)現(xiàn)。保護(hù)電路動(dòng)作以后，V1變?yōu)楦唠娖?圖9c)這個(gè)信號(hào)通過R481被送到T807的其極，使得IC801的輸出LEVELS下降，在出現(xiàn)過壓或過流情況時(shí)，先不斷開主控?cái)嚯娖?，若?jīng)判斷可以復(fù)位，可由外部控制設(shè)備或手動(dòng)控制板給出復(fù)位信號(hào)(使得圖10中的YJK4-1與YJK4-2或RESET2-1與RESET2-2連通一次)，通過D426、D429、D430、D431、D432這五只二極管，送入到保護(hù)電路和五只觸發(fā)器，使它們復(fù)位，這樣負(fù)載的輸入電壓緩慢升到原來的工作值，實(shí)現(xiàn)帶電復(fù)位。
權(quán)利要求1.包括一由六只晶閘管組成的三相晶閘管全波調(diào)壓電路、兩個(gè)穩(wěn)壓電源、一個(gè)同步信號(hào)產(chǎn)生器、一個(gè)觸發(fā)脈沖形成電路、一個(gè)觸發(fā)脈沖輸出電路、一個(gè)保護(hù)電路、一個(gè)控制接口、一個(gè)本地控制板以及一個(gè)外部控制設(shè)備組成的晶閘管電力控制器，其特征在于，其觸發(fā)脈沖形成電路由可編程邏輯器件組成，在可編程邏輯器件前連接有三組電壓比較器，可編程邏輯器件輸出的觸發(fā)脈沖經(jīng)觸發(fā)脈沖輸出電路放大后，接入到晶閘管調(diào)壓電路，所說的保護(hù)電路還接有軟啟動(dòng)及分級(jí)降壓電路、復(fù)位電路，接入保護(hù)電路的穩(wěn)壓電源是與其它電路分開的穩(wěn)壓電源。
2.按權(quán)利要求1所述的晶閘管電力控制器，其特征在于，所述的軟啟動(dòng)及分級(jí)降壓電路由一個(gè)三端可調(diào)電壓模塊構(gòu)成，在其調(diào)節(jié)端接入一組晶體管。
3.按權(quán)利要求1所述的晶閘管電力控制器，其特征在于，所述用兩個(gè)穩(wěn)壓電源供電，其中保護(hù)電路單獨(dú)使用一個(gè)穩(wěn)壓電源，該穩(wěn)壓電源的輸入端接到所述三相全波調(diào)壓電路的主控繼電器之前。
4.按權(quán)利要求1所述的晶閘管電力控制器，其特征在于，保護(hù)電路接有帶電復(fù)位電路，在本地控制板或外部控制設(shè)備之后接有控制五個(gè)觸發(fā)器的七只二極管。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電力發(fā)電、配電的輸入輸出功率控制器，主要包括晶閘管交流全波調(diào)壓電路、穩(wěn)壓電源、同步信號(hào)產(chǎn)生器、觸發(fā)脈沖形成和輸出電路、保護(hù)電路、控制接口、外部控制設(shè)備及本地控制板，其中觸發(fā)脈沖形成和輸出電路是用可編程邏輯器件、并有三級(jí)放大功能，保護(hù)電路還有軟啟動(dòng)分級(jí)降壓及復(fù)位電路、穩(wěn)壓電源為二組。本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠及自動(dòng)復(fù)位的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H3/20GK2271775SQ9620526
公開日1997年12月31日 申請(qǐng)日期1996年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月8日
發(fā)明者李德 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所