一种基于集成电路的光控换流阀晶闸管电压监测单元制造技术

本发明专利技术公开一种基于集成电路的光控换流阀晶闸管电压监测单元，晶闸管电压监测单元，安装于换流阀组件内的晶闸管级两端，可完成晶闸管负向电压建立、正向电压建立，以及正向过电压的实时监测与回报功能。该晶闸管电压监测单元，应用集成电路技术，元器件个数少，成本低，体积小，检测精度和可靠性高，回报信号一致性好。此外，产品无需额外配置取能接口，工作电压低，接线简单，安装和后期维护便捷。

【技术实现步骤摘要】
一种基于集成电路的光控换流阀晶闸管电压监测单元
本专利技术属于高压直流输电工程
，涉及一种基于集成电路的光控换流阀晶闸管电压监测单元。
技术介绍
晶闸管电压监测单元(thyristorvoltagemonitoring,TVM)是光控换流阀设备核心部件，主要用于检测晶闸管级电压，并通过光纤适时回报电压监测信号，以配合换流阀控制系统，实现晶闸管元件的触发、监测与保护。现有TVM产品基于分立电子器件设计，所用元件器数量多，产品体积大，成本高，且易受元器件参数分散性影响，工作一致性较差。此外，现有产品功耗较大，需额外配置取能接口，通过晶闸管级阻尼均压回路取能，从而导致产品工作电压高，外部接线复杂，安装和后期维护不便。同时，现有TVM产品将大功率直流均压电阻置于板卡内部，工作时电阻温度较高，存在一定的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于集成电路的光控换流阀晶闸管电压监测单元，以解决现有产品成本高，体积大，工作一致性差，工作电压高，安装和后期维护不便，以及直流均压电阻温升高等不足。为了解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于集成电路的光控换流阀晶闸管电压监测单元，电压监测单元采用集成电路技术，包括滤波和浪涌抑制模块、过电压监测模块、电压过零监测模块、整流和取能模块、电源转换模块、回报脉宽控制及信号生成模块、电源电压检测模块以及光发射模块；滤波和浪涌抑制模块一端以及过电压监测模块经直流均压电阻RDC连接于晶闸管阳极，滤波和浪涌抑制模块另一端连接于晶闸管阴极，滤波和浪涌抑制模块用以抑制高频干扰和浪涌冲击，过电压监测模块负责晶闸管级正向过电压检测；整流和取能模块、电源转换模块以及电源电压检测模块共同构成TVM板的电源回路，整流和取能模块经直流均压电阻RDC连接于晶闸管阳极，实现正向电压和负向电压双向取能；电源转换模块用于电源电压转换和稳压，电源电压检测模块用于检测电源电压；电压过零监测模块连接于整流和取能模块，用于监测晶闸管级正向和负向电压；回报脉宽控制及信号生成模块连接于过电压监测模块和电压过零监测模块，用于产生不同脉宽的回报信号；光发射模块连接于回报脉宽控制及信号生成模块，用于实现回报信号的光电转换。进一步，滤波和浪涌抑制模块由低通滤波器和瞬态抑制二极管组成，过电压监测模块由分压电路和电压比较器组成。进一步，整流和取能模块由桥式整流电路、储能电容和稳压电路组成，电源转换模块由DC-DC降压电源芯片及附属电路组成，电源电压检测模块则由分压电路和电压比较器组成。进一步，电压过零监测模块由分压电路和电压比较器组成，电压过零监测模块，整流和取能模块采用分时工作策略，两模块工作时间受晶闸管级电压控制。进一步，回报脉宽控制及信号生成模块由单稳态触发器和附属电路组成，单稳态触发器连接于电源电压检测模块，受电源电压检测模块所发使能信号控制。进一步，光发射模块由发光二极管和控制电路组成。本专利技术的晶闸管电压监测单元，具有以下技术特点：所述晶闸管电压监测单元，其功能和接口与现有晶闸管电压监测单元相同，可用于现有换流阀设备的升级改造，能够完成晶闸管级的负向电压建立、正向电压建立，以及正向过电压的实时监测与回报。所述晶闸管电压监测单元，设置有滤波和浪涌抑制模块，可以有效抑制由输入端引入的高频传导骚扰和浪涌冲击。电源回路由整流和取能模块、电源转换模块，以及电源电压检测模块组成。与现有产品取能方式不同，该产品经直流均压电阻取能，其内部设置的桥式整流电路，配合储能电容、稳压电路，以及DC-DC降压电源芯片，可实现正负向电压的双向取能。此外，其内部设置有电源电压检测模块，可在电源电压过低时，闭锁回报信号，有效避免因板卡电压不足，工作异常，而导致的误回报问题。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：采用集成电路芯片，元器件个数少，成本低，体积小，可靠性大幅提高。与现有晶闸管电压监测单元不同，该产品由电压比较器完成电压检测，由单稳态触发器生成回报信号并控制回报信号脉宽，其检测精度高，回报信号一致性好。此外，该产品通过直流均压电阻取能，无需额外配置取能接口，与现有产品相比，其工作电压较低，且安装与后期维护便捷。同时，该晶闸管电压监测单元将直流均压电阻移至板卡外部，消除了由电阻发热导致的安全隐患。附图说明图1是晶闸管电压监测单元的电路结构示意图。图2是晶闸管电压监测单元的工作时序示意图。图中：RS为阻尼电阻，CS为阻尼电容，RDC为直流均压电阻，X1为板卡连接端口一，X2为板卡连接端口二。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述：请参阅图1，本专利技术基于集成电路的光控换流阀晶闸管电压监测单元，安装于换流阀组件内晶闸管级两端。其中，板卡连接端口一X1通过直流均压电阻RDC连接于晶闸管阳极，板卡连接端口二X2连接于晶闸管阴极。请参阅图1，所述晶闸管电压监测单元包括：滤波和浪涌抑制模块、过电压监测模块、电压过零监测模块、整流和取能模块、电源转换模块、回报脉宽控制及信号生成模块、电源电压检测模块，以及光发射模块。其中，滤波和浪涌抑制模块以及过电压监测模块，经直流均压电阻RDC连接于晶闸管阳极。滤波和浪涌抑制模块主要由低通滤波器和瞬态抑制二极管组成，用以实现高频干扰和浪涌冲击抑制。过电压监测模块主要由分压电路和电压比较器组成，负责晶闸管级正向过电压检测。整流和取能模块、电源转换模块以及电源电压检测模块，共同构成TVM板电源回路。其中，整流和取能模块经直流均压电阻连接于晶闸管阳极，主要由桥式整流电路、储能电容和稳压电路组成，可实现正向电压和负向电压双向取能；电源转换模块由DC-DC降压电源芯片及附属电路组成，主要负责完成电源电压转换和稳压功能；而电源电压检测模块则由分压电路和电压比较器组成，负责完成电源电压检测。电压过零监测模块连接于整流和取能模块，由分压电路和电压比较器组成，负责完成晶闸管级正向和负向电压建立监测。为避免电压过零监测模块工作时，受整流和取能模块中电容充电电流影响，两模块间采用分时工作策略，各模块工作时间受晶闸管级电压控制。当晶闸管两端电压正向或负向过零后，TVM板过零监测模块开始工作，完成正负向电压检测，而后当晶闸管电压继续升高，超过预设值时(通常设定为200V，但可根据应用需要，进行灵活调整)，储能电容开始充电，整流和取能模块工作。回报脉宽控制及信号生成模块由单稳态触发器和附属电路组成，连接于过电压监测模块和电压过零监测模块，用于产生不同脉宽的回报信号。其中，单稳态触发器连接于电源电压检测模块，受其所发使能信号控制，可有效避免因电源电压不足，所导致的误回报问题。光发射模块连接于回报脉宽控制及信号生成模块，由发光二极管和控制电路组成，用以实现回报信号的光电转换。请参阅图2，一种基于集成电路的光控换流阀晶闸管电压监测单元，用于检测晶闸管两端电压，并适时回报检测信号。当晶闸管电压正向过零，电压超过预设检测定值时，TVM板向阀控VBE系统回报正电压建立信号。此后，VBE系统将根据极控系统命令，触发导通晶闸管。若晶闸管触发失败，其两端电压持续升高，超过预设保护值时，TVM板向阀控VBE系统回报正向过电压保护信号。当晶闸管元件关断，两端电压负向过零，电压超过预设检测值时，TVM板向阀控VBE系统回报负电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于集成电路的光控换流阀晶闸管电压监测单元，其特征在于：电压监测单元采用集成电路技术，包括滤波和浪涌抑制模块、过电压监测模块、电压过零监测模块、整流和取能模块、电源转换模块、回报脉宽控制及信号生成模块、电源电压检测模块以及光发射模块；滤波和浪涌抑制模块一端以及过电压监测模块经直流均压电阻RDC连接于晶闸管阳极，滤波和浪涌抑制模块另一端连接于晶闸管阴极，滤波和浪涌抑制模块用以抑制高频干扰和浪涌冲击，过电压监测模块负责晶闸管级正向过电压检测；整流和取能模块、电源转换模块以及电源电压检测模块共同构成TVM板的电源回路，整流和取能模块经直流均压电阻RDC连接于晶闸管阳极，实现正向电压和负向电压双向取能；电源转换模块用于电源电压转换和稳压，电源电压检测模块用于检测电源电压；电压过零监测模块连接于整流和取能模块，用于监测晶闸管级正向和负向电压；回报脉宽控制及信号生成模块连接于过电压监测模块和电压过零监测模块，用于产生不同脉宽的回报信号；光发射模块连接于回报脉宽控制及信号生成模块，用于实现回报信号的光电转换。

【技术特征摘要】
1.一种基于集成电路的光控换流阀晶闸管电压监测单元，其特征在于：电压监测单元采用集成电路技术，包括滤波和浪涌抑制模块、过电压监测模块、电压过零监测模块、整流和取能模块、电源转换模块、回报脉宽控制及信号生成模块、电源电压检测模块以及光发射模块；滤波和浪涌抑制模块一端以及过电压监测模块经直流均压电阻RDC连接于晶闸管阳极，滤波和浪涌抑制模块另一端连接于晶闸管阴极，滤波和浪涌抑制模块用以抑制高频干扰和浪涌冲击，过电压监测模块负责晶闸管级正向过电压检测；整流和取能模块、电源转换模块以及电源电压检测模块共同构成TVM板的电源回路，整流和取能模块经直流均压电阻RDC连接于晶闸管阳极，实现正向电压和负向电压双向取能；电源转换模块用于电源电压转换和稳压，电源电压检测模块用于检测电源电压；电压过零监测模块连接于整流和取能模块，用于监测晶闸管级正向和负向电压；回报脉宽控制及信号生成模块连接于过电压监测模块和电压过零监测模块，用于产生不同脉宽的回报信号；光发射模块连接于回报脉宽控制及信号生成模块，用于实现回报信号的光电转换。2.根据权利要求1所述的新...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟锐锋，刘琦，刘飞超，崔斌，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61