一种微电网三相晶闸管快速开关及控制方法技术

本发明专利技术公开一种微电网三相晶闸管快速开关及控制方法，该快速开关包括三相电网、负载LOAD，还包括三相晶闸管双向开关电路A、三相晶闸管强迫换流开关电路B、CPU单元，所述三相电网与所述三相晶闸管双向开关电路A的输入端相连接，所述三相晶闸管双向开关电路A的输出端通过所述三相晶闸管强迫换流开关电路B与所述负载LOAD相连接，所述CPU单元分别与所述三相晶闸管双向开关电路A的控制端、所述三相晶闸管强迫换流开关电路B的控制端相连接。本发明专利技术具备强制关断功能，符合微电网系统快速并离网切换的要求，且考虑到电压过零点可能存在的导通失败问题，不仅实现了晶闸管开关的关断功能，且有效解决因为导通失败而造成的电容向微电网放电的问题。

A Fast Switching and Control Method of Three-phase Thyristor in Microgrid

The invention discloses a fast switch and control method of three-phase thyristor in micro-grid, which includes three-phase grid and load LOAD, and also includes three-phase thyristor bidirectional switch circuit A, three-phase thyristor forced commutation switch circuit B, CPU unit. The three-phase grid and the input end of the three-phase thyristor bidirectional switch circuit A are described. The output end of the three-phase thyristor bidirectional switch circuit A is connected with the load LOAD through the three-phase thyristor forced commutation switch circuit B. The CPU unit is connected with the control end of the three-phase thyristor bidirectional switch circuit A and the control end of the three-phase thyristor forced commutation switch circuit B, respectively. The invention has the forced shutdown function, meets the requirements of fast and off-grid switching of the microgrid system, and considers the possible failure of conduction at the zero-crossing point of the voltage, not only realizes the shutdown function of the thyristor switch, but also effectively solves the problem of capacitance discharging to the microgrid caused by the failure of conduction.

【技术实现步骤摘要】
一种微电网三相晶闸管快速开关及控制方法
本专利技术涉及一种微电网三相晶闸管快速开关及控制方法，属于微电网快速开关

技术介绍
由于快速增长的电力需求与传统能源的日渐枯竭、环境污染的矛盾关系逐渐突出，开发新能源、可再生能源成为解决全球能源紧缺与环境保护等矛盾的必然选择，各个国家都已把开发利用新能源写入国家发展计划。分布式发电相比于传统大电网，具有绿色无污染，安装地点灵活，能量利用率高，减少了长线路的输电损耗能量等特点。但是其自身存在的问题也逐渐暴露出来，分布式电源控制困难、不稳定、成本较高。随着电力电子技术与现代控制的发展，微电网出现了，它由微源、负荷、控制装备、储能装备结合而成，构成一个可控的单元向用户提供电能或热能。相比于大电网，微电网更接近负荷，无需建设超高压、远距离电网输电，极大的减少了线路损耗，且微电网具有发电供热制冷等多项功能，可实现更高的综合能源利用率；微电网可在大电网出现扰动的情况下，能孤岛运行，向负载供电，提到了用户供电的可靠性；微电网能以非集中程度更高的方式协调分布式电源，不仅可减轻大电网控制的负担，且能更好的发挥分布式电源的优势。相比于大电网单独供电，微电网与大电网的结合使用具有明显优势。传统的快速开关多采用机械触点结构，难以满足微电网的10ms内完成并离网切换的要求，而UPS上常用的静态转换开关也采用晶闸管功率器件，但是由于晶闸管本身不具备反向关断功能，且静态转换开关没有强制关断的功能需求。直流高压系统上的快速开关一般采用具有关断功能的GTO器件，成本较高，难以应用到微电网系统中，低压直流系统也存在一些晶闸管反压电路，但是可靠性较低，且由于交流系统的换相问题，难以应用于微电网工程中。如何解决上述技术问题，是本领域的技术难题。UPS(UninterruptiblePowerSystem/UninterruptiblePowerSupply)，即不间断电源，是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种微电网三相晶闸管快速开关，满足微电网的快速并离网要求。常用的静态转换开关(STS)、直流高压系统上的快速开关、低压直流系统快速开关难以满足微电网的要求本专利技术采用如下技术方案：一种微电网三相晶闸管快速开关，包括三相电网、负载LOAD，其特征在于，还包括三相晶闸管双向开关电路A、三相晶闸管强迫换流开关电路B、CPU单元，所述三相电网与所述三相晶闸管双向开关电路A的输入端相连接，所述三相晶闸管双向开关电路A的输出端通过所述三相晶闸管强迫换流开关电路B与所述负载LOAD相连接，所述CPU单元分别与所述三相晶闸管双向开关电路A的控制端、所述三相晶闸管强迫换流开关电路B的控制端相连接。作为一种较佳的实施例，所述三相晶闸管双向开关电路A包括第一组晶闸管单元、第二组晶闸管单元、第三组晶闸管单元，所述第一组晶闸管单元的输入端连接所述三相电网的a相，所述第二组晶闸管单元的输入端连接所述三相电网的b相，所述第三组晶闸管单元的输入端连接所述三相电网的c相，所述第一组晶闸管单元的输出端、第二组晶闸管单元的输出端、第三组晶闸管单元的输出端分别与所述三相晶闸管强迫换流开关电路B相连接。作为一种较佳的实施例，所述第一组晶闸管单元包括晶闸管T1、晶闸管T2，所述晶闸管T1与所述晶闸管T2反向并联连接；所述第二组晶闸管单元包括晶闸管T3、晶闸管T4，所述晶闸管T3与所述晶闸管T4反向并联连接；所述第三组晶闸管单元包括晶闸管T5、晶闸管T6，所述晶闸管T5与所述晶闸管T6反向并联连接。作为一种较佳的实施例，所述晶闸管T1的阳极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T1的阴极连接所述三相电网的a相，所述晶闸管T2的阳极连接所述三相电网的a相，所述晶闸管T2的阴极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T1的门极、所述晶闸管T2的门极分别连接所述CPU单元；所述晶闸管T3的阳极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T3的阴极连接所述三相电网的b相，所述晶闸管T4的阳极连接所述三相电网的b相，所述晶闸管T4的阴极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T4的门极、所述晶闸管T24的门极分别连接所述CPU单元；所述晶闸管T5的阳极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T5的阴极连接所述三相电网的c相，所述晶闸管T6的阳极连接所述三相电网的c相，所述晶闸管T6的阴极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T5的门极、所述晶闸管T6的门极分别连接所述CPU单元。作为一种较佳的实施例，所述三相晶闸管强迫换流开关电路B包括正向换流开关回路和反向换流开关回路，所述正向换流开关回路与所述反向换流开关回路并联连接，所述正向换流开关回路的输入端与所述反向换流开关回路的输入端分别连接所述三相电网，所述正向换流开关回路的输出端与所述反向换流开关回路的输出端分别接所述负载LOAD。作为一种较佳的实施例，所述正向换流开关回路包括晶闸管T2′、晶闸管T4′、晶闸管T6′、电阻R2、电阻R4、电阻R6、储能电容C2、储能电容C4、储能电容C6，所述反向换流开关回路包括晶闸管T1′、晶闸管T3′、晶闸管T5′、电阻R1、电阻R3、电阻R5、储能电容C1、储能电容C3、储能电容C5；所述晶闸管T2′的阳极接所述三相电网的a相,所述晶闸管T2′的阴极分别连接所述电阻R2的一端、所述储能电容C2的一端，所述电阻R2的另一端分别连接接所述负载LOAD、GND端，所述储能电容C2的另一端接所述储能电容C1的一端，所述储能电容C1的另一端分别连接所述晶闸管T1′的阳极、所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端分别连接所述负载LOAD、GND端，所述晶闸管T1′的阴极接所述三相电网的a相；所述晶闸管T4′的阳极接所述三相电网的b相,所述晶闸管T4′的阴极分别连接所述电阻R4的一端、所述储能电容C4的一端，所述电阻R4的另一端分别连接接所述负载LOAD、GND端，所述储能电容C4的另一端接所述储能电容C3的一端，所述储能电容C3的另一端分别连接所述晶闸管T3′的阳极、所述电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端分别连接所述负载LOAD、GND端，所述晶闸管T3′的阴极接所述三相电网的b相；所述晶闸管T6′的阳极接所述三相电网的c相,所述晶闸管T6′的阴极分别连接所述电阻R6的一端、所述储能电容C6的一端，所述电阻R6的另一端分别连接接所述负载LOAD、GND端，所述储能电容C6的另一端接所述储能电容C5的一端，所述储能电容C5的另一端分别连接所述晶闸管T5′的阳极、所述电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端分别连接所述负载LOAD、GND端，所述晶闸管T5′的阴极接所述三相电网的c相；所述晶闸管T2′的门极、所述晶闸管T4′的门极、所述晶闸管T6′的门极、晶闸管T1′的门极、晶闸管T3′的门极、晶闸管T5′的门极分别连接所述CPU单元。作为一种较佳的实施例，所述微电网三相晶闸管快速开关还包括电压传感器、电压差分采样电路，所述电压传感器设置于所述三相晶闸管双向开关电路A的输入端并与所述CPU单元相连接，所述电压差分采样电路分别设置于所述三相晶闸管双向开关电路A的输入端与输出端并与所述CPU单元相连接。本专利技术还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电网三相晶闸管快速开关，包括三相电网、负载LOAD，其特征在于，还包括三相晶闸管双向开关电路A、三相晶闸管强迫换流开关电路B、CPU单元，所述三相电网与所述三相晶闸管双向开关电路A的输入端相连接，所述三相晶闸管双向开关电路A的输出端通过所述三相晶闸管强迫换流开关电路B与所述负载LOAD相连接，所述CPU单元分别与所述三相晶闸管双向开关电路A的控制端、所述三相晶闸管强迫换流开关电路B的控制端相连接。

【技术特征摘要】
1.一种微电网三相晶闸管快速开关，包括三相电网、负载LOAD，其特征在于，还包括三相晶闸管双向开关电路A、三相晶闸管强迫换流开关电路B、CPU单元，所述三相电网与所述三相晶闸管双向开关电路A的输入端相连接，所述三相晶闸管双向开关电路A的输出端通过所述三相晶闸管强迫换流开关电路B与所述负载LOAD相连接，所述CPU单元分别与所述三相晶闸管双向开关电路A的控制端、所述三相晶闸管强迫换流开关电路B的控制端相连接。2.根据权利要求1所述的一种微电网三相晶闸管快速开关，其特征在于，所述三相晶闸管双向开关电路A包括第一组晶闸管单元、第二组晶闸管单元、第三组晶闸管单元，所述第一组晶闸管单元的输入端连接所述三相电网的a相，所述第二组晶闸管单元的输入端连接所述三相电网的b相，所述第三组晶闸管单元的输入端连接所述三相电网的c相，所述第一组晶闸管单元的输出端、第二组晶闸管单元的输出端、第三组晶闸管单元的输出端分别与所述三相晶闸管强迫换流开关电路B相连接。3.根据权利要求2所述的一种微电网三相晶闸管快速开关，其特征在于，所述第一组晶闸管单元包括晶闸管T1、晶闸管T2，所述晶闸管T1与所述晶闸管T2反向并联连接；所述第二组晶闸管单元包括晶闸管T3、晶闸管T4，所述晶闸管T3与所述晶闸管T4反向并联连接；所述第三组晶闸管单元包括晶闸管T5、晶闸管T6，所述晶闸管T5与所述晶闸管T6反向并联连接。4.根据权利要求3所述的一种微电网三相晶闸管快速开关，其特征在于，所述晶闸管T1的阳极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T1的阴极连接所述三相电网的a相，所述晶闸管T2的阳极连接所述三相电网的a相，所述晶闸管T2的阴极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T1的门极、所述晶闸管T2的门极分别连接所述CPU单元；所述晶闸管T3的阳极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T3的阴极连接所述三相电网的b相，所述晶闸管T4的阳极连接所述三相电网的b相，所述晶闸管T4的阴极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T4的门极、所述晶闸管T24的门极分别连接所述CPU单元；所述晶闸管T5的阳极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T5的阴极连接所述三相电网的c相，所述晶闸管T6的阳极连接所述三相电网的c相，所述晶闸管T6的阴极连接所述负载LOAD，所述晶闸管T5的门极、所述晶闸管T6的门极分别连接所述CPU单元。5.根据权利要求1所述的一种微电网三相晶闸管快速开关，其特征在于，所述三相晶闸管强迫换流开关电路B包括正向换流开关回路和反向换流开关回路，所述正向换流开关回路与所述反向换流开关回路并联连接，所述正向换流开关回路的输入端与所述反向换流开关回路的输入端分别连接所述三相电网，所述正向换流开关回路的输出端与所述反向换流开关回路的输出端分别接所述负载LOAD。6.根据权利要求5所述的一种微电网三相晶闸管快速开关，其特征在于，所述正向换流开关回路包括晶闸管T2′、晶闸管T4′、晶闸管T6′、电阻R2、电阻R4、电阻R6、储能电容C2、储能电容C4、储能电容C6，所述反向换流开关回路包括晶闸管T1′、晶闸管T3′、晶闸管T5′、电阻R1、电阻R3、电阻R5、储能电容C1、储能电容C3、储能电容C5；所述晶闸管T2′的阳极接所述三相电网的a相,所述晶闸管T2′的阴极分别连接所述电阻R2的一端、所述储能电容C2的一端，所述电阻R2的另一端分别连接接所述负载LOAD、GND端，所述储能电容C2的另一端接所述储能电容C1的一端，所述储能电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉，程益德，刘淮通，刘柱云，
申请(专利权)人：南京国电南自电网自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32