串联晶闸管阀组宽频率低压侧触发控制方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种串联晶闸管阀组宽频率低压侧触发控制方法及其装置。所述的装置是由电流源电路、晶闸管电路、输出母线和磁环变压器组成的，电流源电路连接晶闸管电路，晶闸管电路连接输出母线，输出母线连接磁环变压器。所述的控制方法是提供一种输出电流模式可灵活变化的电流源，当晶闸管不需要触发时，电流源输出母线上输出电流幅值恒定的直流电流；当晶闸管需要触发时，电流源输出母线上输出幅值恒定的交变电流，母线上的磁环副边用来触发晶闸管；本发明专利技术采用的幅值恒定的直流电流和幅值恒定的高频交变方波电流之间无缝转换、确保第一个触发脉冲前沿、触发脉冲输出路数可以方便调整，控制电路和磁环副边电路结构简单，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶闸管技术，具体说就是一种串联晶闸管阀组宽频率低压侧触发控制 方法及其装置。
技术介绍
在高压大容量电机软起动领域以及大容量无功补偿领域，往往需要使用大量耐压 等级较低的晶闸管串联组成晶闸管阀组。晶闸管阀组的关键技术之一是实现阀组内的多个 串联晶闸管同时强触发且满足多个串联晶闸管驱动之间以及其与控制低压侧之间的隔离 强度。而且这些晶闸管阀组的触发频率并不固定，如在同步电机软起动装置的逆变侧需要 变频软起动的时候，晶闸管的触发频率可以从几Hz变化到50Hz，异步电机软起动晶闸管的 触发频率为300Hz，而在无功需求变化剧烈(如点焊机等)的场合使用的无功补偿装置的投 切频率也是急剧变化的，可以从1Hz以下快速变化到几百Hz。现有的技术通常使用脉冲变 压器产生强触发脉冲来实现多个串联晶闸管的同时触发，这需要良好的输入电压同步性， 在串联的晶闸管数量较少的情况下，可以把脉冲变压器串联使用，脉冲变压器的原边使用 同一个电源供电，控制与电源串联的功率管的导通来实现脉冲变压器的同步，这种方法输 出的脉冲上升时间往往达不到晶闸管强触发的要求，而且在需要的脉冲路数增加时，对功 率管的功率要求大大增加，此外高、低压侧的电气隔离问题也很难解决。而且脉冲变压器在 价格可以接受的范围内很难达到很高的隔离等级，脉冲变压器还有伏微秒积的限制，容易 饱和，触发频率不能达到很高，触发脉冲个数也不能太多。还有一种方法是文献《新型多路 输出高压隔离电源及其在短路限流器中的应用》中提到的，是使用高压电缆穿过多个磁环， 高压电缆通过高频交变电流，这根高压电缆作为多个磁环变压器的一匝原边将能量耦合到 磁环副边，副边经过变换得到稳定的电压源，这样得到的电压源是多路隔离的。再用这些隔 离的电压源驱动脉冲变压器，这些脉冲变压器的触发信号来自于多路光纤。这种触发模式 比较复杂，故障率高。美国专利《METHODAND CIRCUIT FOR CONTROLLINGCURRENT IN HIGH PRESSURE DISCHARGE LAMP))中提到的电路拓扑，全桥是一直处于交变模式的，与我们的控制方式完全 不同，且应用的领域也大不一样。文献《Firing Series SCRs at Medium Voltage :Understanding theTopologies Ensures the Optimum Gate Drive Selection》中提出了六种触发晶闸管阀组的方法。方 法Type la用电压源触发，只能发出单个触发脉冲；方法Type lb用电压源触发，能提供多 个触发脉冲，但占空比有限制，触发电路复杂，而且容易出现误触发；方法Type Ila用多个 变压器得到多路隔离电压源，再使用多路光纤传输触发信号，控制开关管的开关触发晶闸 管。此种方法的高低压隔离强度难以保证，且每只晶闸管需要一根光纤；方法Type lib用 半桥得到交变电流源，经过磁环副边耦合，在副边控制开关管的开通关断来控制触发脉冲。 这种触发方式每只晶闸管需要一根光纤，电路复杂，故障点多；方法Type Ilia使用光控晶 闸管，但是这种晶闸管有其应用上的限制；方法Type Illb使用门极自供电驱动晶闸管，储3能电容需要一定的时间，当晶闸管长时间导通，则自供电系统的供电就成为大 的问题，而且每只晶闸管需要一根光纤。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用幅值恒定的直流电流和幅值恒定的高频交变方 波电流之间无缝转换、确保第一个触发脉冲前沿、触发脉冲输出路数可以方便调整的串联 晶闸管阀组宽频率低压侧触发控制方法及其装置。本专利技术的目的是这样实现的所述的串联晶闸管阀组宽频率低压侧触发控制装 置，它是由电流源电路、晶闸管电路、输出母线和磁环变压器组成的，电流源电路连接晶闸 管电路，晶闸管电路连接输出母线，输出母线连接磁环变压器。本专利技术串联晶闸管阀组宽频率低压侧触发控制装置，还有以下技术特征(1)所述的电流源电路包括BUCK恒流和恒流控制电路，BUCK恒流连接恒流控制电 路。(2)所述的BUCK恒流和恒流控制电路，其控制电路采用PWM专用控制芯片 SG3525, M0SFET 驱动采用 IR2110。(3)所述的晶闸管电路包括电流型全桥逆变器、晶闸管触发信号处理电路和全桥 驱动电路，晶间管触发信号处理电路连接电流型全桥逆变器，电流型全桥逆变器连接全桥 驱动电路。(4)所述的磁环变压器的原边连接输出母线，磁环变压器的副边连接晶间管触发 电路。本专利技术一种串联晶闸管阀组宽频率低压侧触发控制方法，提供一种输出电流模式 可灵活变化的电流源，当晶闸管不需要触发时，电流源输出母线上输出电流幅值恒定的直 流电流；当晶闸管需要触发时，电流源输出母线上输出幅值恒定的交变电流，母线上的磁环 副边用来触发晶间管；触发信号在低压侧给出，不用在高压侧各路都给出触发信号，电流源 的交直流模式转换频率可以从1Hz以下调节到几百Hz。本专利技术具有如下优点触发晶闸管阀组的频率可以从1Hz以下到几百Hz快速方便 的变化，取决于外部投切信号的切换频率。第一个触发脉冲严格满足晶闸管串联方式对门 极触发脉冲电流的要求，即“靠背椅”形状。晶闸管触发采用脉冲串方式，脉冲串的个数可 以灵活控制，且脉冲幅值没有明显的衰减。本专利技术中由于采用幅值恒定的直流电流和幅值 恒定的高频交变方波电流之间无缝转换，确保了第一个触发脉冲的前沿。门极触发电流同 时性非常高。晶间管的触发信号发出后，全桥工作在交变模式，母线上产生交变电流，磁环 变压器副边的多路强触发脉冲电流几乎无延时1US)地产生。在满足高低压侧之间绝 缘强度要求的同时，可实现多组共用同一磁环，可以实现能量的高效耦合。触发脉冲输出路 数可以方便调整，各路之间、高低压侧之间绝缘强度足够高。相比其它触发方式更加可靠。 控制电路和磁环副边电路结构简单，成本低廉。附图说明图1为本专利技术的电流源结构方框图；图2为本专利技术的电流源主电路原理图3为本专利技术的BUCK恒流控制电路图；图4为本专利技术的晶闸管触发信号处理电路；图5为本专利技术的全桥驱动电路；图6为本专利技术的全桥变换器交/直流电流无缝隙转换示意图；图7为本专利技术的触发频率4Hz时的触发信号和母线电流波形；图8为本专利技术的触发频率50Hz时的触发信号和母线电流波形；图9为本专利技术的触发频率100Hz时的触发信号和母线电流波形、；图10为本专利技术的触发频率300Hz时的触发信号和母线电流波形。具体实施例方式下面结合附图举例对本专利技术作进一步说明。实施例1 结合图1—图5，本专利技术一种串联晶闸管阀组宽频率低压侧触发控制装 置，它是由电流源电路、晶闸管电路、输出母线和磁环变压器组成的，电流源电路连接晶闸 管电路，晶闸管电路连接输出母线，输出母线连接磁环变压器。本专利技术串联晶闸管阀组宽频率低压侧触发控制装置，还有以下技术特征所述的电流源电路包括BUCK恒流和恒流控制电路，BUCK恒流连接恒流控制电路。所述的BUCK恒流和恒流控制电路，其控制电路采用PWM专用控制芯片SG3525， M0SFET 驱动采用 IR2110。所述的晶闸管电路包括电流型全桥逆变器、晶闸管触发信号处理电路和全桥驱动 电路，晶间管触发信号处理电路连接电流型全桥逆变器，电流型全桥逆变器连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联晶闸管阀组宽频率低压侧触发控制装置，它是由电流源电路、晶闸管电路、输出母线和磁环变压器组成的，其特征在于：电流源电路连接晶闸管电路，晶闸管电路连接输出母线，输出母线连接磁环变压器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐殿国，高强，何崇飞，赵璋，刘鑫，
申请(专利权)人：哈尔滨同为电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]