TSC投切控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种TSC投切控制装置，包括晶闸管Q1、晶闸管Q2、补偿电容C1、晶闸管驱动单元、交流过零时刻检测单元、交流信号峰值时刻检测单元和主控制单元；晶闸管Q1和晶闸管Q2相并联连接且晶闸管Q1和晶闸管Q2相互反向设置)，晶闸管Q1的阳极与交流输入端口1相连接；晶闸管Q1的阴极与交流输入端口2相连接；主控制单元，用于接收交流过零时刻信号、交流峰值时刻，产生控制信号并将控制信号发送给晶闸管驱动单元，由晶闸管驱动单元驱动晶闸管Q1和晶闸管Q2的导通。本实用新型专利技术的TSC投切控制装置，具有对补偿电容上的冲击电流小、使用寿命长、成本低等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种TSC投切控制装置。
技术介绍
目前TSC (Thyristor switched capacitor,晶闸管投切电容装置)型无功补偿装置常用的投切器，大多采用晶闸管交流电压过零投切策略的，即在晶闸管两端交流电压过零时刻使晶闸管导通，从而使无功补偿装置的无功补偿电容连接到电网两端，实现对电网的无功功率补偿。在实际应用中，这种TSC投切器的不足之处如下1)电压过零投入的时候，电路中会有2-3倍振荡电流，长期会影响电容的寿命，原因在于过零检测电路一般无法检测绝对的过零点，一般是小于某一个接近零电压的小电压值的时候导通，而晶闸管通需要一定的时间，电压过零点附近正是电压变化率最快的时候，这样的话电路实际导通的时 候，晶闸管两端有比较大的电压差，实测证明会产生2-3倍冲击振荡电流。2)当电网中有比较大的谐波的时候，晶闸管两端电压过零点的判断有误差，引起较大的涌流，严重时大概为电容额定电流的几倍甚至十几倍，严重影响电容寿命。针对这种情况，又产生了基于电网峰值电压投切策略的TSC投切器，这种TSC投切器采用一个晶闸管反并联一个整流管。当TSC未发出投切命令的时候，晶闸管不导通，整流管一直导通，使电容器一直充电在电网电压峰值的状态。当需要投切的时候，TSC投切器的峰值检测电路检测到电压峰值时刻，驱动晶闸管导通。由于此时电网电压处于峰值，电容也被充电在峰值，同时由于电压峰值附近电压变化率小，晶闸管导通时刻，晶闸管上的实际电压差很小，晶闸管导通的时候，投切支路中，基本无振荡电流。这种峰值投切策略的TSC投切器缺点是，当设备第一次上电的时候，整流管随机立即导通，补偿电容两端会有很大的电压差，会产生很大的冲击电流，严重影响电容寿命，因此第一次上电时候，需要专门的电路实现对投切电容提前预充电，由于预充电路为避免冲击，一般采用串接大功率电阻限流，因此成本高，投切器上电不能立即工作。
技术实现思路
本技术是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种TSC投切控制装置，以解决单纯电压过零投切器的投切时冲击电流大、单纯电压峰值投切第一次投切冲击大或者是需要专门的预充电电路、成本高、上电不能立即使用等问题。本技术为解决技术问题采用以下技术方案。TSC投切控制装置，其结构特点是，包括晶闸管Ql、晶闸管Q2、补偿电容Cl、晶闸管驱动单元、交流过零时刻检测单元、交流信号峰值时刻检测单元和主控制单元；所述晶闸管Ql和晶闸管Q2相并联连接且晶闸管Ql和晶闸管Q2相互反向设置(所述晶闸管Ql和晶闸管Q2反向并联，)，所述晶闸管Ql的阳极与交流输入端口 I相连接；晶闸管Ql的阴极与交流输入端口 2相连接；所述补偿电容Cl的一端与所述晶闸管Ql的阴极相连接，所述补偿电容Cl的另一端与交流输入端口 2相连接；所述晶闸管驱动单元与所述晶闸管Ql的门极和晶闸管Q2的门极相连接；所述交流过零时刻检测单元，用于对晶闸管两端的交流信号进行过零检测；所述交流信号峰值时刻检测单元，用于对交流信号的隔离、放大、低通滤波，得到交流小信号送入主控制单元进行采样计算，得到交流信号峰值时刻；所述主控制单元，用于接收交流过零时刻检测单元获得的交流过零时刻信号、接收交流信号峰值时刻检测单元检测的交流峰值时刻信号，产生控制信号并将控制信号发送给晶闸管驱动单元，由晶闸管驱动单元驱动所述晶闸管Ql和晶闸管Q2的导通。本技术的TSC投切控制装置的结构特点也在于所述主控制单元为单片机。所述交流过零时刻检测单元采用光耦。 与已有技术相比，本技术有益效果体现在本技术的TSC投切控制装置，设备上电时，采用电流过零时刻，投入一只闸管，对外接补偿电容充电，这种方式外接补偿电容所受到的冲击电流远比晶闸管和二极管反并联情况下，上电时刻二极管立即随机导通的冲击电流小。由于过零检测单元为微小电子电路(由于过零检测单元为常规小信号电子电路)，其成本也远比晶闸管和二极管反并联情况下，上电时刻采用大功率电阻实现预充的方案成本低，同时对补偿电容充电小于一个周波20ms，预充时间也远小于采用大功率电阻实现预充的方案。本技术对于补偿电容的投切采用交流电压峰值时刻，导通晶闸管来实现，由于此刻的交流电压变化率远比过零投切的方案小，因此在实际电子电路有固有误差的情况下，补偿电容投切支路上的电压差也比后者小很多，外补偿电容上的冲击电流也小很多，设备寿命大大延长。本技术的TSC投切控制装置，具有对补偿电容上的冲击电流小、使用寿命长、成本低等优点。附图说明图I为本技术的TSC投切控制装置的电路结构图。以下通过具体实施方式，并结合附图对本技术作进一步说明。具体实施方式参见图1，TSC投切控制装置，其特征是，包括晶闸管Q1、晶闸管Q2、补偿电容Cl、晶闸管驱动单元、交流过零时刻检测单元、交流信号峰值时刻检测单元和主控制单元；所述晶闸管Ql和晶闸管Q2相并联连接且晶闸管Ql和晶闸管Q2相互反向设置(所述晶闸管Ql和晶闸管Q2反向并联)，所述晶闸管Ql的阳极A与交流输入端口 I相连接；晶闸管Ql的阴极与交流输入端口 2脚相连接；所述补偿电容Cl的一端与所述晶闸管Ql的阴极K相连接，所述补偿电容Cl的另一端与交流输入端口 2相连接；即晶闸管Ql的阳极A与晶闸管Q2的阴极K相连接且连接点为D，晶闸管Ql的阴极K与晶闸管Q2的阳极A相连接且连接点为E，D与交流输入端口 I相连接，E通过补偿电容Cl与交流输入端口 2相连接；所述晶闸管驱动单元与所述晶闸管Ql的门极G和晶闸管Q2的门极G相连接；所述交流过零时刻检测单元，用于对晶闸管两端的交流信号进行过零检测；所述交流信号峰值时刻检测单元，用于对交流信号的隔离、放大、低通滤波，得到交流小信号送入主控制单元进行采样计算，得到交流信号峰值时刻；所述主控制单元，用于接收交流过零时刻检测单元获得的交流过零时刻信号、接收交流信号峰值时刻检测单元检测的交流峰值时刻信号，产生控制信号并将控制信号发送给晶闸管驱动单元，由晶闸管驱动单元驱动所述晶闸管Ql和晶闸管Q2的导通。所述主控制单元为单片机。所述交流过零时刻检测单元采用光耦。本技术中，由光耦式交流过零时刻检测单元检测交流信号的过零时刻，由基于交流信号采样的交流信号峰值时刻检测单元检测交流信号峰值时刻，以单片机作为主控制板，并通过单片机控制的晶闸管驱动单元驱动一对反向并联的晶闸管。 交流过零时刻检测单元完成晶闸管两端交流信号的过零检测，当设备第一次上电的时候，主控制单元根据这个过零信号，驱动一只晶闸管导通，完成对外接补偿电容的充电。交流峰值时刻检测单元完成对交流信号的隔离，放大，低通滤波，得到交流小信号送入主控制单元进行采样计算，得到交流信号峰值时刻。主控制单元完成交流过零时刻信号的接收，交流峰值时刻的检测，据此控制晶闸管驱动单元，驱动晶闸管导通。晶闸管驱动单元的作用是驱动晶闸管导通。两只反向并联的晶闸管，一只实现上电的时，晶闸管两端电压过零时刻导通，完成对外接补偿电容的充电，另一只用于在电网电压峰值的时候导通，使补偿电容连接到电网，完成对电网无功的补偿。外部电网交流信号为VI，由交流输入端口 I和交流输入端口 2输入至本技术的控制装置，晶闸管Ql，Q2反向并联以后和外接补偿电容串联，接本文档来自技高网...

【技术保护点】
TSC投切控制装置，其特征是，包括晶闸管Q1、晶闸管Q2、补偿电容C1、晶闸管驱动单元、交流过零时刻检测单元、交流信号峰值时刻检测单元和主控制单元；所述晶闸管Q1和晶闸管Q2相并联连接且晶闸管Q1和晶闸管Q2相互反向设置；所述晶闸管Q1的阳极与交流输入端口1相连接；晶闸管Q1的阴极与交流输入端口2相连接；所述补偿电容C1的一端与所述晶闸管Q1的阴极相连接，所述补偿电容C1的另一端与交流输入端口2相连接；所述晶闸管驱动单元与所述晶闸管Q1的门极和晶闸管Q2的门极相连接；所述交流过零时刻检测单元，用于对晶闸管两端的交流信号进行过零检测；所述交流信号峰值时刻检测单元，用于对交流信号的隔离、放大、低通滤波，得到交流小信号送入主控制单元进行采样计算，得到交流信号峰值时刻；所述主控制单元，用于接收交流过零时刻检测单元获得的交流过零时刻信号、接收交流信号峰值时刻检测单元检测的交流峰值时刻信号，产生控制信号并将控制信号发送给晶闸管驱动单元，由晶闸管驱动单元驱动所述晶闸管Q1和晶闸管Q2的导通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭明鸿，马春水，
申请(专利权)人：安徽华祝电气技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：