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          基于TSC/TCR 式消弧線圈的晶閘管控制電路的設計方案

          作者: 時間:2018-09-07 來源:網(wǎng)絡 收藏

          0 引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201809/388658.htm

          單相接地故障是電力系統(tǒng)最常見的故障。中性點不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時,可帶故障運行2 小時。但是如果電網(wǎng)中的對地電容電流較大(如電纜線路),就會在接地點形成較大電弧,對電力系統(tǒng)的安全運行造成威脅。應用消弧線圈能夠可靠熄滅電弧。本文提出的基于TSC/TCR 式消弧線圈的晶閘管控制電路的設計方案,通過實驗電路測試, 效果理想,證實了該方案的可行性。

          1 TSC/TCR 式消弧線圈的結構及工作過程

          TSC 與TCR 電路通過改變消弧線圈二次側的感抗值,進而改變消弧線圈在系統(tǒng)中的電感值,以補償電網(wǎng)的容性電流。

          TSC(Thyristor Switched capacitor ) 即晶閘管投切電容。

          由三組容量比為1:2:4 的電容和晶閘管開關組成,通過控制晶閘管的通斷,使二次側投入的電容值按照一定規(guī)律變化。這種調節(jié)是分級的,并不連續(xù)。

          TCR(Thyristor Controlled Reactor) 即晶閘管控制電抗器,由電抗器和晶閘管開關構成,通過控制晶閘管的觸發(fā)角,改變等效電抗。其電流在一定范圍內連續(xù)變化。

          通過消弧線圈控制器測算電網(wǎng)的電容電流值,計算需要投入的電容值與電感量,電容由TSC 控制電路投入,電抗由TCR觸發(fā)電路投入。下面將分別對TSC 與TCR 的控制電路進行分析。

          2 TSC 控制電路

          2.1 電壓的過零點檢測

          電容器在投切的過程中會有較大的沖擊電流,損壞晶閘管。因此應在輸入的交流電壓與電容上的殘留電壓相等,即晶閘管兩端的電壓為零時將其首次觸發(fā)導通。過零檢測電路能夠在輸入信號過零點時輸出過零脈沖,如圖2 所示。

          可以看出,正弦信號經(jīng)過不可控整流橋,在B 點產(chǎn)生只有上半周,周期為π 的正弦波,經(jīng)過運放與一接近于零的電壓進行比較,在C 點產(chǎn)生過零時刻的脈沖,如圖3 所示。

          2.2 晶閘管過零觸發(fā)電路

          晶閘管過零觸發(fā)電路將電壓過零檢測電路生成的過零脈沖作為觸發(fā)信號的基準。當控制器需要投入某一組或幾組晶閘管時,會由采集卡發(fā)出對應的高電平信號,此高電平信號和C 點信號作“與”,在D 點產(chǎn)生過零投切信號。由NE55 時基電路產(chǎn)生頻率5 kHz 的脈沖,與過零投切信號作“與”,形成脈沖序列。該序列經(jīng)過三極管的功率放大作用后,通過脈沖變壓器PM輸出雙向反并聯(lián)晶閘管組的驅動信號。

          將第二個電壓過零點的信號時間放大,可以得到圖4 中各點電壓波形,如圖5 所示。

          晶閘管觸發(fā)導通的條件為:電容投切信號為高電平且電容器兩端的電壓過零。當電容器投切信號變?yōu)榈碗娖綍r,電容C 通過R1、R2 快速放電,電壓變?yōu)? V,E 點的高頻脈沖消失,晶閘管在電流過零時自然關斷。

          3 TCR 觸發(fā)電路

          本設計采用德國西門子公司的TCA785 芯片作為觸發(fā)電路,該芯片由模擬電壓的大小控制晶閘管的觸發(fā)角。在控制器中預先存儲連續(xù)調節(jié)時電感量( 存在微小級差) 所對應的觸發(fā)角,由采集卡給出相對應觸發(fā)角度的模擬電壓值。芯片輸出的觸發(fā)脈沖到脈沖變壓器,經(jīng)過三極管和脈沖變壓器的放大隔離作用,實現(xiàn)對晶閘管的觸發(fā)控制。圖6 為控制電路圖。

          4 結語

          本文提出了基于TSC/TCR 式消弧線圈的晶閘管控制電路的設計方案。方案中著重分析了TSC 電路的過零投切過程及TCR 電路對晶閘管觸發(fā)角度的控制電路設計方法,實現(xiàn)了對消弧線圈補償電流的調整,從而驗證了該方案的可行性



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