[发明专利]一种高压晶闸管阀组的取能及电磁触发系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种高压晶闸管阀组的取能及电磁触发系统，适用于高压TCR的晶闸管阀组的触发控制，用于电网和带冲击负荷的工业用户的无功补偿。

背景技术

现代社会离不开柔性交流输电系统，而SVC (Static Vat Compensator) 和SVG (Static Var Generator) 是柔性交流输电系统的基础技术和关键设备。高压TCR ( Thyristor Controlled Reactor) 则为SVC的核心装置，由多级反并联晶闸管对串联构成的晶闸管阀组和串联电感组成。通常，通过控制晶闸管阀组的导通角来控制其向电网注入无功电流的大小。为了保证TCR可靠地工作，对晶闸管实施可靠地触发控制是关键。由于TCR工作在高电压环境，晶闸管阀组触发系统的设计必须面对和解决高等级电压隔离、触发及监控电路取能困难、兼容强电磁干扰环境等技术难题。目前常用的触发方式有光触发（用于光直接触发晶闸管）、光电触发等几种方式；取能方式有高电位取能、电流互感器耦合取能和兼含这两种方式的综合取能等几种方式。

上述几种触发方式中，光触发方式由于要采用光直接触发晶闸管，这种晶闸管价格昂贵，成本太高，目前还没用进入工程应用阶段；光电触发方式通常是把处于低电位的触发信号通过光纤送到处于高电位的晶闸管的TE板，光触发信号在TE板经过光电转换、整形放大后去触发晶闸管，这种触发方式，要给处于高电位的TE板提供电能，且每对晶闸管需要用一对光纤，TE板的结构比较复杂、成本还是相对较高。

上述两种取能方式中，高位取能方式是指利用晶闸管的动态均压阻容环节在晶闸管截止期间从处于高电位的晶闸管阳极和阴极之间获取能量，TE板与其所触发的晶闸管处于相同的高电位，这种高位取能适合上述的光电触发方式，除TE板结构较为复杂、成本较高以外，取能效果受晶闸管导通角度大小的影响明显，特别在TCR重载输出时，有取能不足之虑。

所谓电流互感器耦合取能方式，通常途径是：处于低电位的稳压电源—直流恒流源—全桥变换成交流电流源—具有高压电缆的多个穿心式电流互感器—电流互感器次级绕组耦合取能—经二次侧电路和辅助电源电路后给处于高电位的TE板提供电能。这种取能方式电路复杂、成本较高，且一般只适用10KV及以下电压等级晶闸管阀。专利ZL01145559.4介绍了一种用于晶闸管阀串触发的多路输出的隔离电源，是这一种取能方式的典型电路，其系统构成和大功率电流源的生成方式过于复杂，仅仅起到了隔离取能的作用，在晶闸管的TE板上还需要二次侧电路、辅助电源电路以及光纤传输触发信号、光电转换、整形放大等一系列较复杂的电路。更重要的是这种多路输出的隔离电源，一般只适合应用在10KV及其以下TCR晶闸管阀组之中，若是应用在35KV及其以上电压的TCR晶闸管阀组，则高压电缆与电流互感器铁芯及其付边绕组之间容易产生电晕放电，危及设备的安全和系统工作的可靠性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，在于提供一种适合高电压、结构简单、成本低廉、工作可靠的高压晶闸管阀组的取能和电磁触发系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高压晶闸管阀组的取能及电磁触发系统，包括：

用于产生功率脉冲电流的脉冲电流源装置；

用于给脉冲电流源装置提供稳定直流电压的BUCK稳压变换装置；

用于对脉冲电流源装置产生的功率脉冲电流进行隔离的隔离变压装置；

用于将隔离变压装置隔离输出的功率脉冲电流进行变换的穿心式电流互感器和利用穿心式电流互感器的输出信号对晶闸管阀组进行触发的电磁触发装置。

如上所述的BUCK稳压变换装置包括：

用于对输入的220V工频交流电进行EMI滤波的EMI滤波模块；

用于对EMI滤波模块的输出进行整流滤波的整流滤波模块；

用于对整流滤波模块的输出的直流电压进行降压稳压变换的稳压控制模块和用于实施降压稳压变换的BUCK变换模块。

如上所述的脉冲电流源装置包括：

用于将光触发脉冲串信号转变为电流触发脉冲串信号的光电转换模块；

用于将光电转换模块输出的电流触发脉冲串信号进行整形和放大的的脉冲整形及放大模块；

用于将脉冲整形及放大模块输出的电流触发脉冲串信号放大生成功率脉冲电流的包含磁复位电路的单管MOSFET功率开关模块，磁复位电路用于防止作为其负载的隔离变压装置和穿心式电流互感器因单向磁化而饱和；