[发明专利]可控硅开关用的门信号发生装置

说明书

本发明涉及一种用于静态乏补偿器（以下称为SVC）中可控硅开关用的门信号发生装置。

图1示出用于控制流经电抗器的电流的SVC结构，它采用多个可控硅开关，每个开关具有多个反并联连接的可控硅元件作为开关元件。参见图1，标号1为电源变压器;2A和2B是电抗器;3U和3X是可控硅开关;4U和4X是可控硅开关用的U相、X相正向电压探测器;CT是探测可控硅开关电流用的变流器;11是U相和X相电流探测器;而FVU和FVX是正向电压信号。

图2示出一种一般的门信号发生装置。参见图2，标号5U和5X为普通门电路，每条电路具有一个与门。该电路根据来自一个SVC控制器（未示出）的相控信号PHSU和PHSX及来自可控硅开关的正向电压信号FVU和FVX’的逻辑“与”信号产生门信号GPU和GPX。图3是周期表，示出上述电路来的信号、可控硅开关接端上的电压波形V和流经可控硅开关的电流I。

在图2所示的一般的门信号发生装置中，当可控硅开关因为从SVC来的一个误脉冲、一个噪声脉冲或类似信号而在靠近跨接在可控硅开关接端上的电压的零交叉点附近而导通（以下称为α＝0°导通）时，下列问题就产生了。

参见图3，当由于该脉冲而在α＝0°和时间t处发生导通时，因为可控硅开关与电抗器串联，含有瞬时直流成分的电流就流过。包括电抗器和变压器在内的电源系统的电阻分量比它们的电抗分量要小得多。因而，在电流流过后，当反向电压加到可控硅开关上时，时间间隔△t    R是短的。当反向电压时间间隔△t    R短的时候，由于各个可控硅元件的断开特性不同，一些可控硅开关元件断开，而另外的则未断开。如果将多个可控硅元件串联起来以获得一个高压额定值的可控硅开关，在反向电压时间间隔之后仅断开的可控硅元件立即加上一个正向电压。因而，如果在时间tB时加一个高于耐压的电压于开关上，则断开的可控硅元件击穿，这样很可能损坏整个可控硅开关。

本发明的一个目的在于提供一个门信号发生装置，它能消除上述缺点，并能在任何条件下合适地导通一个可控硅开关。

为了达到上述目的，本发明提供了一种门信号发生装置，它用于触发包括一个或多个相互串联并响应相控信号的反并联开关元件对的开关元件开关，它包括：连接到开关元件对、用于探测限定为从开关元件对导通期结束到开始施加正向电压之间的间隔的断开时间间隔、并当所测得的断开时间间隔不大于第一预定时间间隙（可控硅元件的零电压断开时间）时输出第一信号的第一装置;耦合到所述断开时间间隔探测装置、在第一信号输出之后在第二预定时间间隔上输出第二信号的第二装置;耦合到所述第一装置和所述第二装置、当第二信号输出并且正向电压信号在正向电压施加在开关元件对上的开始点产生时输出辅助门脉冲的第三装置;以及耦合到所述第三装置、用于将辅助门脉冲插入相控信号以触发开关元件开关的第四装置。

如图4所示，当U相导通发生在α＝0°附近和时间t₁时，U相置位电路（6U、7U、8）测得U相断开时间间隔（TN）是短的，并将触发器（10）置位（时间t₂₀）。当在时间t₂再次加上U相正向电压时，用于导通U相可控硅的门信号（F70U）按触发器输出而产生，这样就保护了可控硅开关。

在时间t₂之后，U相和X相电路在开始施加正向电压时（FVU和FVX的上升沿）产生门信号（F70U、F70X），并直等到可控硅开关电流中的瞬时直流成分衰减为止。

当可控硅开关电流的瞬时直流成分被衰减后，U相的断开时间间隔（TN）（等于X相的接通时间间隔）就增加。因而，U相置位电路不给予输出（FFS）。当置位电路输出（FFS）例如在电源系统频率的一个周期内未给出时，可控硅开关可安全地断开，也就是，在时间t₃₀时，触发器（10）根据复位电路输出（FFR）而复位。在时间t₃₀后，可控硅开关只有在普通门电路输出时导通，可控硅开关的导通相位由一个SVC控制器重新控制。

图1示出一种静态乏补偿器的主要部分的方框图，该静态乏补偿器带有与本发明的门信号发生装置一起使用的可控硅开关;

图2示出了不应用本发明的一种普通门信号发生装置的一部分的方框图;

图3是用于解释图2所示门信号发生装置的问题的周期表;

图4是用于解释作为本发明实施例的门信号发生装置（电压探测器型）的工作过程的周期表;

图5是显示作为本发明的第一实施例的门信号发生装置（电压探测器型）的电路图;