[發明專利]一種勵磁裝置用兼具測溫功能的高位自取能式晶閘管光纖驅動回路

在審

• 申請號: 201410769084.5
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104467813A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 袁占輝;張凌俊;李福龍;趙璐璐;唐志遠
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: H03K19/14
• 分類號: H03K19/14
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明屬于發電機、調相機、電動機等有勵磁調節裝置需求的領域，具體涉及一種兼具測溫功能的高位自取能式晶閘管光纖驅動回路，適用于各種包括勵磁整流橋在內的晶閘管驅動應用場合。

背景技術

現代化的電力系統由發電、變電、輸電、配電和用電環節組成，其安全、經濟運行和技術水準已成為一個國家經濟發展水平的標志之一。提高和維持發電機運行的穩定性，是保持電力系統安全、經濟運行的基本條件之一；采用調相機輔助調節是維持電力系統安全運行的重要手段；電動機作為用電環節的重要負荷，其穩定可靠運行對整個電力系統的安全性意義重大。而公認的保證發電機、調相機、電動機穩定運行的最有效手段是運用現代控制理論、高性能的勵磁調節裝置。

勵磁調節裝置一般由勵磁功率單元和勵磁調節控制器兩個主要部分組成。勵磁調節控制器根據輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元的輸出，而勵磁功率單元向發電機、調相機、電動機轉子提供勵磁電流。勵磁功率單元是作為勵磁調節裝置的最終輸出執行部分，其核心為三相全控型晶閘管整流橋，由控制器生成的觸發脈沖信號，有選擇的觸發對應晶閘管，整流輸出所需的直流勵磁電流，因此整流橋的高效、安全運行直接影響勵磁整體的控制性能，進而影響發電機、調相機、電動機的安全穩定運行和電網的安全。

晶閘管作為勵磁調節裝置功率整流橋的核心元件，具有高耐壓、大容量、穩定性好等優點，是國內外勵磁調整裝置上主流應用功率元件。晶閘管是半控型功率元件，需要在提供觸發信號后才能導通，為此需要就地安裝晶閘管應用的驅動回路，接收勵磁調節控制器下發的觸發信號，隔離放大后輸出至晶閘管元件，同時反饋晶閘管狀態等至控制器。驅動回路的功能和性能是整流橋安全可靠運行的關鍵技術，作為一次高壓主電路和二次低壓控制電路聯系的要害部位，需同時具備接收和發送信號的準確性、快速性、穩定性、高絕緣隔離電壓等特性。

現有的勵磁調節裝置的晶閘管驅動回路設計應用中，普遍采用高絕緣隔離電壓特性的脈沖變壓器作為一二次回路間的隔離器件。脈沖變壓器隔離原理同普通變壓器一樣，是磁場隔離原理，未實現真正意義上的電氣隔離，其損壞后極易引發因一次回路強電串入二次控制回路而擴大事故。另一方面因其變壓器特性，對觸發信號完整通過性影響大，無法調和晶閘管觸發信號頻率、完整性、功率等特性之間的關系。

發明內容

為克服現有勵磁調節裝置整流橋晶閘管驅動回路采用脈沖變壓器產生的問題，本發明提出一種高位自取能式光纖驅動回路，同時兼具測溫功能，用于解決勵磁調節裝置晶閘管驅動回路隔離性能差、驅動信號通過性差、功能單一等問題。由于該回路不需要控制芯片元件，回路簡便且安全可靠，在實現光纖化完全電氣隔離的同時又確保勵磁裝置整流橋用晶閘管的可靠觸發，現有測溫回路一般測量風道進口或出口風溫與晶閘管和散熱器無接觸，屬于間接測溫，精度差；還有采用溫度繼電器的方案，只能在設定溫度動作以節點信號送出。本發明可以實時上送散熱器溫度值，對勵磁裝置安全運行具有重大意義、解決了勵磁裝置因為電壓高絕緣處理困難不能對每個晶閘管溫度進行有效監控的難題。

本發明的具體方案如下：

一種勵磁裝置用兼具測溫功能的高位自取能式晶閘管光纖驅動回路，該驅動回路應用于勵磁調節裝置整流橋臂功率晶閘管元件的驅動及溫度測量；其特征在于：

所述晶閘管光纖驅動回路包括高位自取能電路、光纖收發電路、溫度測量電路、脈沖調理電路；

其中，所述自取能電路的輸入端串接在勵磁調節裝置功率單元整流橋臂晶閘管元件的阻容吸收回路中，接收流過阻容吸收回路的電能，并存儲穩壓后為光纖收發電路、溫度測量電路、脈沖調理電路提供5V穩定工作電源；所述溫度測量電路用于實時測量勵磁調節裝置整流橋臂功率晶閘管陰極散熱器溫度；

所述光纖收發電路接收控制器下發的驅動光脈沖信號，將其轉換成小功率電信號發送至脈沖調理電路，所述脈沖調理電路將所接收的所述小功率電信號放大后作為觸發信號輸出至勵磁調節裝置整流橋臂功率晶閘管元件的控制端；

所述脈沖調理電路還將接收的所述整流橋晶閘管元件的反饋信號調理后輸出至所述光纖收發電路，并通過光纖收發電路將反饋信號上傳至控制器。

所述高位自取能電路為整個驅動回路提供工作電源，由取電和穩壓兩部分構成，串聯于橋臂晶閘管阻容吸收回路中。取電部分通過合理取電閾值設計，最大可能減少對阻容吸收效果的影響。穩壓部分通過完善的功率及元件參數匹配設計，為驅動板提供穩定的工作電源。