[发明专利]智能型消谐装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于半导体功率器件设计的智能消谐装置。

背景技术

在工业领域中存在大量感性负载，为提高负载功率因数降低对电源的容量要求通常使用容性负载对其进行功率因数补偿，然而供电电源停机后感性负载和补偿功率因数的容性装置极易发生自由谐振产生极高电压破坏负载及电源设备。

针对以上问题，中国专利ZL201220557735(一种智能型消谐器)、ZL201120205412(消谐装置)、ZL200810011439.9(数字式自动消谐装置)分别提出了各自的解决方案，但这些装置都无法在控制电源失电或者微处理器失效条件下依然进行负载供电线路的可靠消谐，且电路复杂，难以保证在失电条件下负载及供电电源的安全。

发明内容

本发明提供一种智能型消谐装置，即使在电网失电和外部控制器失效情况下，也能完成消谐功能保证电源及负载安全。

本发明提出的基本解决方案如下：

一种智能型消谐装置,主要由智能控制器和执行器组成；所述执行器采用主要由晶闸管和二极管组成的可控整流拓扑结构，负载供电线路的每一相分别引出短接至可控整流拓扑结构中相应的交流侧；所述智能控制器包括控制电源电路、信号综合处理电路、外部控制接口电路、电压传感器、以及晶闸管驱动电路，其中，外部控制接口电路用以实现外部控制器与所述信号综合处理电路之间的控制和反馈信号的传输，信号综合处理电路通过晶闸管驱动电路输出晶闸管驱动信号；电压传感器在负载供电线路与可控整流拓扑结构之间的短接线路上取电，电压传感器的输出并联接入晶闸管驱动电路，使得在谐振时电压传感器输出的直流电压信号独立地通过晶闸管驱动电路为晶闸管提供驱动信号。

该电压传感器与信号综合处理电路之间没有信号传输，而直接作用于驱动电路形成驱动信号，因此规避了因外部控制器失效、信号处理电路失效而导致未能有效消谐的问题。当负载回路发生自由谐振时，可直接触发进行消谐，不依赖与外控制器、信号处理电路。电压传感器完成负载供电线路的电压采样的目的在于实时监测负载供电线路电压，当谐振过压时可直接输出直流信号通过驱动电路驱动晶闸管进行消谐。

基于以上基本方案，本发明还进一步就具体电路结构作如下优化限定：

对于晶闸管驱动电路：受外部控制器指令消谐时晶闸管驱动电流经由驱动供电电压源、二极管、驱动电阻注入晶闸管，最后通过场效应管形成回路，控制信号作用于光电耦合器初级，次级通过分压电阻R2上的电压控制场效应管进入饱和导通状态。这样，在负载回路谐振过压，无论此时控制器工作状态如何，均可通过电压传感器直接作用于驱动电阻导通晶闸管进行消谐。

可以采用三极管替代上述场效应管。

外部控制接口电路采用光纤接口电路和/或电平接口电路。

可控整流拓扑结构对应于三相的负载供电线路，包括相互并联的三路整流组件和一路电感，其中每一路整流组件为串联的晶闸管和二极管，负载供电线路的每一相分别引出短接至对应一路整流组件中晶闸管与二极管之间。

本发明具有以下优点：

可通过外部控制器发出控制信号实现消谐功能，也可在外部控制器失效的条件下通过自身的电压传感器当检测到负载供电线路上发生谐振时自动进行消谐。

执行器具有短时的大电流承受能力不仅可以保证消谐功能的快速性，有效地保证负载及电源安全，而且通过拓扑设计简化了驱动电路的设计，提高了消谐的快速性。

智能控制器在完成半导体功率器件的驱动功能外设计了光纤接口电路和电平接口电路，通过光纤接口电路保证消谐控制信号的抗干扰性和快速性，电平接口电路降低了对外部对接装置的接口要求。

该装置可广泛应用于感性负载的供电线路或供电电源中。

附图说明

图1为智能型消谐装置示意图。

图2为智能控制器功能示意图。

图3为智能控制器驱动电路示意图。

具体实施方式

下面根据实例详细说明本发明的结构和工作原理。

如附图1所示，智能型消谐装置主要由两部分组成：智能控制器和执行器。本发明的基本工作原理：将感性负载(例如电机类负载)和容性补偿功率因数装置(例如负载侧的补偿功率因数用电容组)的谐振视作交流源，通过将该交流源经过可控整流、直流侧短接的方式进行谐振能量的快速泄放，从而保证负载及供电电源的安全性。