[发明专利]晶闸管角外投切电容器的触发控制方法

说明书

本发明提供一种晶闸管角外投切电容器的触发控制方法，把影响投入的充电电压用作引导投入的偏压，在投入操作时，通过触发控制，投入瞬态过程兼备电压过零与电流过零模式；在切除操作时，通过触发控制，在完成本次切除的同时，为下次重复投入设置好相应的偏压。由于不需要放电，消除了放电等待时间，同一只电容器最小重复投入周期可做到1个周波，全面实现“快速投切”。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，适用于两阀式快速角外投切电力电容器的各种应用项目，如无功补偿，谐波治理，三相平衡等需要快速投切电容器的应用技术和产品。是一种不需要放电等待的快速投切控制方法。不仅可实现快速投入响应，快速切除响应，还可实现同一只电容器快速重复投入，快速重复切除，并避免了电容器放电的能耗。

背景技术

晶闸管投切电容器(TSC)是快速无功补偿的关键技术，早期的TSC是把三组晶闸管与单相电容器串联的单元，角型连接在三条相线之间，形成“角内投切”拓扑结构，上世纪90年代又发展出把晶闸管连接在角接电容器与相线之间的“角外投切”拓扑结构。两种投切方式均采用软开关工作模式，即在晶闸管正向电压从负向正过零瞬间开通晶闸管，以避免出现涌流；在晶闸管电流从正向减小为零瞬间关断晶闸管，以避免出现操作过电压。

在TSC系统中，与晶闸管相连的负荷是电容器。在电容上电流与电压的相位是超前正交的，开通或关断操作瞬间，电容器上都可能存在充电电压，尤其是采用角外投切方式时，角接电容器各相的充电电压极性与量值均不相同，不同的投切相序(例如按A相、B相、C相顺序投切与按B相、C相、A相顺序投切)造成的各相充电电压不同，有的相电容器充电电压可能大于线电压峰值，使晶闸管不能再开通。

目前，角外投切方式通常采用双向可控硅整流器与过零型光耦合双向可控硅触发器(Opto TRIAC)组合成电力电子开关，用来投切角接电力电容器。由于触发器要求电容器充分放电，电容器内置放电元件的放电时间常数约180秒，若欲加速放电，还需在各相电容器上并联阻性或感性放电回路，放电的时间常数也只能做到秒数量级。因此，很多宣称快速无功补偿的产品如果在技术条件中没有规定“同一只电容器最小重复投入周期”与“同一只电容器最小重复切除周期”技术指标，其所谓的“快速投切”其实是不完整的。

发明的目的

本发明提供一种晶闸管角外投切电容器的触发控制方法，把影响投入的充电电压用作引导投入的偏压，在投入操作时，通过触发控制，投入瞬态过程兼备电压过零与电流过零模式；在切除操作时，通过触发控制，在完成本次切除的同时，为下次重复投入设置好相应的偏压。由于不需要放电，消除了放电等待时间，同一只电容器最小重复投入周期可做到1个周波，全面实现“快速投切”。

发明内容

本发明所述的A、B、C相是相序定义的相，即针对正相序系统，若以任何一相作为B相，则相位超前B相2π/3弧度的相定义为A相，相位滞后B相2π/3弧度的相定义为C相；针对逆相序系统，若以任何一相作为B相，则相位滞后B相2π/3弧度的相定义为A相，相位超前B相2π/3弧度的相定义为C相。

对角外投切电路结构，即使三相都设置了开关模块，真正用于过零投切操作的只有其中两相的模块，第三相的模块只起通导导线的作用。故本发明的电容器投切主电路由一只角接三相电容器与两组半控模块构成，电容器的一个端子与三相电力母线的C相线相连接，另外两个端子分别连接一组半控模块，半控模块的另一端分别与三相电力母线的A、B相线相连接，与A相线连接的是A相模块，与B相线连接的是B相模块，两组半控模块采用相同的连接方向，构成两阀式角外投切主回路。

半控模块由一只晶闸管与一只二极管反向并联构成，即二极管的阴极与晶闸管的阳极连接，二极管的阳极与晶闸管的阴极连接。

半控模块中晶闸管的阳极与相线连接，晶闸管的阴极与电容器端子连接定义为正向连接；晶闸管的阴极与相线连接，晶闸管的阳极与电容器端子连接定义为反向连接。