矿井TCR+FC型SVC控制系统设计

康文光

摘 要：本文介绍了TCR+FC型SVC系统的构成，分别从控制柜、脉冲柜以及阀组单元三个方面对SVC控制系统进行了设计，为矿井供电系统谐波治理提供了良好的借鉴。

关键词：矿井系统，SVC，谐波治理

1 引言

由于煤炭行业机械化的普及和水平的提高，现代煤矿工业机电设备对供电质量的要求越来越高，同时由于近几年来国家对煤矿企业的生产安全的重视程度已经超出了历史的高度，供电安全已经成了煤矿安全装备中的重要技术支撑，煤矿矿井供电系统的谐波分析与治理自然成了煤矿供电安全技术中的热门研究课题。

2、TCR+FC型SVC控制系统构成

SVC控制系统由控制柜、脉冲柜和功率单元三部分组成，其基本结构框图如图1所示。控制柜采集现场的电压、电流信号，计算处理后发出触发脉冲，同时监测晶闸管运行状况。脉冲柜将触发脉冲转换为符合要求的脉冲信号，实现触发。功率单元由晶闸管、阻容吸收、热管散热器、脉冲变压器、BOD板和击穿检测板六部分组成，串入电抗器回路，在脉冲信号控制下操纵晶闸管通断，使电抗器流过预期的补偿电流。

3、TCR+FC型SVC控制系统设计

3.1 控制柜

控制柜由数显表单元、微机监控单元、开关面板、主控单元、采样单元、输入输出单元、整流部分及柜内风机和照明组成。

主控单元是整个SVC控制系统的核心，实现了电网电压、电流等参数的采样、运算，最后得出晶闸管触发角，转换为光信号后传送给脉冲柜。同時，主控单元以通讯方式将工控机设定的各种参数传给主控单元各功能板卡，并把各板卡采集的信息反馈回工控机。

采样单元由电压互感器和电流互感器共同组成，电压互感器主要用于实时采样网侧电压信号；电流互感器主要用于实时采样网侧电流、TCR电流以及滤波通道电流，再经采样转换电路处理后，送至主控单元运行。

输入/输出单元为主控单元输入、输出的开关信号配备隔离继电器，同时为主控单元和采样单元提供直流供电。本单元包括3块继电器板和1个继电器盒。

3.2 脉冲柜

脉冲柜由指示单元、晶闸管监测单元、脉冲形成单元、光电转换单元、供电单元和低导通试验单元组成。

脉冲柜接收到控制柜给出的晶闸管触发光信号后，驱动脉冲触发光电转换板，将光信号转换成电信号送给脉冲形成单元，在此形成六路强触发脉冲后经由阻抗匹配板送阀组柜分别触发六路晶闸管。与此同时，脉冲触发信号送脉冲检测板，再变换为光信号后反馈给控制柜，供其检测触发脉冲是否正常。

指示单元指示脉冲柜工作状态，面板上有红色和绿色两个光示牌：其中绿色为脉冲柜供电指示，当脉冲柜上电后，绿色光示牌点亮；红色为脉冲指示，当脉冲形成单元正常工作发出触发脉冲时，红色光示牌点亮。晶闸管监测单元监测阀组晶闸管的运行状态，比较触发脉冲信号与反馈脉冲信号，判断当前击穿的晶闸管数目，若已击穿数目大于等于设定值则报击穿故障，同时迅速跳阐将TCR切离用户母线，保护阀组安全；若当前击穿数目大于0但小于设定值，则报击穿故障但不跳闸，等待用户维修时更换损坏的器件。其中，晶闸管击穿数目和详细器件编号以通讯的方式传送到控制柜主控单元，供进一步分析和处理。

3.3 阀组单元

根据不同的电压等级，选用不同数量的可控硅反并联在不同数量的几个阀组柜中。AB、BC、CA三相阀组柜外的脉冲盒中分别穿过六根脉冲电缆。当触发脉冲到来时，脉冲盒的次级感应出一个脉冲，触发可控硅控制极。阀组柜中主要包含热管散热器、脉冲盒、RCJ单元、BOD模块、可控硅和击穿检测模块。

晶闸管一个重要的参数是断态电压临界上升率du/dt，用于表明晶闸管在额定结温和门极断路条件下，使晶闸管从断态转入通态的最低电压上升率。若电压上升率过大，超过了晶闸管的上升率，则会在无门极信号的情况下开通，即使此时加于晶闸管的正向电压低于其阳极峰值电压，也可能发生这种情况，因为晶闸管可以看作是由三个PN结组成。

为了限制电路电压上升率过大，确保晶闸管安全运行，常在晶闸管两端并联RC阻容吸收网络，利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压的上升率。因为电路总是存在电感的，所以与电容C串联电阻R可以起到阻尼作用，它可以防止R、L、C电路在过渡过程中，因为振荡在电容两端出现过电压损坏晶闸管，同时避免电容器通过晶闸管放电电流过大，造成过电流而损坏晶闸管。另外RCJ单元还有取能作用，为击穿检测模块提供工作电压。

BOD紧急触发回路的作用是截断由任何原因造成的可控硅正向过电压，并且再发出一个触发信号使没有被触发的可控硅可以实现二次触发。因此可以作为后备保护触发。

4 总结

本文介绍了TCR+FC型SVC系统的构成，分别从控制柜、脉冲柜以及阀组单元三个方面对SVC控制系统进行了设计，为解决煤矿谐波治理问题提供了良好的借鉴。

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