专利名称：一种反并联晶闸管状态检测系统及方法
技术领域：
本发明涉及电路设计技术领域，具体涉及一种反并联晶闸管状态检测系统及方法。
背景技术：
晶闸管因其高耐压等级、大电流容量、可靠性高，广泛应用于高压直流输电系统和工业变流领域。在SVC (Static Var Compensator,静态无功补偿装置)、软启动等设备中大量使用了反并联晶闸管这种基本组合结构。当工业现场中出现晶闸管故障时，需要快速判断故障晶闸管所在的位置，因此实时检测晶闸管的状态是很有必要的，有助于快速故障定位，可以为设备的维护节约时间。在现有技术中，进行晶闸管检测方法是在被检测晶闸管的两端并联数个电阻，通过检测其中某个电阻的电压来判定晶闸管是否承受反向电压；或者在并联电阻中串联一个光耦，通过检测光耦的光敏三极管通断状态来判定晶闸管是否承受反向电压。但是，这些方法需要为检测电路提供专用的电源，该电源一般由外部提供，或直接从晶闸管高电位处取能。如果由外部提供电源，必须要解决电气隔离问题，这必然会增加系统的复杂性，同时成本也会随之增加。如果从晶闸管高电位处取能，则需要复杂的取能电路。另外，通常一个检测电路只能检测一只晶闸管的状态，但对于反并联晶闸管，现有的检测电路应用时具有一定的局限性。

发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种反并联晶闸管状态检测系统及方法，以解决现有技术中只能检测单只晶闸管状态，且需要为检测电路提供专用电源，电路结构复杂的问题。为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下—种反并联晶闸管状态检测系统，所述系统包括反并联晶闸管电路以及电压检测电路；所述反并联晶闸管电路以及所述电压检测电路并联连接；反并联晶闸管电路包括第一晶闸管以及第二晶闸管，所述第一晶闸管与所述第二晶闸管反向并联连接；所述电压检测电路包括第一电路以及第二电路；所述第一电路以及所述第二电路串联连接；所述第一电路包括第一稳压管、第一光纤发送器，所述第一稳压管与所述第一光纤发送器反向并联连接；所述第二电路包括第二稳压管、第二光纤发送器，所述第二稳压管与所述第二光纤发送器反向并联连接；所述第一稳压管与所述第二稳压管的连接方向相反，所述第一光纤发送器与所述第二光纤发送器的连接方向相反。相应的，所述系统还包括动态均压电路；所述动态均压电路与所述反并联晶闸管电路并联连接；所述动态均压电路包括第一电阻以及第一电容，所述第一电阻与所述第一电容串联连接。相应的，所述电压检测电路还包括第四电阻；所述第一电路、所述第四电阻以及所述第二电路串联连接。相应的，所述第一电路还包括第二电容，所述第二电容与所述第一稳压管并联连接；所述第二电路还包括第三电容，所述第三电容与所述第二稳压管并联连接。相应的，所述第一电路还包括第二电阻，所述第二电阻与所述第一稳压管并联连接；所述第二电路还包括第三电阻，所述第三电阻与所述第二稳压管并联连接。相应的，所述第一电路还包括第五电阻，所述第五电阻与所述第一光纤发送器串联连接；所述第二电路还包括第六电阻，所述第六电阻与所述第二光纤发送器串联连接。一种反并联晶闸管状态检测方法，所述方法包括电压检测电路检测与所述电压检测电路并联连接的反并联晶闸管电路的电压状态；反并联晶闸管电路包括第一晶闸管以及第二晶闸管，所述第一晶闸管与所述第二晶闸管反向并联连接；所述电压检测电路包括第一电路以及第二电路；所述第一电路以及所述第二电路串联连接；所述第一电路包括第一稳压管、第一光纤发送器，所述第一稳压管与所述第一光纤发送器反向并联连接；所述第二电路包括第二稳压管、第二光纤发送器，所述第二稳压管与所述第二光纤发送器反向并联连接；所述第一稳压管与所述第二稳压管的连接方向相反，所述第一光纤发送器与所述第二光纤发送器的连接方向相反。相应的，电压检测电路检测与所述电压检测电路并联连接的反并联晶闸管电路的电压状态，包括所述第一晶闸管与所述第一稳压管的方向相同、所述第一晶闸管与所述第二稳压管的方向相反；当所述第一晶闸管承受正向电压导通时，所述第一稳压管导通，所述第二光纤发送器导通并通过光纤发送信号，所述第一光纤发送器不发送信号；当所述第二晶闸管承受正向电压导通时，所述第二稳压管导通，所述第一光纤发送器导通并通过光纤发送信号，所述第二光纤发送器不发送信号。相应的，电压检测电路检测与所述电压检测电路并联连接的反并联晶闸管电路的电压状态，包括所述第一晶闸管与所述第一稳压管的方向相反、所述第一晶闸管与所述第二稳压管的方向相同；当所述第一晶闸管承受正向电压导通时，所述第二稳压管导通，所述第一光纤发送器导通并通过光纤发送信号，所述第二光纤发送器不发送信号；当所述第二晶闸管承受正向电压导通时，所述第一稳压管导通，所述第二光纤发送器导通并通过光纤发送信号，所述第一光纤发送器不发送信号。相应的，电压检测电路检测与所述电压检测电路并联连接的反并联晶闸管电路的电压状态，包括当所述第一晶闸管和/或所述第二晶闸管被击穿时，所述第一光纤发送器以及所述第二光纤发送器均不发送信号。
由此可见，本发明具有如下有益效果本发明将电压检测电路并联在两个反并联晶闸管两端，可以通过两个光纤发送器的信号简单快捷地判断两个晶闸管的工作状态，能够实现检测反并联晶闸管的电位状态，同时电压检测电路不需要电源，电路结构简单。另外，光纤发送器与保护电阻串联，可以避免光纤发送器发送过流、过压故障，使反并联晶闸管状态检测可以在高电位系统中可靠地工作。


图I为本发明反并联晶闸管状态检测系统的第一种结构示意图；图2为本发明反并联晶闸管状态检测系统的第二种结构示意图；图3为本发明反并联晶闸管状态检测系统的第三种结构示意图；图4为本发明中电压检测电路的一种具体结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明实施例作进一步详细的说明。本发明一种反并联晶闸管状态检测系统，是针对现有技术中检测晶闸管状态电路需要专用电源，电路结构复杂，且只能检测单只晶闸管状态的问题，提出一种电压检测电路结构，将该电压检测电路并联于反向并联的两个晶闸管两端，通过电压检测电路中的光纤发送器是否导通发送信号判断反并联晶闸管的工作状态。基于上述思想，参见图I及图2所示，本发明一种反并联晶闸管状态检测系统包括反并联晶闸管电路I以及电压检测电路2 ;反并联晶闸管电路I以及电压检测电路2并联连接；反并联晶闸管电路包括第一晶闸管Tl以及第二晶闸管T2，第一晶闸管Tl与第二晶闸管T2反向并联连接，即反并联晶闸管电路的一端连接第一晶闸管Tl的阳极与第二晶闸管T2的阴极、反并联晶闸管电路的另一端连接第二晶闸管Tl的阴极与第一晶闸管T2的阳极。电压检测电路2包括第一电路21以及第二电路22 ；第一电路21以及第二电路22串联连接；第一电路21包括第一稳压管Vl、第一光纤发送器HPl，第一稳压管Vl与第一光纤发送器HPl反向并联连接，即第一电路的一端连接第一稳压管Vl的阳极、第一光纤发送器HPl的阴极，第一电路的另一端连接第一稳压管Vl的阴极、第一光纤发送器HPl的阳极；第二电路22包括第二稳压管V2、第二光纤发送器HP2，第二稳压管V2与第二光纤发送器HP2反向并联连接，即第二电路的一端连接第二稳压管V2的阳极、第二光纤发送器HP2的阴极，第二电路的另一端连接第二稳压管V2的阴极、第二光纤发送器HP2的阳极。第一电路21与第二电路22的结构相同，但是第一稳压管Vl与第二稳压管V2的连接方向相反，第一光纤发送器HPl与第二光纤发送器HP2的连接方向相反。如图I所示，第一晶闸管Tl的阳极、第二晶闸管T2的阴极、第一稳压管Vl的阳极、第一光纤发送器HPl的阴极共用一个连接点，第一晶闸管Tl的阴极、第二晶闸管T2的阳极、第二稳压管V2的阳极、第二光纤发送器HP2的阴极共用一个连接点，第一稳压管Vl的阴极、第一光纤发送器HPl的阳极、第二稳压管V2的阴极、第二光纤发送器HP2的阳极共用一个连接点。在这种结构下，第一晶闸管Tl与第一稳压管Vl的方向相同、第一晶闸管Tl与第二稳压管V2的方向相反；第二晶闸管T2与第一稳压管Vl的方向相反、第二晶闸管T2与第二稳压管V2的方向相同。因此，当第一晶闸管Tl承受正向电压导通时，第一稳压管Vl导通，第一光纤发送器HPl无电流通过不发送信号，第二稳压管V2截止，第二光纤发送器HP2导通并通过光纤发送信号；当第二晶闸管T2承受正向电压导通时，第一稳压管Vl截止，第一光纤发送器HPl导通并通过光纤发送信号，第二稳压管V2导通，第二光纤发送器HP2无电流通过不发送信号。如图2所示，第一晶闸管Tl的阳极、第二晶闸管T2的阴极、第一稳压管Vl的阴极、第一光纤发送器HPl的阳极共用一个连接点，第一晶闸管Tl的阴极、第二晶闸管T2的阳极、第二稳压管V2的阴极、第二光纤发送器HP2的阳极共用一个连接点，第一稳压管Vl的阳极、第一光纤发送器HPl的阴极、第二稳压管V2的阳极、第二光纤发送器HP2的阴极共用一个连接点。在这种结构下，第一晶闸管Tl与第一稳压管Vl的方向相反、第一晶闸管Tl与第二稳压管V2的方向相同；第二晶闸管T2与第一稳压管Vl的方向相同、第二晶闸管T2与第二稳压管V2的方向相反。因此，当第一晶闸管Tl承受正向电压导通时，第一稳压管Vl截止，第一光纤发送器HPl导通并通过光纤发送信号，第二稳压管V2导通，第二光纤发送器HP2无电流通过不发送信号；当第二晶闸管T2承受正向电压导通时，第一稳压管Vl导通，第一光纤发送器HPl无电流通过不发送信号，第二稳压管V2截止，第二光纤发送器HP2导通并通过光纤发送信号。基于图I或图2的电路结构，当第一晶闸管Tl和/或第二晶闸管T2被击穿时，电压检测电路两端的电压近似为零，第一光纤发送器HPl以及第二光纤发送器HP2均不发送信号。这样，可以通过两个光纤发送器的信号简单快捷地判断两个晶闸管的工作状态，能够实现检测反并联晶闸管的电位状态，同时电压检测电路不需要电源，电路结构简单。参见图3所示，本发明反并联晶闸管状态检测系统还可以包括动态均压电路3，动态均压电路3与反并联晶闸管电路I并联连接。动态均压电路包括第一电阻Rl以及第一电容Cl,第一电阻Rl与第一电容Cl串联连接。动态均压电路第一电阻Rl与第一电容Cl串联主要起均压作用，在实际应用中单个晶闸管的承受电压的能力有限，通常采用多个反并联晶闸管组串联的形式，动态均压电路可以确保每个反并联晶闸管组承受电压的一致性。另外，动态均压电路还可以吸收和消耗晶闸管关断时系统中感性负载产生的自感电动势，防止过电压造成负载绝缘击穿。第一电阻Rl还可以阻尼电路振荡，限制晶闸管开通时刻的瞬态电流。
参见图4所示，是本发明电压检测电路的一种具体的实施方式，电压检测电路还可以包括第四电阻R4;第一电路21、第四电阻R4以及第二电路22串联连接。第四电阻R4可以作为分压电阻，承受晶闸管两端电压中的部分电压。第一电路21还可以包括第二电容C2，第二电容C2与第一稳压管Vl并联连接；第二电路22还可以包括第三电容C3，第三电容C3与第二稳压管V2并联连接。第二电容C2以及第三电容C3起到低通滤波的作用，可以滤除第一光纤发送器HPl和第二光纤发送器HP2两端的高频信号。第一电路21还可以包括第二电阻R2，第二电阻R2与第一稳压管Vl并联连接；第二电路22还可以包括第三电阻R3，第三电阻R3与第二稳压管V2并联连接。第二电阻R2以及第三电阻R3起到分流，保护的作用，可以减少流经第一光纤发送器HPl和第二光纤发送器HP2的电流。第一电路21还可以包括第五电阻R5,第五电阻R5与第一光纤发送器HPl串联连接；第二电路22还可以包括第六电阻R6，第六电阻R6与第二光纤发送器HP2串联连接。光纤发送器的正向电流有一定限制，超过该限制可能导致光纤发送器损坏，第五电阻R5以及第六电阻R6起到保护光纤发送器的作用，可以避免光纤发送器发送过流、过压故障，使反并联晶闸管状态检测可以在高电位系统中可靠地工作，另外稳压管可以使光纤发送器与限流电阻R5或R6串联的支路电压限制在一定范围以内。相应的，本发明还提供一种反并联晶闸管状态检测方法，该方法包括电压检测电路检测与电压检测电路并联连接的反并联晶闸管电路的电压状态；反并联晶闸管电路I包括第一晶闸管Tl以及第二晶闸管T2，第一晶闸管Tl与第二晶闸管T2反向并联连接；电压检测电路2包括第一电路21以及第二电路22 ;第一电路21以及第二电路22串联连接；第一电路21包括第一稳压管VI、第一光纤发送器HP1，第一稳压管Vl与第一光纤发送器HPl反向并联连接；第二电路22包括第二稳压管V2、第二光纤发送器HP2，第二稳压管V2与第二光纤发送器HP2反向并联连接；第一稳压管Vl与第二稳压管V2的连接方向相反，第一光纤发送器HPl与第二光纤发送器HP2的连接方向相反。当第一晶闸管Tl与第一稳压管Vl的方向相同、第一晶闸管Tl与第二稳压管V2的方向相反时；如果第一晶闸管Tl承受正向电压导通，则第一稳压管Vl导通，第二光纤发送器HP2导通并通过光纤发送信号，第一光纤发送器HPl不发送信号；如果第二晶闸管T2承受正向电压导通时，则第二稳压管导通V2，第一光纤发送器HPl导通并通过光纤发送信号，第二光纤发送器HP2不发送信号。当第一晶闸管Tl与第一稳压管Vl的方向相反、第一晶闸管Tl与第二稳压管V2的方向相同时；如果第一晶闸管Tl承受正向电压导通，则第二稳压管V2导通，第一光纤发送器HPl导通并通过光纤发送信号，第二光纤发送器HP2不发送信号；如果第二晶闸管承受正向电压导通时，则第一稳压管Vl导通，第二光纤发送器HP2导通并通过光纤发送信号，第一光纤发送器HPl不发送信号。无论第一晶闸管Tl与第一稳压管Vl的方向相同或相反，如果第一晶闸管Tl和/或第二晶闸管T2被击穿，第一光纤发送器HPl以及第二光纤发送器HP2均不发送信号。这样，本发明将电压检测电路并联在两个反并联晶闸管两端，可以通过两个光纤发送器的信号简单快捷地判断两个晶闸管的工作状态，能够实现检测反并联晶闸管的电位状态，同时电压检测电路不需要电源，电路结构简单。需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种反并联晶闸管状态检测系统，其特征在于，所述系统包括反并联晶闸管电路以及电压检测电路；所述反并联晶闸管电路以及所述电压检测电路并联连接； 反并联晶闸管电路包括第一晶闸管以及第二晶闸管，所述第一晶闸管与所述第二晶闸管反向并联连接； 所述电压检测电路包括第一电路以及第二电路；所述第一电路以及所述第二电路串联连接；所述第一电路包括第一稳压管、第一光纤发送器，所述第一稳压管与所述第一光纤发送器反向并联连接；所述第二电路包括第二稳压管、第二光纤发送器，所述第二稳压管与所述第二光纤发送器反向并联连接；所述第一稳压管与所述第二稳压管的连接方向相反，所述第一光纤发送器与所述第二光纤发送器的连接方向相反。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统还包括动态均压电路； 所述动态均压电路与所述反并联晶闸管电路并联连接； 所述动态均压电路包括第一电阻以及第一电容，所述第一电阻与所述第一电容串联连接。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述电压检测电路还包括第四电阻；所述第一电路、所述第四电阻以及所述第二电路串联连接。
4.根据权利要求I所述的系统，其特征在于， 所述第一电路还包括第二电容，所述第二电容与所述第一稳压管并联连接； 所述第二电路还包括第三电容，所述第三电容与所述第二稳压管并联连接。
5.根据权利要求I所述的系统，其特征在于， 所述第一电路还包括第二电阻，所述第二电阻与所述第一稳压管并联连接； 所述第二电路还包括第三电阻，所述第三电阻与所述第二稳压管并联连接。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于， 所述第一电路还包括第五电阻，所述第五电阻与所述第一光纤发送器串联连接； 所述第二电路还包括第六电阻，所述第六电阻与所述第二光纤发送器串联连接。
7.一种反并联晶闸管状态检测方法，其特征在于，所述方法包括 电压检测电路检测与所述电压检测电路并联连接的反并联晶闸管电路的电压状态； 反并联晶闸管电路包括第一晶闸管以及第二晶闸管，所述第一晶闸管与所述第二晶闸管反向并联连接； 所述电压检测电路包括第一电路以及第二电路；所述第一电路以及所述第二电路串联连接；所述第一电路包括第一稳压管、第一光纤发送器，所述第一稳压管与所述第一光纤发送器反向并联连接；所述第二电路包括第二稳压管、第二光纤发送器，所述第二稳压管与所述第二光纤发送器反向并联连接；所述第一稳压管与所述第二稳压管的连接方向相反，所述第一光纤发送器与所述第二光纤发送器的连接方向相反。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，电压检测电路检测与所述电压检测电路并联连接的反并联晶闸管电路的电压状态，包括 所述第一晶闸管与所述第一稳压管的方向相同、所述第一晶闸管与所述第二稳压管的方向相反； 当所述第一晶闸管承受正向电压导通时，所述第一稳压管导通，所述第二光纤发送器导通并通过光纤发送信号，所述第一光纤发送器不发送信号；当所述第二晶闸管承受正向电压导通时，所述第二稳压管导通，所述第一光纤发送器导通并通过光纤发送信号，所述第二光纤发送器不发送信号。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，电压检测电路检测与所述电压检测电路并联连接的反并联晶闸管电路的电压状态，包括 所述第一晶闸管与所述第一稳压管的方向相反、所述第一晶闸管与所述第二稳压管的方向相同； 当所述第一晶闸管承受正向电压导通时，所述第二稳压管导通，所述第一光纤发送器导通并通过光纤发送信号，所述第二光纤发送器不发送信号； 当所述第二晶闸管承受正向电压导通时，所述第一稳压管导通，所述第二光纤发送器导通并通过光纤发送信号，所述第一光纤发送器不发送信号。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，电压检测电路检测与所述电压检测电路并联连接的反并联晶闸管电路的电压状态，包括 当所述第一晶闸管和/或所述第二晶闸管被击穿时，所述第一光纤发送器以及所述第二光纤发送器均不发送信号。
全文摘要
本发明公开了一种反并联晶闸管状态检测系统，用于简单快捷地检测反并联晶闸管的电位状态，包括反并联晶闸管电路和电压检测电路；反并联晶闸管电路和电压检测电路并联连接；反并联晶闸管电路包括第一晶闸管和第二晶闸管，第一晶闸管与第二晶闸管反向并联连接；电压检测电路包括第一电路和第二电路；第一电路和第二电路串联连接；第一电路包括第一稳压管、第一光纤发送器，第一稳压管与第一光纤发送器反向并联连接；第二电路包括第二稳压管、第二光纤发送器，第二稳压管与第二光纤发送器反向并联连接；第一稳压管与第二稳压管的连接方向相反，第一光纤发送器与第二光纤发送器的连接方向相反。本发明还公开了一种反并联晶闸管状态检测的方法。
文档编号G01R31/26GK102928758SQ20121039513
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者杨磊, 曹洋, 谭胜武, 徐振, 初蕊, 吕顺凯, 王桂华, 曹超, 蔡宇峰 申请人:株洲变流技术国家工程研究中心有限公司