專利名稱：晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)勵(lì)磁控制領(lǐng)域，主要涉及晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均
流控制裝置。
背景技術(shù)：
勵(lì)磁裝置一般由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜、勵(lì)磁整流柜、滅磁及過電壓保護(hù)柜組成。每個(gè)勵(lì)磁整流柜中包含一個(gè)獨(dú)立的晶閘管整流橋，大型機(jī)組的勵(lì)磁裝置一般由多個(gè)勵(lì)磁整流柜(晶閘管整流橋)同時(shí)并列運(yùn)行。并列運(yùn)行的晶閘管整流橋由于各晶閘管的參數(shù)離散性、接線長(zhǎng)短不同、接觸電阻大小不同等原因，會(huì)造成晶閘管整流橋輸出電流存在較大差異，使得并列運(yùn)行的晶閘管整流橋負(fù)載很不均衡。這樣，長(zhǎng)期負(fù)荷重的晶閘管的品質(zhì)變壞，可靠性降低，壽命縮短，造成損壞。損壞的晶閘管退出運(yùn)行，又增加了其它晶閘管的負(fù)擔(dān)，造成連鎖反應(yīng)。解決并列運(yùn)行晶閘管整流橋輸出電流均衡的方法稱為均流技術(shù)。通常采用的均流技術(shù)有選擇適當(dāng)?shù)慕涣麟娎|進(jìn)行長(zhǎng)線均流、通過晶閘管參數(shù)匹配實(shí)現(xiàn)均流、在每個(gè)晶閘管整流橋直流側(cè)銅排加裝可調(diào)電抗器、對(duì)晶閘管元件的觸發(fā)脈沖進(jìn)行微調(diào)等方法。其中采用交流電纜進(jìn)行長(zhǎng)線均流的方式，電纜利用率低，故障晶閘管整流橋退出運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)的電纜退出運(yùn)行，因此，需要較多的電纜冗余，增加成本。晶閘管參數(shù)匹配實(shí)現(xiàn)均流，由于晶閘管運(yùn)行后，參數(shù)發(fā)生變化，均流效果無法長(zhǎng)期保證。加裝可調(diào)電抗器均流，增加了電抗，對(duì)晶閘管換向不利。而晶閘管元件的觸發(fā)脈沖進(jìn)行微調(diào)，采用的是模擬方法，不易實(shí)現(xiàn)支臂均流，且容易產(chǎn)生溫漂，長(zhǎng)期穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有控制裝置的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種適合在勵(lì)磁系統(tǒng)中整流柜并聯(lián)運(yùn)行時(shí)需要均流場(chǎng)合使用的晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置。本發(fā)明采用數(shù)字式閉環(huán)控制，使穩(wěn)定性大大提高。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，包括調(diào)節(jié)器、整流柜控制器、晶閘管整流橋和檢測(cè)器件，其特征在于所述調(diào)節(jié)器為主控制器，由機(jī)端信號(hào)處理模塊、同步信號(hào)處理模塊和調(diào)節(jié)器控制器組成；所述整流柜控制器為從控制器，由整流柜控制器控制模塊、整流柜控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、整流柜控制器脈沖形成模塊、整流柜控制器開關(guān)量輸入輸出模塊和整流橋顯示控制器組成；晶閘管整流橋由晶閘管全控整流橋、脈沖放大模塊、脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊和集中反向阻斷尖峰吸收模塊組成；檢測(cè)器件由電流傳感器、傳感器電源模塊、整流柜控制器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組成；所述機(jī)端信號(hào)處理模塊調(diào)整發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓信號(hào)和電流信號(hào)，使其適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；同步信號(hào)處理模塊調(diào)整整流柜晶閘管整流橋的陽(yáng)極電壓，使其適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊，成為晶閘管整流橋的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)。 所述調(diào)節(jié)器控制器為PAC控制器或IPC控制器或其它微機(jī)控制器，由調(diào)節(jié)器控制
4器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊、調(diào)節(jié)器控制器控制模塊、調(diào)節(jié)器控制器開關(guān)量輸入模塊和調(diào)節(jié)器控制器開關(guān)量輸出模塊組成；調(diào)節(jié)器控制器采樣機(jī)端信號(hào)，通過交流算法，計(jì)算出發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)三相線電壓、相電壓、各相有功功率、各相無功功率、電壓有效值、電流有效值、總的有功功率和總的無功功率以及功率因數(shù)。 所述調(diào)節(jié)器控制器根據(jù)發(fā)電機(jī)信號(hào)和給定信號(hào)，通過PID算法，計(jì)算出晶閘管整流橋的總控制角；調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊根據(jù)總控制角和晶閘管整流橋的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)，發(fā)出六相觸發(fā)脈沖，輸出到整流柜控制器脈沖形成模塊，成為晶閘管整流橋的總觸發(fā)同步信號(hào)；調(diào)節(jié)器控制器根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行整流柜的個(gè)數(shù)，計(jì)算出每一晶閘管整流橋支臂應(yīng)通過的電流，該電流作為每個(gè)支臂的電流給定值；比較支臂電流給定值與每一個(gè)整流柜晶閘管整流橋支臂電流實(shí)際值，得出每一個(gè)支臂的均流移相角，最后傳輸?shù)秸鞴窨刂破鳌?所述整流柜控制器計(jì)算出晶閘管整流橋的每一個(gè)支臂電流的瞬時(shí)值，通過網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器控制器；整流柜控制器脈沖形成模塊根據(jù)總觸發(fā)同步信號(hào)和每一個(gè)支臂的均流移相角，進(jìn)行移相觸發(fā)，發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，輸出到脈沖放大模塊。 所述脈沖放大模塊觸發(fā)脈沖，產(chǎn)生系列脈沖，并且產(chǎn)生強(qiáng)觸發(fā)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)過功率放大后，輸出到脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊；脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊隔離控制回路與晶閘管整流橋的高電壓回路；脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊輸出觸發(fā)脈沖到晶閘管整流橋的觸發(fā)級(jí)，控制晶閘管整流橋的輸出電流大小。 所述集中反向阻斷尖峰吸收模塊，由高壓熔斷器、高壓三相整流橋和阻容元件組成；高壓熔斷器防止元件故障，高壓三相整流橋?qū)⑷嘟涣麟妷赫?，將換向尖峰加到阻容元件，使換向尖峰被抑制和吸收。 所述檢測(cè)器件的電流傳感器為霍爾傳感器，三只霍爾傳感器分別安裝于整流柜U、
V、 W三相交流進(jìn)線上，每一相霍爾傳感器的工作電源為士15V，由傳感器電源模塊提供；霍
爾傳感器將流過交流進(jìn)線上的交流電流變換成±5V的直流電壓信號(hào)，該信號(hào)連接到模數(shù)
轉(zhuǎn)換模塊后通過濾波計(jì)算和交流計(jì)算，計(jì)算出晶閘管整流橋的每一個(gè)支臂電流。 使用時(shí)，電流檢測(cè)器件測(cè)量晶閘管整流橋交流側(cè)電流并將測(cè)量到的信號(hào)反饋到整
流柜控制器，通過整流柜控制器的采樣計(jì)算，分別計(jì)算出晶閘管整流橋上每個(gè)支臂晶閘管
元件的平均電流，該計(jì)算結(jié)果通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器在進(jìn)行常規(guī)控制計(jì)
算的同時(shí)，再采用調(diào)節(jié)控制數(shù)字均流算法，分別計(jì)算出并列運(yùn)行晶閘管整流橋每個(gè)支臂晶
閘管為了均流而需要移動(dòng)的的均流移相控制角度；該移相控制角度又通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)發(fā)
送到各個(gè)整流柜控制器，每個(gè)支臂晶閘管的觸發(fā)控制脈沖得到調(diào)整，從而使并列運(yùn)行晶閘
管整流橋輸出電流趨于一致。通過實(shí)時(shí)的采樣、閉環(huán)控制，可以確保并列運(yùn)行的晶閘管整流
橋?qū)崟r(shí)處于均流狀態(tài)。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) —、晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，采用的是數(shù)字式閉環(huán)均流控制。調(diào)節(jié)器和整流柜控制器均為完全數(shù)字式的微機(jī)控制器，其信號(hào)采樣、控制計(jì)算和脈沖形成均采用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)；調(diào)節(jié)器和整流柜控制器之間采用雙工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，所有采集的數(shù)據(jù)和均流移相控制角度全部以數(shù)字的方式通過雙工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。采用數(shù)字式閉環(huán)均流方式比其他均流方式控制精度高，而且無溫漂，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單可靠，控制方案靈活，參數(shù)調(diào)整方便，也更穩(wěn)定。控制效果可以通過程序調(diào)整，適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)的整 流柜。均流移相的范圍通過軟件控制，具有診斷故障能力，防止均流電路引起的故障。而閉 環(huán)控制可以保證在各種運(yùn)行狀態(tài)下的均流精度，具有實(shí)時(shí)度高、均流系數(shù)大于95%的特點(diǎn)。
二、通過整流柜控制器完成對(duì)晶閘管整流橋上每個(gè)支臂晶閘管元件平均電流的測(cè) 量和計(jì)算，由調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)均流的調(diào)節(jié)控制數(shù)字均流算法，可以方便的判斷哪個(gè)支臂元件故 障，哪條支路退出運(yùn)行，正常運(yùn)行的并聯(lián)支臂有多少，這是其他均流方式無法實(shí)現(xiàn)的；并列 運(yùn)行晶閘管整流橋的調(diào)節(jié)控制效果由調(diào)節(jié)器負(fù)責(zé)完成，更容易判斷故障和保證均流效果。
三、通過對(duì)并列運(yùn)行的每只晶閘管整流橋的電流值實(shí)時(shí)采集、進(jìn)行數(shù)字濾波和定 點(diǎn)采樣分析，通過雙工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)值傳輸，實(shí)現(xiàn)的均流是并聯(lián)支臂的均流，優(yōu)于整流 橋之間的均流。實(shí)現(xiàn)了在全動(dòng)態(tài)環(huán)境下多并列運(yùn)行晶閘管整流橋全數(shù)字化智能均流。


圖l為勵(lì)磁系統(tǒng)原理圖 圖2為整流柜原理圖 圖3為集中反向阻斷尖峰吸收原理圖 圖4為整流橋原理及支臂電流采樣原理圖 圖中標(biāo)記1、調(diào)節(jié)器，2、整流柜控制器，3、晶閘管整流橋，4、檢測(cè)器件，5、機(jī)端信號(hào) 處理模塊，6、同步信號(hào)處理模塊，7、調(diào)節(jié)器控制器，8、整流柜控制器控制模塊，9、整流柜控 制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，10、整流柜控制器脈沖形成模塊，11、整流柜控制器開關(guān)量輸入輸出模 塊，12、整流橋顯示控制器，13、晶閘管全控整流橋，14、脈沖放大模塊，15、脈沖變壓器隔離 觸發(fā)模塊，16、集中反向阻斷尖峰吸收模塊，17、電流傳感器，18、傳感器電源模塊，19、模數(shù) 轉(zhuǎn)換模塊，20、調(diào)節(jié)器控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，21、調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊，22、調(diào)節(jié)器控 制器控制模塊，23、調(diào)節(jié)器控制器開關(guān)量輸入模塊，24、調(diào)節(jié)器控制器開關(guān)量輸出模塊，25、 高壓熔斷器，26、高壓三相整流橋。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，包括調(diào)節(jié)器1、整流柜控制器 2、晶閘管整流橋3和檢測(cè)器件4，所述調(diào)節(jié)器1為主控制器，由機(jī)端信號(hào)處理模塊5、同步信 號(hào)處理模塊6和調(diào)節(jié)器控制器7組成；所述整流柜控制器2為從控制器，由整流柜控制器 控制模塊8、整流柜控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊9、整流柜控制器脈沖形成模塊10、整流柜控制器 開關(guān)量輸入輸出模塊11和整流橋顯示控制器12組成；晶閘管整流橋3由晶閘管全控整流 橋13、脈沖放大模塊14、脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊15和集中反向阻斷尖峰吸收模塊16組 成；檢測(cè)器件4由電流傳感器17、傳感器電源模塊18、整流柜控制器2和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊19 組成；所述機(jī)端信號(hào)處理模塊5調(diào)整發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓信號(hào)和電流信號(hào)，使其適合輸出到調(diào) 節(jié)器控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20 ;同步信號(hào)處理模塊6調(diào)整晶閘管整流橋3的陽(yáng)極電壓，使其 適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊21，成為晶閘管整流橋3的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)。 所述調(diào)節(jié)器1的核心部件調(diào)節(jié)器控制器7為PAC控制器，機(jī)端信號(hào)處理模塊5調(diào)整發(fā)電機(jī) 機(jī)端電壓信號(hào)和電流信號(hào)，使其適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20。同步信號(hào)處理模塊6調(diào)整晶閘管整流橋3的陽(yáng)極電壓，使其適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊21， 成為晶閘管整流橋3的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)。調(diào)節(jié)器控制器7采樣機(jī)端信號(hào)，通過交流算 法，計(jì)算出發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)三相線電壓、相電壓、各相有功功率、各相無功功率、電壓有效值、 電流有效值、總的有功功率和總的無功功率以及功率因數(shù)。調(diào)節(jié)器控制器7根據(jù)發(fā)電機(jī)信 號(hào)和給定信號(hào)，通過PID算法，計(jì)算出晶閘管整流橋3的總控制角。調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成 模塊21根據(jù)總控制角和晶閘管整流橋3的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)，發(fā)出六相觸發(fā)脈沖，輸出 到整流柜控制器脈沖形成模塊10，成為晶閘管整流橋3的總觸發(fā)同步信號(hào)。每一個(gè)整流柜 控制器2計(jì)算出晶閘管整流橋3的每一個(gè)支臂電流的瞬時(shí)值，通過網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器控制 器7。調(diào)節(jié)器控制器7根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行整流柜的個(gè)數(shù)，計(jì)算出每一晶閘管整流橋3支臂應(yīng) 通過的電流，該電流作為每個(gè)支臂的電流給定值。在計(jì)算支臂電流給定值時(shí)，采用實(shí)際的并 聯(lián)的晶閘管數(shù)量，因此晶閘管整流橋3每一支臂+U、 +V、 +W、 -U、 -V、 -W不一定相同，由于可 能有些支臂因故障退出運(yùn)行，因而支臂電流給定值不一定相同。比較支臂電流給定值與每 一個(gè)晶閘管整流橋3支臂電流實(shí)際值，如果支臂電流給定值大于相應(yīng)的晶閘管整流橋3支 臂電流實(shí)際值，該支臂的均流移相角等于零；如果支臂電流給定值小于相應(yīng)的晶閘管整流 橋3支臂電流實(shí)際值，該誤差值經(jīng)過PI調(diào)節(jié)和延時(shí)，計(jì)算出支臂的均流移相角。均流移相 角一般給予最大最小限制。調(diào)節(jié)器控制器7計(jì)算出晶閘管整流橋3的每一個(gè)支臂的均流移 相角，一般只計(jì)算晶閘管整流橋3正組的支臂的均流移相角，通過網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)秸鞴窨刂?器2。整流柜控制器脈沖形成模塊10根據(jù)總觸發(fā)同步信號(hào)和每一個(gè)支臂的均流移相角，進(jìn) 行移相觸發(fā)，發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，輸出到脈沖放大模塊14。脈沖放大模塊14的功能是觸發(fā)脈沖， 產(chǎn)生系列脈沖，并且產(chǎn)生強(qiáng)觸發(fā)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)過功率放大后，輸出到脈沖變壓器隔 離觸發(fā)模塊15。脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊15的功能是通過高的絕緣電壓脈沖變壓器，隔離 控制回路與晶閘管整流橋3的高電壓回路。脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊15輸出觸發(fā)脈沖到 晶閘管整流橋3的觸發(fā)級(jí)，控制晶閘管整流橋3的輸出電流大小。 調(diào)節(jié)器控制器7通過以太網(wǎng)與整流柜控制器2通訊，晶閘管整流橋3運(yùn)行時(shí)，會(huì)出 現(xiàn)換相過電壓，換相過電壓是由勵(lì)磁變漏感及線路電感引起的，在每個(gè)晶閘管整流橋3交 流側(cè)接入一套集中反向阻斷式阻容吸收回路，可同時(shí)吸收晶閘管整流橋3的交流側(cè)過電壓 和換相過電壓尖峰。集中反向阻斷尖峰吸收模塊16由高壓熔斷器25、高壓三相整流橋26、 阻容元件組成。高壓熔斷器25防止元件故障引起事故擴(kuò)大。高壓三相整流橋26—方面將 三相交流電壓整流，另一方面使換向尖峰可以加到阻容元件上，使換向尖峰被抑制和吸收。 由于高壓三相整流橋26的存在，電容不會(huì)通過晶閘管放電，保護(hù)了電容，因此稱為反向阻 斷式。又由于阻容是集中配置，整個(gè)晶閘管整流橋3配置一套，減少元器件的數(shù)量。當(dāng)交流 側(cè)出現(xiàn)過電壓時(shí)，將通過晶閘管整流橋3向電容器充電，由于電容器兩端電壓不能突變，交 流側(cè)過電壓得以限制。當(dāng)過電壓能量被轉(zhuǎn)移后，電容器又通過電阻釋放所儲(chǔ)存的電荷。該 吸收回路的放電電流由于晶閘管整流橋3的反向阻斷作用而自成回路，有助于減小晶閘管 元件導(dǎo)通時(shí)的電流上升率，此外，還可避免電容器和勵(lì)磁變壓器回路電感構(gòu)成諧振。晶閘管 整流橋3并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，允許部分集中反向阻斷尖峰吸收模塊16退出運(yùn)行，剩余的集中反向 阻斷尖峰吸收模塊16可以完成換向尖峰的抑制和吸收。 當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流較大時(shí)，如2000A，需要幾個(gè)整流柜晶閘管整流橋3并聯(lián)運(yùn)行， 每個(gè)晶閘管整流橋3的檢測(cè)器件4包括電流傳感器17，在U、V、W相交流進(jìn)線上分別安裝三只電流傳感器17。電流傳感器17采用霍爾傳感器，防止電磁式電流傳感器由于電流不對(duì)稱 產(chǎn)生的偏磁而測(cè)量不準(zhǔn)確。每一相霍爾傳感器可以檢測(cè)與該相連接的正晶閘管和負(fù)晶閘管 的電流，避免每一支臂安裝電流傳感器17。晶閘管整流橋3的檢測(cè)器件4輸出連接到整流 柜控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊9，整流柜控制器2采集電流傳感器17的信號(hào)，通過濾波計(jì)算和交流 計(jì)算，計(jì)算出晶閘管整流橋3的每一個(gè)支臂電流。每一個(gè)支臂導(dǎo)通120。電角度。該波形為 梯形波，梯形波的斜邊由發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流和勵(lì)磁變壓器的二次側(cè)漏抗決定。梯形波過零 點(diǎn)后，如果信號(hào)是正的方向增長(zhǎng)，該信號(hào)為正相晶閘管的電流信號(hào)；反之，梯形波過零點(diǎn)后， 如果信號(hào)是負(fù)的方向增長(zhǎng)，該信號(hào)為負(fù)相晶閘管的電流信號(hào)。交流計(jì)算可以通過高速多次 采樣電流傳感器17信號(hào)后，計(jì)算正相或負(fù)相晶閘管導(dǎo)通后的平均電流。交流計(jì)算還可以在 梯形波過零點(diǎn)后，延時(shí)足夠的換向角，如45。，等待正相或負(fù)相晶閘管導(dǎo)通換向完成后，計(jì) 算晶閘管的導(dǎo)通電流。
實(shí)施例2 晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，包括調(diào)節(jié)器1、整流柜控制器 2、晶閘管整流橋3和檢測(cè)器件4，所述調(diào)節(jié)器1為主控制器，由機(jī)端信號(hào)處理模塊5、同步信 號(hào)處理模塊6和調(diào)節(jié)器控制器7組成；所述整流柜控制器2為從控制器，由整流柜控制器 控制模塊8、整流柜控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊9、整流柜控制器脈沖形成模塊10、整流柜控制器 開關(guān)量輸入輸出模塊11和整流橋顯示控制器12組成；晶閘管整流橋3由晶閘管全控整流 橋13、脈沖放大模塊14、脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊15和集中反向阻斷尖峰吸收模塊16組 成；檢測(cè)器件4由電流傳感器17、傳感器電源模塊18、整流柜控制器2和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊19 組成；所述機(jī)端信號(hào)處理模塊5調(diào)整發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓信號(hào)和電流信號(hào)，使其適合輸出到調(diào) 節(jié)器控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20 ;同步信號(hào)處理模塊6調(diào)整晶閘管整流橋3的陽(yáng)極電壓，使其 適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊21，成為晶閘管整流橋3的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)。 所述調(diào)節(jié)器1的核心部件調(diào)節(jié)器控制器7為IPC控制器，機(jī)端信號(hào)處理模塊5調(diào)整發(fā)電機(jī) 機(jī)端電壓信號(hào)和電流信號(hào)，使其適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20。同步信號(hào)處理 模塊6調(diào)整晶閘管整流橋3的陽(yáng)極電壓，使其適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊21， 成為晶閘管整流橋3的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)。調(diào)節(jié)器控制器7采樣機(jī)端信號(hào)，通過交流算 法，計(jì)算出發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)三相線電壓、相電壓、各相有功功率、各相無功功率、電壓有效值、 電流有效值、總的有功功率和總的無功功率以及功率因數(shù)。調(diào)節(jié)器控制器7根據(jù)發(fā)電機(jī)信 號(hào)和給定信號(hào)，通過PID算法，計(jì)算出晶閘管整流橋3的總控制角。調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成 模塊21根據(jù)總控制角和晶閘管整流橋3的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)，發(fā)出六相觸發(fā)脈沖，輸出 到整流柜控制器脈沖形成模塊10，成為晶閘管整流橋3的總觸發(fā)同步信號(hào)。每一個(gè)整流柜 控制器2計(jì)算出晶閘管整流橋3的每一個(gè)支臂電流的瞬時(shí)值，通過網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器控制 器7。調(diào)節(jié)器控制器7根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行整流柜的個(gè)數(shù)，計(jì)算出每一晶閘管整流橋3支臂應(yīng) 通過的電流，該電流作為每個(gè)支臂的電流給定值。在計(jì)算支臂電流給定值時(shí)，采用實(shí)際的并 聯(lián)的晶閘管數(shù)量，因此晶閘管整流橋3每一支臂+U、 +V、 +W、 -U、 -V、 -W不一定相同，由于可 能有些支臂因故障退出運(yùn)行，因而支臂電流給定值不一定相同。比較支臂電流給定值與每 一個(gè)晶閘管整流橋3支臂電流實(shí)際值，如果支臂電流給定值大于相應(yīng)的晶閘管整流橋3支 臂電流實(shí)際值，該支臂的均流移相角等于零；如果支臂電流給定值小于相應(yīng)的晶閘管整流 橋3支臂電流實(shí)際值，該誤差值經(jīng)過PI調(diào)節(jié)和延時(shí)，計(jì)算出支臂的均流移相角。均流移相
8角一般給予最大最小限制。調(diào)節(jié)器控制器7計(jì)算出晶閘管整流橋3的每一個(gè)支臂的均流移 相角，一般只計(jì)算晶閘管整流橋3正組的支臂的均流移相角，通過網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)秸鞴窨刂?器2。整流柜控制器脈沖形成模塊IO根據(jù)總觸發(fā)同步信號(hào)和每一個(gè)支臂的均流移相角，進(jìn) 行移相觸發(fā)，發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，輸出到脈沖放大模塊14。脈沖放大模塊14的功能是觸發(fā)脈沖， 產(chǎn)生系列脈沖，并且產(chǎn)生強(qiáng)觸發(fā)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)過功率放大后，輸出到脈沖變壓器隔 離觸發(fā)模塊15。脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊15的功能是通過高的絕緣電壓脈沖變壓器，隔離 控制回路與晶閘管整流橋3的高電壓回路。脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊15輸出觸發(fā)脈沖到 晶閘管整流橋3的觸發(fā)級(jí)，控制晶閘管整流橋3的輸出電流大小。 調(diào)節(jié)器控制器7通過以太網(wǎng)與整流柜控制器2通訊，晶閘管整流橋3運(yùn)行時(shí)，會(huì)出 現(xiàn)換相過電壓，換相過電壓是由勵(lì)磁變漏感及線路電感引起的，在每個(gè)晶閘管整流橋3交 流側(cè)接入一套集中反向阻斷式阻容吸收回路，可同時(shí)吸收晶閘管整流橋3的交流側(cè)過電壓 和換相過電壓尖峰。集中反向阻斷尖峰吸收模塊16由高壓熔斷器25、高壓三相整流橋26、 阻容元件組成。高壓熔斷器25防止元件故障引起事故擴(kuò)大。高壓三相整流橋26—方面將 三相交流電壓整流，另一方面使換向尖峰可以加到阻容元件上，使換向尖峰被抑制和吸收。 由于高壓三相整流橋26的存在，電容不會(huì)通過晶閘管放電，保護(hù)了電容，因此稱為反向阻 斷式。又由于阻容是集中配置，整個(gè)晶閘管整流橋3配置一套，減少元器件的數(shù)量。當(dāng)交流 側(cè)出現(xiàn)過電壓時(shí)，將通過晶閘管整流橋3向電容器充電，由于電容器兩端電壓不能突變，交 流側(cè)過電壓得以限制。當(dāng)過電壓能量被轉(zhuǎn)移后，電容器又通過電阻釋放所儲(chǔ)存的電荷。該 吸收回路的放電電流由于晶閘管整流橋3的反向阻斷作用而自成回路，有助于減小晶閘管 元件導(dǎo)通時(shí)的電流上升率，此外，還可避免電容器和勵(lì)磁變壓器回路電感構(gòu)成諧振。晶閘管 整流橋3并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，允許部分集中反向阻斷尖峰吸收模塊16退出運(yùn)行，剩余的集中反向 阻斷尖峰吸收模塊16可以完成換向尖峰的抑制和吸收。 當(dāng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流較大時(shí)，如2100A，需要幾個(gè)整流柜晶閘管整流橋3并聯(lián)運(yùn)行， 每個(gè)晶閘管整流橋3的檢測(cè)器件4包括電流傳感器17，在U、V、W相交流進(jìn)線上分別安裝三 只電流傳感器17。電流傳感器17采用霍爾傳感器，防止電磁式電流傳感器由于電流不對(duì)稱 產(chǎn)生的偏磁而測(cè)量不準(zhǔn)確。每一相霍爾傳感器可以檢測(cè)與該相連接的正晶閘管和負(fù)晶閘管 的電流，避免每一支臂安裝電流傳感器17。晶閘管整流橋3的檢測(cè)器件4輸出連接到整流 柜控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊9，整流柜控制器2采集電流傳感器17的信號(hào)，通過濾波計(jì)算和交流 計(jì)算，計(jì)算出晶閘管整流橋3的每一個(gè)支臂電流。每一個(gè)支臂導(dǎo)通120。電角度。該波形為 梯形波，梯形波的斜邊由發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流和勵(lì)磁變壓器的二次側(cè)漏抗決定。梯形波過零 點(diǎn)后，如果信號(hào)是正的方向增長(zhǎng)，該信號(hào)為正相晶閘管的電流信號(hào)；反之，梯形波過零點(diǎn)后， 如果信號(hào)是負(fù)的方向增長(zhǎng)，該信號(hào)為負(fù)相晶閘管的電流信號(hào)。交流計(jì)算可以通過高速多次 采樣電流傳感器17信號(hào)后，計(jì)算正相或負(fù)相晶閘管導(dǎo)通后的平均電流。交流計(jì)算還可以在 梯形波過零點(diǎn)后，延時(shí)足夠的換向角，如45。，等待正相或負(fù)相晶閘管導(dǎo)通換向完成后，計(jì) 算晶閘管的導(dǎo)通電流。 本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，但均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，包括調(diào)節(jié)器(1)、整流柜控制器(2)、晶閘管整流橋(3)和檢測(cè)器件(4)，其特征在于所述調(diào)節(jié)器(1)為主控制器，由機(jī)端信號(hào)處理模塊(5)、同步信號(hào)處理模塊(6)和調(diào)節(jié)器控制器(7)組成；所述整流柜控制器(2)為從控制器，由整流柜控制器控制模塊(8)、整流柜控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(9)、整流柜控制器脈沖形成模塊(10)、整流柜控制器開關(guān)量輸入輸出模塊(11)和整流橋顯示控制器(12)組成；晶閘管整流橋(3)由晶閘管全控整流橋(13)、脈沖放大模塊(14)、脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊(15)和集中反向阻斷尖峰吸收模塊(16)組成；檢測(cè)器件(4)由電流傳感器(17)、傳感器電源模塊(18)、整流柜控制器(2)和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(19)組成；所述機(jī)端信號(hào)處理模塊(5)調(diào)整發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓信號(hào)和電流信號(hào)，使其適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(20)；同步信號(hào)處理模塊(6)調(diào)整整流柜晶閘管整流橋(3)的陽(yáng)極電壓，使其適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊(21)，成為晶閘管整流橋(3)的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，其特征在于所述調(diào)節(jié)器控制器(7)為PAC控制器或IPC控制器，由調(diào)節(jié)器控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(20)、調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊(21)、調(diào)節(jié)器控制器控制模塊(22)、調(diào)節(jié)器控制器開關(guān)量輸入模塊(23)和調(diào)節(jié)器控制器開關(guān)量輸出模塊(24)組成；調(diào)節(jié)器控制器(7)采樣機(jī)端信號(hào)，通過交流算法，計(jì)算出發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)三相線電壓、相電壓、各相有功功率、各相無功功率、電壓有效值、電流有效值、總的有功功率和總的無功功率以及功率因數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，其特征在于所述調(diào)節(jié)器控制器(7)根據(jù)發(fā)電機(jī)信號(hào)和給定信號(hào)，通過PID算法，計(jì)算出晶閘管整流橋(3)的總控制角；調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊(21)根據(jù)總控制角和晶閘管整流橋(3)的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)，發(fā)出六相觸發(fā)脈沖，輸出到整流柜控制器脈沖形成模塊(10)，成為晶閘管整流橋(3)的總觸發(fā)同步信號(hào)；調(diào)節(jié)器控制器(7)根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行整流柜的個(gè)數(shù)，計(jì)算出每一晶閘管整流橋(3)支臂應(yīng)通過的電流，該電流作為每個(gè)支臂的電流給定值；比較支臂電流給定值與每一個(gè)整流柜晶閘管整流橋(3)支臂電流實(shí)際值，得出每一個(gè)支臂的均流移相角，最后傳輸?shù)秸鞴窨刂破?2)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，其特征在于所述整流柜控制器(2)計(jì)算出晶閘管整流橋(3)的每一個(gè)支臂電流的瞬時(shí)值，通過網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器控制器(7);整流柜控制器脈沖形成模塊(10)根據(jù)總觸發(fā)同步信號(hào)和每一個(gè)支臂的均流移相角，進(jìn)行移相觸發(fā)，發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，輸出到脈沖放大模塊(14)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，其特征在于所述脈沖放大模塊(14)觸發(fā)脈沖，產(chǎn)生系列脈沖，并且產(chǎn)生強(qiáng)觸發(fā)脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)過功率放大后，輸出到脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊(15);脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊(15)隔離控制回路與晶閘管整流橋(3)的高電壓回路；脈沖變壓器隔離觸發(fā)模塊(15)輸出觸發(fā)脈沖到晶閘管整流橋(3)的觸發(fā)級(jí)，控制晶閘管整流橋(3)的輸出電流大小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，其特征在于所述集中反向阻斷尖峰吸收模塊(16)，由高壓熔斷器(25)、高壓三相整流橋(26)和阻容元件組成；高壓熔斷器(25)防止元件故障，高壓三相整流橋(26)將三相交流電壓整流，將換向尖峰加到阻容元件，使換向尖峰被抑制和吸收。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，其特征在于所述檢測(cè)器件(4)的電流傳感器(17)為霍爾傳感器，三只霍爾傳感器分別安裝于整流柜U、V、W三相交流進(jìn)線上，每一相霍爾傳感器的工作電源為士15V，由傳感器電源模塊(18)提供；霍爾傳感器將流過交流進(jìn)線上的交流電流變換成±5V的直流電壓信號(hào)，該信號(hào)連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(19)后通過濾波計(jì)算和交流計(jì)算，計(jì)算出晶閘管整流橋(3)的每一個(gè)支臂電流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶閘管整流橋并列運(yùn)行全數(shù)字化智能均流控制裝置，包括調(diào)節(jié)器、整流柜控制器、晶閘管整流橋和檢測(cè)器件，所述調(diào)節(jié)器為主控制器，所述整流柜控制器為從控制器，所述機(jī)端信號(hào)處理模塊調(diào)整發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓信號(hào)和電流信號(hào)，使其適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；同步信號(hào)處理模塊調(diào)整整流柜晶閘管整流橋的陽(yáng)極電壓，使其適合輸出到調(diào)節(jié)器控制器脈沖形成模塊，成為晶閘管整流橋的陽(yáng)極電壓的同步信號(hào)。本發(fā)明采用數(shù)字式閉環(huán)控制，通過實(shí)時(shí)的采樣、控制，實(shí)現(xiàn)了在全動(dòng)態(tài)環(huán)境下多并列運(yùn)行晶閘管整流橋全數(shù)字化智能均流。
文檔編號(hào)H02M7/155GK101795084SQ20101012527
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者汪大衛(wèi) 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司;東方電機(jī)控制設(shè)備有限公司