一種超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制裝置及方法，采用交流接觸器作為機械開關(guān)，反向并聯(lián)的晶閘管作為電力電子開關(guān)，并通過PLC分別對交流接觸器和電力電子開關(guān)進行控制。在接收到超導(dǎo)線圈合閘命令時，PLC發(fā)出命令控制交流接觸器動作，同時控制反并聯(lián)晶閘管導(dǎo)通；當交流接觸器觸頭閉合后，停止導(dǎo)通晶閘管，使交流接觸器為流過超導(dǎo)線圈的電流提供通路。本發(fā)明使用機械開關(guān)輔以交流電力電子開關(guān)，響應(yīng)快，損耗小；可避免超導(dǎo)線圈產(chǎn)生直流分量，避免合閘不當使超導(dǎo)線圈失超，保護了超導(dǎo)線材；可避免產(chǎn)生直流磁通，從而避免鐵芯飽和，減小噪聲和諧波。
【專利說明】—種超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高溫超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)及高溫超導(dǎo)線材制造技術(shù)的日益成熟，使得基于超導(dǎo)技術(shù)的超導(dǎo)電抗器得以在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在低溫下運行的超導(dǎo)電抗器和傳統(tǒng)意義上的電抗器相比，具有體積小、重量輕、效率高、阻燃、諧波小等優(yōu)點，大大降低了裝置的成本和空間，提聞了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0003]但是，當超導(dǎo)電抗器投入電力系統(tǒng)時，若超導(dǎo)線圈合閘角度不合理時，會產(chǎn)生直流磁通，進而在超導(dǎo)線圈內(nèi)感直流電；由于超導(dǎo)電阻為零，故該直流電流不會衰減，從而該直流磁通也將不會衰減，這可能使電抗器鐵芯處于飽和狀態(tài)，產(chǎn)生噪聲和諧波。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為避免超導(dǎo)電抗器的超導(dǎo)線圈產(chǎn)生直流電流從而對電力系統(tǒng)造成不利影響，本發(fā)明提供了一種超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制裝置及方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制裝置，包括同步板(I)、PLC (2)、脈沖變壓器(3)、整形板(4)、反并聯(lián)晶閘管(5)、中間繼電器(6)、交流接觸器(7);同步板(I)、脈沖變壓器(3)、中間繼電器(6)的線圈均與PLC (2)連接；脈沖變壓器(3)、整形板(4)和反并聯(lián)晶閘管(5)依次連接；交流接觸器(7)的線圈和中間繼電器(6)的常開觸點相連；交流接觸器(7)的常開觸點與反并聯(lián)晶閘管(5)并聯(lián)。
[0007]所述的PLC (2)選用西門子S7-200。
[0008]一種基于上述裝置進行的超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制方法，包括以下步驟，
[0009]步驟1、PLC發(fā)出PWM脈沖程序，同時同步板采集超導(dǎo)電抗器工作線圈的電壓信號后，經(jīng)過信號處理產(chǎn)生一個方波，再經(jīng)過同步板上的光耦將合閘信號發(fā)送到PLC ；
[0010]步驟2、PLC接收合閘信號后，發(fā)出兩個信號，一個信號控制中間繼電器動作，另一個信號控制PLC內(nèi)部的兩個計數(shù)器開始計脈沖數(shù)，兩個計數(shù)器所計脈沖數(shù)分別到5000和1500時，PLC均發(fā)出一個PTO脈沖信號到脈沖變壓器；
[0011]步驟3、脈沖送到脈沖變壓器降壓后，經(jīng)過整形板濾波后形成觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖送到兩個反向并聯(lián)的晶閘管觸發(fā)其導(dǎo)通；
[0012]步驟4、45到75ms后，交流接觸器閉合，PLC停止發(fā)PTO脈沖，合閘完成。
[0013]由于普通機械開關(guān)具有的固有延時一般為數(shù)十個毫秒，相對于20ms的工頻周期，無法控制超導(dǎo)繞組在工作繞組電壓為90°時合閘；而交流電力電子開關(guān)長期使用其開關(guān)損耗較大。綜合考慮，本發(fā)明選取交流接觸器輔以交流電力電子開關(guān)的方法。合上交流接觸器的同時投入交流電力電子開關(guān)以保證合閘的即時性，當交流接觸器正式導(dǎo)通后，再斷開交流電力電子開關(guān)。
[0014]本發(fā)明選用交流接觸器作為機械開關(guān)，反向并聯(lián)的兩個晶閘管作為電力電子開關(guān)，并通過PLC分別對交流接觸器和交流電力電子開關(guān)進行控制。在接收到超導(dǎo)線圈合閘命令時，西門子S7-200PLC發(fā)出命令控制接觸器動作，同時控制反并聯(lián)晶閘管導(dǎo)通。當交流接觸器觸頭閉合后，停止導(dǎo)通晶閘管，使交流接觸器為流過超導(dǎo)線圈的電流提供通路。
[0015]為避免超導(dǎo)繞組產(chǎn)生直流磁通，必須在主磁通為零的時候閉合超導(dǎo)繞組。在電壓為正弦的情況下，磁通的波形也為正弦，即要在磁通的相位為k 時閉合超導(dǎo)繞組。而根據(jù)
法拉第電磁感應(yīng)定律，電壓與磁通相位相差I(lǐng) X，故可在電壓相位為I a + Att時閉合超導(dǎo)
La繞組。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0017]1.本發(fā)明使用機械開關(guān)輔以交流電力電子開關(guān)，響應(yīng)快，損耗小。
[0018]2.本發(fā)明可避免超導(dǎo)線圈產(chǎn)生直流分量，避免合閘不當使超導(dǎo)線圈失超，保護了超導(dǎo)線材。
[0019]3.本發(fā)明可避免產(chǎn)生直流磁通，從而避免鐵芯飽和，減小噪聲和諧波。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的控制裝置圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的控制方法流程圖；
[0022]其中，I一同步板、2—西門子S7_200PLC、3—脈沖變壓器、4一整形板、5—反并聯(lián)晶閘管、6—中間繼電器、7—交流接觸器。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0024]如圖1所示，一種超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制裝置，包括同步板(I)、西門子S7-200PLC (2)、脈沖變壓器(3)、整形板(4)、反并聯(lián)晶閘管(5)、中間繼電器(6)、交流接觸器(7);同步板(I)、脈沖變壓器(3)、中間繼電器(6)的線圈均與西門子S7-200PLC (2)連接；脈沖變壓器(3)、整形板(4)和反并聯(lián)晶閘管(5)依次連接；交流接觸器(7)的線圈和中間繼電器(6)的常開觸點相連；交流接觸器(7)的常開觸點與反并聯(lián)晶閘管(5)并聯(lián)；同步板包括光耦；PLC包括兩個計數(shù)器，整形板的作用是調(diào)整脈沖變壓器的輸出波形，使其更接近方波。
[0025]如圖2所示，一種基于上述的裝置進行的超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制方法，包括以下步驟:
[0026]步驟1、在準備階段，運行PLC發(fā)PWM脈沖程序；同時同步板采集超導(dǎo)電抗器工作線圈的電壓信號后，經(jīng)過信號處理產(chǎn)生一個方波，再經(jīng)過光耦將信號發(fā)送到PLC。
[0027]步驟2、PLC接收合閘信號后，發(fā)出兩個信號；一個信號控制中間繼電器動作，另一個信號控制PLC內(nèi)部的兩個計數(shù)器開始計脈沖數(shù)。由于一個PWM脈沖10us，一個工頻周期20ms,故90和270對應(yīng)的脈沖數(shù)分別為500和1500，故當兩個計數(shù)器所計脈沖數(shù)分別到5000和1500時，PLC都會發(fā)出一個PTO脈沖信號到脈沖變壓器。[0028]步驟3、脈沖送到脈沖變壓器降壓后，經(jīng)過整形板濾波后形成觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖送到兩個反向并聯(lián)的晶閘管觸發(fā)其導(dǎo)通。
[0029]步驟4、經(jīng)過45到75ms后，交流接觸器閉合，PLC停止發(fā)PTO脈沖，合閘完成。
【權(quán)利要求】
1.一種超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制裝置，其特征在于:包括同步板(I)、PLC (2)、脈沖變壓器(3)、整形板(4)、反并聯(lián)晶閘管(5)、中間繼電器(6)、交流接觸器(7);同步板(I)、脈沖變壓器(3)、中間繼電器(6)的線圈均與PLC (2)連接；脈沖變壓器(3)、整形板(4)和反并聯(lián)晶閘管(5)依次連接；交流接觸器(7)的線圈和中間繼電器(6)的常開觸點相連；交流接觸器(7)的常開觸點與反并聯(lián)晶閘管(5)并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制裝置，其特征在于:所述的PLC(2)采用西門子S7-200。
3.一種基于權(quán)利要求1所述的裝置進行的超導(dǎo)可調(diào)電抗器繞組控制方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟1、PLC發(fā)出PWM脈沖程序，同時同步板采集超導(dǎo)電抗器工作線圈的電壓信號后，經(jīng)過信號處理產(chǎn)生一個方波，再經(jīng)過同步板上的光耦將合閘信號發(fā)送到PLC ； 步驟2、PLC接收合閘信號后，發(fā)出兩個信號，一個信號控制中間繼電器動作，另一個信號控制PLC內(nèi)部的兩個計數(shù)器開始計脈沖數(shù)，兩個計數(shù)器所計脈沖數(shù)分別到5000和1500時，PLC均發(fā)出一個PTO脈沖信號到脈沖變壓器； 步驟3、脈沖送到脈沖變壓器降壓后，經(jīng)過整形板濾波后形成觸發(fā)脈沖，觸發(fā)脈沖送到兩個反向并聯(lián)的晶閘管觸發(fā)其導(dǎo)通； 步驟4、45到75ms后，交流接觸器閉合，PLC停止發(fā)PTO脈沖，合閘完成。
【文檔編號】H02P13/00GK103795315SQ201310438572
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】陳柏超, 孫彬, 袁佳歆, 周攀, 余長廳, 周興隆 申請人:武漢大學(xué)