一種帶獨(dú)立控制功能的智能功率柜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)，具體說(shuō)是一種帶有獨(dú)立控制功能的智能功率柜。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于勵(lì)磁系統(tǒng)而言，穩(wěn)定可靠是最基本也是最重要的要求，所以勵(lì)磁系統(tǒng)一般都配置了兩個(gè)全功能控制通道，一個(gè)在線控制，另一個(gè)通道熱備用。這樣在線通道故障時(shí)備用通道可以立即轉(zhuǎn)為在線控制，保證設(shè)備的可靠性。但是如果勵(lì)磁調(diào)節(jié)器出現(xiàn)了導(dǎo)致雙通道故障的問(wèn)題，例如電源電路故障，則無(wú)法通過(guò)多通道冗余技術(shù)進(jìn)行規(guī)避。
[0003]勵(lì)磁系統(tǒng)一般包括進(jìn)行控制計(jì)算的勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜、整流輸出的功率柜和帶有滅磁開關(guān)的滅磁柜。對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組，一個(gè)功率柜允許輸出的最大勵(lì)磁電流通常不能滿足控制要求，需要多個(gè)功率柜并聯(lián)輸出。智能功率柜帶有控制模塊，但是這些智能功率柜均不具備勵(lì)磁控制功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決上述提出的問(wèn)題，提供一種帶有獨(dú)立控制功能的智能功率柜，可以自動(dòng)進(jìn)行勵(lì)磁控制，并作為分布式控制系統(tǒng)的一部分，為整體系統(tǒng)提供局部測(cè)控信息或直接接管系統(tǒng)控制。
[0005]所述帶獨(dú)立控制功能的智能功率柜，作為勵(lì)磁控制系統(tǒng)的一部分，包括可控硅整流橋和控制可控硅整流的控制模塊，陽(yáng)極電源通過(guò)所連接的可控硅整流橋輸出電壓，其特征在于:
[0006]還設(shè)有電壓互感器、信號(hào)調(diào)制模塊和連接其他部分控制模塊的通信網(wǎng)絡(luò)，所述電壓互感器將輸入的陽(yáng)極電壓降幅后輸出給信號(hào)調(diào)制模塊，所述信號(hào)調(diào)制模塊將陽(yáng)極電壓分為兩路信號(hào)輸出給所述控制模塊，一路信號(hào)整形為參考過(guò)零方波，用于常規(guī)的整流橋觸發(fā)脈沖驅(qū)動(dòng)，另一路等比降幅用于陽(yáng)極電壓幅值測(cè)量，供所述控制模塊用于以陽(yáng)極電壓為控制對(duì)象的恒電壓控制；
[0007]所述控制模塊將根據(jù)恒電壓控制得出的導(dǎo)通角輸出到所連接的通信網(wǎng)絡(luò)，或從所述通信網(wǎng)絡(luò)獲取導(dǎo)通角，由導(dǎo)通角產(chǎn)生觸發(fā)脈沖輸出到所連接的可控硅整流橋的控制端。
[0008]所述功率柜內(nèi)設(shè)有有線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，所述控制模塊設(shè)有連接該通信網(wǎng)絡(luò)的接口 ；所述控制模塊通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)獲取或傳遞導(dǎo)通角信息。
[0009]在整流橋輸出端設(shè)有電流互感器，用于測(cè)量本功率柜輸出電流，并通過(guò)控制模塊將輸出電流信息發(fā)送到所連接的所述通信網(wǎng)絡(luò)，用于得到所有功率柜的總的輸出電流，即勵(lì)磁電流，并以勵(lì)磁電流為控制對(duì)象進(jìn)行恒勵(lì)磁電流控制，由得到的導(dǎo)通角輸出控制脈沖到可控硅整流橋控制端。
[0010]所述控制模塊將本功率柜狀態(tài)參數(shù)信息通過(guò)相應(yīng)端口發(fā)送到所述通信網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)所述通信網(wǎng)絡(luò)獲取當(dāng)前主控制模塊控制參數(shù)。
[0011]所述功率柜設(shè)有手動(dòng)控制界面或操作按鈕，用于調(diào)整所述給定電壓或所述給定電流，以及執(zhí)行逆變滅磁。
[0012]本發(fā)明的智能功率柜帶有控制模塊，能夠根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞的觸發(fā)角和來(lái)自陽(yáng)極電源的同步信號(hào)生成控制柜內(nèi)整流橋的觸發(fā)脈沖，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)向控制通道發(fā)送整流柜的狀態(tài)信息，還可以實(shí)現(xiàn)智能均流功能:通過(guò)統(tǒng)一調(diào)整觸發(fā)脈沖，使各個(gè)功率柜的輸出電流趨于一致。同時(shí)可以直接進(jìn)行勵(lì)磁控制。
[0013]本發(fā)明智能功率柜獨(dú)立控制時(shí)，完成閉環(huán)控制計(jì)算后將功率柜的整流橋觸發(fā)角傳遞給其余通信站點(diǎn)。其余智能功率柜將按照此觸發(fā)角進(jìn)行整流控制。功率柜傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中還包含本柜輸出的電流，這樣智能功率柜累加所有功率柜輸出電流就可以得到勵(lì)磁電流，能夠?qū)崿F(xiàn)以勵(lì)磁電流為控制對(duì)象的恒勵(lì)磁電流運(yùn)行方式。
[0014]本發(fā)明為勵(lì)磁系統(tǒng)的功率柜配置了獨(dú)立的測(cè)量及控制功能，具有恒電壓運(yùn)行方式和恒勵(lì)磁電流運(yùn)行方式這兩種運(yùn)行方式。在勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜控制通道等優(yōu)先級(jí)更高的控制通道因故退出運(yùn)行時(shí)可以轉(zhuǎn)由功率柜依序在線控制，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞觸發(fā)角給其余非在線智能功率柜，從而維持勵(lì)磁系統(tǒng)的正常運(yùn)行。智能功率柜在線運(yùn)行時(shí)可以通過(guò)開關(guān)量或本地人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)操作。在優(yōu)先級(jí)更高的控制通道恢復(fù)正常后，可以通過(guò)現(xiàn)地操作人為恢復(fù)其中某一控制通道的在線控制。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是智能功率柜線路框圖，
[0016]圖2是自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)的智能功率柜線路框圖。
[0017]圖中:1 一可控硅整流橋，2—同步電壓互感器，3—通信網(wǎng)絡(luò)，4一信號(hào)調(diào)制模塊，
5—控制模塊，6 —電流互感器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1所示，所述帶有獨(dú)立控制功能的智能功率柜，包括陽(yáng)極電壓輸入端、可控硅整流橋1、連接可控硅控制端的控制模塊5，所述陽(yáng)極電壓輸入端通過(guò)所連接的可控硅整流橋I輸出電壓，所述控制模塊5通過(guò)導(dǎo)通角控制可控硅整流橋I的輸出電壓。
[0019]還設(shè)有同步電壓互感器2和信號(hào)調(diào)制模塊4，所述同步電壓互感器2將輸入的陽(yáng)極電壓降幅后輸出給信號(hào)調(diào)制模塊4，所述信號(hào)調(diào)制模塊4輸出兩路信號(hào)給所述控制模塊5，所述信號(hào)調(diào)制模塊4將同步電壓信號(hào)整形為參考過(guò)零方波，以及等比降幅用于陽(yáng)極電壓實(shí)時(shí)測(cè)量的正弦波測(cè)量信號(hào)，所述控制模塊用于將正弦波測(cè)量信號(hào)與給定電壓比較后通過(guò)PID恒電壓控制運(yùn)算得出導(dǎo)通角，并輸出控制脈沖到可控硅整流橋控制端。
[0020]如圖2所示，在自并勵(lì)系統(tǒng)中也可以根據(jù)陽(yáng)極電壓完成恒電壓控制計(jì)算。
[0021]或者，本發(fā)明方案還設(shè)置了根據(jù)各個(gè)功率柜測(cè)量的輸出電流總和完成恒勵(lì)磁電流控制結(jié)構(gòu)，使恒電壓控制和恒電流控制可以直接切換。
[0022]所述智能功率柜內(nèi)設(shè)有有線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，所述控制模塊設(shè)有連接該通信網(wǎng)絡(luò)的接口。在輸出電壓端設(shè)有電流互感器6，所述電流互感器用于測(cè)量本功率柜輸出電流，并通過(guò)控制模塊將輸出電流信息連通到所述通信網(wǎng)絡(luò)，用于計(jì)算所有功率柜的總的輸出電流，根據(jù)總的輸出電流與給定電流比較后通過(guò)PID恒電流控制運(yùn)算輸出控制導(dǎo)通角，輸出控制脈沖到可控硅整流橋控制端。
[0023]實(shí)際上，智能功率柜作為發(fā)電機(jī)組分布式智能控制的一部分，與智能調(diào)節(jié)柜、其他智能功率柜和滅磁柜配合成為整體的分布式智能控制系統(tǒng)。
[0024]裝置本身除了根據(jù)接收的觸發(fā)角生成脈沖來(lái)控制柜內(nèi)整流橋外，還可以在勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜退出后作為備用控制通道，以陽(yáng)極電壓或勵(lì)磁電流為控制對(duì)象進(jìn)行控制計(jì)算，將新的觸發(fā)角通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞給其余智能功率柜，從而實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁控制。
[0025]所述控制模塊將本功率柜狀態(tài)參數(shù)信息通過(guò)相應(yīng)端口發(fā)送到所述通信網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)所述通信網(wǎng)絡(luò)獲取當(dāng)前主控制模塊控制參數(shù)，根據(jù)獲取的導(dǎo)通角參數(shù)生成觸發(fā)脈沖輸出到所連接的本柜可控硅整流橋控制端。
[0026]通信網(wǎng)絡(luò)連接了勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、智能功率柜等勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部所有控制模塊，智能功率柜能夠通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)獲取的勵(lì)磁系統(tǒng)各個(gè)控制模塊的狀態(tài)數(shù)據(jù)判斷勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜以及其余智能功率柜是否可以正常運(yùn)行。
[0027]控制模塊之間交換的信息除了觸發(fā)角以外還包括PID控制算法的中間狀態(tài)量，這樣控制模塊切換時(shí)新的在線控制模塊在相同的PID參數(shù)和相同的中間狀態(tài)量作用下將得到相同的觸發(fā)角，控制模塊的切換將不會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)。功率柜傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中還包含本柜輸出的電流，這樣智能功率柜累加所有功率柜輸出電流就可以得到勵(lì)磁電流，能夠?qū)崿F(xiàn)以勵(lì)磁電流為控制對(duì)象的恒勵(lì)磁電流運(yùn)行方式。
[0028]由智能功率柜在線控制時(shí)，如果其余的功率柜中某一臺(tái)退出運(yùn)行，智能功率柜可以通過(guò)通信或累加得到的勵(lì)磁電流監(jiān)測(cè)到這一變化，并通過(guò)閉環(huán)控制使輸出的勵(lì)磁電流恢復(fù)到故障前的水平。
[0029]在線控制的智能功率柜出現(xiàn)故障，退出運(yùn)行后，其余智能功率柜和具有勵(lì)磁控制功能的控制通道將根據(jù)預(yù)置優(yōu)先級(jí)由優(yōu)先級(jí)最高的控制通道取得在線控制權(quán)，并恢復(fù)勵(lì)磁系統(tǒng)的輸出到故障前的水平。
[0030]由智能功率柜在線控制時(shí)，某一臺(tái)故障的智能功率柜恢復(fù)運(yùn)行后，智能功率柜可以通過(guò)通信或電流測(cè)量值監(jiān)測(cè)到這一變化，并通過(guò)閉環(huán)控制使勵(lì)磁系統(tǒng)的輸出恢復(fù)到此前的水平。
[0031]智能功率柜在線控制時(shí)，可以由運(yùn)行人員通過(guò)本地按鈕或人機(jī)界面進(jìn)行操作。如果控制優(yōu)先級(jí)更高的勵(lì)磁控制通道，如勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜的控制通道，恢復(fù)正常，智能功率柜不會(huì)主動(dòng)放棄在線控制權(quán)限，但可以通過(guò)現(xiàn)地操作人為恢復(fù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制通道的在線控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶獨(dú)立控制功能的智能功率柜，作為勵(lì)磁控制系統(tǒng)的一部分，包括可控硅整流橋⑴和控制可控硅整流的控制模塊(5)，陽(yáng)極電源通過(guò)所連接的可控硅整流橋⑴輸出電壓，其特征在于: 還設(shè)有電壓互感器(2)、信號(hào)調(diào)制模塊(4)和連接其他部分控制模塊的通信網(wǎng)絡(luò)(3)，所述電壓互感器(2)將輸入的陽(yáng)極電壓降幅后輸出給信號(hào)調(diào)制模塊(4)，所述信號(hào)調(diào)制模塊(4)輸出兩路信號(hào)給所述控制模塊(5)，一路信號(hào)整形為參考過(guò)零方波，用于常規(guī)的整流橋觸發(fā)脈沖驅(qū)動(dòng)，另一路等比降幅用于陽(yáng)極電壓幅值測(cè)量，供所述控制模塊(5)用于以陽(yáng)極電壓為控制對(duì)象的恒電壓控制； 所述控制模塊(5)將根據(jù)恒電壓控制得出的導(dǎo)通角輸出到所連接的通信網(wǎng)絡(luò)(3)，或從所述通信網(wǎng)絡(luò)獲取導(dǎo)通角，由導(dǎo)通角產(chǎn)生觸發(fā)脈沖輸出到所連接的可控硅整流橋的控制端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶獨(dú)立控制功能的智能功率柜，其特征在于:所述功率柜內(nèi)設(shè)有有線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，所述控制模塊設(shè)有連接該通信網(wǎng)絡(luò)的接口 ；所述控制模塊(5)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)(3)獲取或傳遞導(dǎo)通角信息。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶獨(dú)立控制功能的智能功率柜，其特征在于:在整流橋輸出端設(shè)有電流互感器(6)，用于測(cè)量本功率柜輸出電流，并通過(guò)控制模塊將輸出電流信息發(fā)送到所連接的所述通信網(wǎng)絡(luò)(3)，用于得到所有功率柜的總的輸出電流，即勵(lì)磁電流，并以勵(lì)磁電流為控制對(duì)象進(jìn)行恒勵(lì)磁電流控制，由得到的導(dǎo)通角輸出控制脈沖到可控硅整流橋控制端。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶獨(dú)立控制功能的智能功率柜，其特征在于:所述控制模塊將本功率柜狀態(tài)參數(shù)信息通過(guò)相應(yīng)端口發(fā)送到所述通信網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)所述通信網(wǎng)絡(luò)獲取當(dāng)前主控制模塊控制參數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶獨(dú)立控制功能的智能功率柜，其特征在于:所述功率柜設(shè)有手動(dòng)控制界面或操作按鈕，用于調(diào)整給定電壓或給定電流，以及執(zhí)行逆變滅磁。
【專利摘要】一種帶獨(dú)立控制功能的智能功率柜，帶有采集陽(yáng)極電壓信號(hào)的電壓互感器、采集輸出電流信號(hào)的電流互感器和信號(hào)調(diào)制模塊。信號(hào)調(diào)制模塊將陽(yáng)極電壓信號(hào)分為兩路，一路整形為用于驅(qū)動(dòng)觸發(fā)脈沖的方波信號(hào)，另一路用于幅值測(cè)量。輸出電流信號(hào)僅用于幅值測(cè)量，并在控制模塊中進(jìn)一步處理得到功率柜輸出電流。其他功率柜輸出電流可通過(guò)通信獲得，累加所有功率柜輸出電流可得到勵(lì)磁電流。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器退出運(yùn)行時(shí)智能功率柜中預(yù)置優(yōu)先級(jí)最高的將獲得控制權(quán)，其控制模塊可以以勵(lì)磁電流為控制對(duì)象，或以陽(yáng)極電壓為控制對(duì)象，通過(guò)PID算法得到導(dǎo)通角，并通過(guò)通信網(wǎng)將導(dǎo)通角傳遞給其他功率柜，保證所有功率柜按照相同的導(dǎo)通角控制整流橋輸出。
【IPC分類】H02P9/36
【公開號(hào)】CN105099309
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510572481
【發(fā)明人】余翔, 王瑞清, 樂(lè)緒鑫
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年9月10日