本發(fā)明涉及一種核電站燃料控制棒的驅(qū)動系統(tǒng)及方法，主要用于驅(qū)動控制棒的提升、傳遞、保持等功能。

背景技術(shù)：

在核電站中，反應(yīng)堆的輸出功率是由控制棒的位置來決定的，每根控制棒由3組線圈協(xié)同控制，通過控制線圈就可以控制反應(yīng)堆的輸出。

傳統(tǒng)的線圈控制方式采用的是三相可控硅半波整流的方式，其電源由兩套專用的電動機-發(fā)電機組來提供，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相當復(fù)雜，給運行、維護帶來了極大的麻煩，而且成本也相對較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何簡化核電站燃料控制棒驅(qū)動系統(tǒng)的配置，降低成本。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種核電控制棒驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于：包括控制棒驅(qū)動線圈L，控制棒驅(qū)動線圈L一端連接IGBT管Q1的發(fā)射極和二極管D1的負極，控制棒驅(qū)動線圈L另一端連接IGBT管Q2的集電極和二極管D2的正極，IGBT管Q1的集電極和二極管D2的負極均連接電源正極，IGBT管Q2的發(fā)射極和二極管D1的正極均連接電源負極；

PWM發(fā)生器連接IGBT管Q1的柵極和IGBT管Q2的柵極，CPU通過電流采集模塊連接控制棒驅(qū)動線圈L，CPU通過控制模塊連接PWM發(fā)生器；

所述電源為直流電。

優(yōu)選地，所述PWM發(fā)生器通過驅(qū)動芯片連接IGBT管Q1的柵極和IGBT管Q2的柵極。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動芯片自帶短路保護功能。

優(yōu)選地，所述電源正、負極間還連接電容。

優(yōu)選地，所述控制模塊為PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器輸入端連接CPU，PID調(diào)節(jié)器輸出端連接PWM發(fā)生器。

本發(fā)明還提供了一種核電控制棒驅(qū)動方法，其特征在于：采用上述的核電控制棒驅(qū)動系統(tǒng)，步驟為：CPU采集控制棒驅(qū)動線圈L的電流值，然后計算得到電流給定值與電流實際值的偏差，并送入控制模塊，控制模塊輸出控制值給PWM發(fā)生器，使其產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號PWM1和脈沖信號PWM2，分別送入IGBT管Q1和IGBT管Q2，完成整個系統(tǒng)的控制。

優(yōu)選地，所述脈沖信號PWM1和脈沖信號PWM2均為高電平時，IGBT管Q1、IGBT管Q2均導(dǎo)通，電流通過IGBT管Q1、控制棒驅(qū)動線圈L、IGBT管Q2流回直流母線，控制棒驅(qū)動線圈L電流增加；

脈沖信號PWM1關(guān)斷、脈沖信號PWM2開通時，電流通過控制棒驅(qū)動線圈L、IGBT管Q2以及二極管D1續(xù)流；

脈沖信號PWM1和脈沖信號PWM2為低電平時，IGBT管Q1、IGBT管Q2均截止，電流經(jīng)二極管D1、控制棒驅(qū)動線圈L、二極管D2流回直流母線，從而實現(xiàn)線圈電流的快速滅磁。

優(yōu)選地，還包括過電流限制模塊：當控制棒驅(qū)動線圈L的電流超過額定電流的a倍時，a為設(shè)定的限制值，開始累積熱量，熱量累積到設(shè)定的最大值后，強行將控制棒驅(qū)動線圈L的電流限制到額定電流的a倍。

優(yōu)選地，所述還包括過電流保護模塊：當控制棒驅(qū)動線圈L的電流超過額定電流的b倍時，b為設(shè)定的保護值，瞬時封鎖脈沖信號PWM1和脈沖信號PWM2。

優(yōu)選地，所述b大于a。

本發(fā)明提供的方法輸入電源采用直流，開關(guān)器件采用高頻器件IGBT，由控制器發(fā)出高頻PWM脈沖控制線圈的電流，同時增加兩個續(xù)流二極管，可快速復(fù)位線圈中的能量。

本發(fā)明提供的系統(tǒng)和方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用核電站內(nèi)可靠的直流系統(tǒng)供電的方式，可以省去傳統(tǒng)方式下一整套復(fù)雜的電動機-發(fā)電機組，簡化了系統(tǒng)配置，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低了成本，方便運行及維護操作，而且具有良好的動態(tài)性能以及紋波特性。

附圖說明

圖1為本實施例提供的核電控制棒驅(qū)動系統(tǒng)原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

圖1為本實施例提供的核電控制棒驅(qū)動系統(tǒng)原理圖，所述的核電控制棒驅(qū)動系統(tǒng)包括控制棒驅(qū)動線圈L，控制棒驅(qū)動線圈L一端連接IGBT管Q1的發(fā)射極和二極管D1的負極，控制棒驅(qū)動線圈L另一端連接IGBT管Q2的集電極和二極管D2的正極，IGBT管Q1的集電極和二極管D2的負極均連接電源正極，IGBT管Q2的發(fā)射極和二極管D1的正極均連接電源負極。

脈沖寬度調(diào)制PWM發(fā)生器通過驅(qū)動芯片連接IGBT管Q1和IGBT管Q2的柵極，CPU通過電流采集模塊連接控制棒驅(qū)動線圈L，PID調(diào)節(jié)器輸入端連接CPU，PID調(diào)節(jié)器輸出端連接PWM發(fā)生器。

電源采用核電站內(nèi)可靠的直流系統(tǒng)供電。電源正、負極間還連接電容。

核電控制棒驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法如下：

CPU采集控制棒驅(qū)動線圈L的電流Ie的值，然后計算得到電流給定值與實際值的偏差，并送入PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器輸出一個控制值Uc，Uc送入PWM發(fā)生器，產(chǎn)生脈沖信號PWM1和脈沖信號PWM2，經(jīng)驅(qū)動芯片后分別送入IGBT管Q1和IGBT管Q2，完成整個系統(tǒng)的控制。

脈沖信號PWM1和脈沖信號PWM2均為高電平時，IGBT管Q1、IGBT管Q2均導(dǎo)通，電流通過IGBT管Q1、控制棒驅(qū)動線圈L、IGBT管Q2流回直流母線，控制棒驅(qū)動線圈L電流增加，如圖1所示回路1。

脈沖信號PWM1關(guān)斷、脈沖信號PWM2開通時，電流通過控制棒驅(qū)動線圈L、IGBT管Q2以及二極管D1續(xù)流，如圖1所示回路2。

脈沖信號PWM1和脈沖信號PWM2為低電平時，IGBT管Q1、IGBT管Q2均截止，電流經(jīng)二極管D1、控制棒驅(qū)動線圈L、二極管D2流回直流母線，從而實現(xiàn)線圈電流的快速滅磁，如圖1所示回路3。

系統(tǒng)在具有良好的調(diào)節(jié)性能的同時，還設(shè)計了可靠的過電流限制和保護功能。過電流限制功能為基于反時限的原理，當電流超過額定的1.1倍時，開始累積熱量，累積到最大值后強行將電流限制到額定的1.1倍。過電流保護的原理是當電流超過1.5倍時，瞬時封鎖脈沖，防止過電流損壞設(shè)備。同時IGBT的驅(qū)動自帶短路保護功能，可防止IGBT短路損壞。

本實施例提供的系統(tǒng)及方法采用核電站內(nèi)可靠的直流系統(tǒng)供電，并以高頻的IGBT作為開關(guān)器件，大大地簡化了系統(tǒng)，同時提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能。