開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)分別由接觸式調(diào)壓器、大電流變壓器、變送器及高抗干擾電子線路組成閉環(huán)的自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，對(duì)所設(shè)定的試驗(yàn)電流進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)了溫升試驗(yàn)大電流的自動(dòng)穩(wěn)定，該系統(tǒng)主要性能指標(biāo)符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，滿足溫升試驗(yàn)的要求；本實(shí)用新型的溫升試驗(yàn)自動(dòng)穩(wěn)流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)電流的自動(dòng)穩(wěn)定，使用方便，操作簡(jiǎn)單，功能齊全，減輕了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了工作效率，能有效的限制人為因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的負(fù)面影響。
【專利說(shuō)明】開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)穩(wěn)流控制領(lǐng)域，具體涉及一種開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)電力及開(kāi)關(guān)設(shè)備制造業(yè)的飛速發(fā)展，近幾年開(kāi)關(guān)設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越多，由于部分的現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)設(shè)備溫度過(guò)高而引起事故頻發(fā)。這就迫使開(kāi)關(guān)設(shè)備制造商或研究機(jī)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備通以穩(wěn)定的電流研究開(kāi)關(guān)設(shè)備的溫度特性及變化是否符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備大電流溫升研究試驗(yàn)過(guò)程中由于電網(wǎng)的波動(dòng)或附近環(huán)境中負(fù)載投切的變化，致使試品的試驗(yàn)電流不能穩(wěn)定。原有穩(wěn)流采用了模擬電路控制飽和電抗器來(lái)調(diào)節(jié)電流的方法，主要依靠人工手動(dòng)調(diào)控、測(cè)量試驗(yàn)參數(shù)，致使控制精度低，調(diào)試工作量大，數(shù)據(jù)報(bào)表與實(shí)際不符等現(xiàn)象，工作人員對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的負(fù)面干擾很大，可靠性不高，而且增大了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了工作效率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)，其包括依次連接的電源、變壓器、電流互感器、變送器、A/D轉(zhuǎn)換器及PLC，其中PLC與電源之間分別設(shè)有粗調(diào)調(diào)壓器和微調(diào)調(diào)壓器。
[0005]為了方便操作控制，所述PLC還連接有人機(jī)界面。
[0006]為了將每相作為一個(gè)小閉環(huán)，使每相之間的電流平衡，所述變送器為三路電流變送器。
[0007]該系統(tǒng)別由接觸式調(diào)壓器、大電流變壓器、變送器及高抗干擾電子線路組成閉環(huán)的自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，對(duì)所設(shè)定的試驗(yàn)電流進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)了溫升試驗(yàn)大電流的自動(dòng)穩(wěn)定。
[0008]本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、本實(shí)用新型是在模擬現(xiàn)場(chǎng)電流的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電流的自動(dòng)穩(wěn)定，通過(guò)試驗(yàn)的方式提供穩(wěn)定所需的電流，采用儀器儀表測(cè)量試品的溫升，檢驗(yàn)產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，提高了電流的穩(wěn)定性。
[0010]2、本實(shí)用新型能有效的限制人對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的負(fù)面干擾，避免了由于溫度過(guò)高而引起事故頻發(fā)，可靠性高。
[0011]3、本實(shí)用新型由于PID調(diào)節(jié)器由可編程控制器軟件實(shí)現(xiàn)，使得整個(gè)系統(tǒng)的接線簡(jiǎn)單，易于安裝，維護(hù)量減小，減輕了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率；大電流穩(wěn)定測(cè)控人機(jī)界面友好，操作直觀簡(jiǎn)單，功能齊全。
[0012]4、本實(shí)用新型無(wú)需同步信號(hào)，無(wú)相序要求，使系統(tǒng)變得易于調(diào)試。[0013]5、本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單，可方便地與計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備通訊。
[0014]6、本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)在自動(dòng)穩(wěn)流的基礎(chǔ)上，也具有傳統(tǒng)的手動(dòng)調(diào)壓方式。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]如圖1所示的開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)，其包括依次連接的電源
5、變壓器8、電流互感器9、變送器4、A/D轉(zhuǎn)換器3及PLC2，其中PLC2與電源5之間分別設(shè)有粗調(diào)調(diào)壓器6和微調(diào)調(diào)壓器7 ； PLC2還連接有人機(jī)界面I ;變送器4為三路電流變送器。
[0019]如圖2所示的開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制方法，包括以下步驟:
[0020](I)三相交流電源輸出電流經(jīng)過(guò)升流變壓器變壓，電流互感器采集的電流信號(hào)送
給三相變送器轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC的數(shù)字信號(hào)，即實(shí)時(shí)采樣X(jué);
[0021]'f」:PLC將上述實(shí)時(shí)采樣X(jué)與預(yù)先設(shè)定好的額定電流參數(shù)Al相比較，先判斷Al ^ Al (1+ΛΧ1)是否成立，如果成立，則繼續(xù)判斷Al≤X≤Al (1+ΛΧ2)是否成立，如果成立，返回步驟(1),進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)的采集；
[0022]如果Al≤X≤Al (1+Δ XI)不成立，PLC發(fā)出控制信號(hào)到粗調(diào)調(diào)壓器，經(jīng)粗調(diào)調(diào)壓器粗調(diào)到AlS X SAl (1+Λ XI)成立；如果AlS X SAl (1+Λ Χ2)不成立，經(jīng)微調(diào)調(diào)壓器微調(diào)到AlS X < Al (1+ΔΧ2)成立；
[0023]其中，Λ Xl為額定電流參數(shù)Al的大誤差百分比，Λ Χ2為額定電流參數(shù)Al的小誤
差百分比。
[0024]所述步驟f中額定電流參數(shù)Al的大誤差百分比Λ Xl ( 5% ;額定電流參數(shù)Al的小誤差百分比Λ Χ2 ( 2%。
[0025]所述步驟(I;中PLC的工作方法為，粗調(diào)時(shí)，當(dāng)Χ〈Α1時(shí)，PLC驅(qū)動(dòng)粗調(diào)調(diào)壓器的電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)X〉A(chǔ)l (1+Λ XI)時(shí)，PLC驅(qū)動(dòng)粗調(diào)調(diào)壓器的電機(jī)反轉(zhuǎn)。
[0026]所述步驟空:中PLC的工作方法為，微調(diào)時(shí)，當(dāng)Χ〈Α1時(shí)，PLC驅(qū)動(dòng)微調(diào)調(diào)壓器的電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)X〉A(chǔ)l (1+Λ Χ2)時(shí)，PLC驅(qū)動(dòng)微調(diào)調(diào)壓器的電機(jī)反轉(zhuǎn)。
[0027]系統(tǒng)為不同的參數(shù)配置采用不同的負(fù)載阻抗；額定電流由用戶提出，三相四線供電，各相負(fù)載穩(wěn)定電流統(tǒng)一設(shè)定、分別調(diào)控，其輸出波形跟隨輸入波形；自動(dòng)穩(wěn)定電流范圍由負(fù)載阻抗、額定電流決定，其原則是:調(diào)壓器輸出5V以上的電壓值，所對(duì)應(yīng)的成套裝置負(fù)載電流值均是自控范圍內(nèi)的穩(wěn)定電流。[0028]選用精度較高的調(diào)壓器，粗調(diào)調(diào)壓器6實(shí)際點(diǎn)動(dòng)一次時(shí)電壓輸出變化2V ;微調(diào)調(diào)壓器7實(shí)際點(diǎn)動(dòng)一次電壓輸出變化0.045V。根據(jù)比例計(jì)算不管是粗調(diào)還是微調(diào)變壓器電流變化均在各自控制的誤差范圍之內(nèi)，調(diào)整粗調(diào)的誤差范圍，使調(diào)壓范圍在“振蕩拐點(diǎn)”之內(nèi)。
[0029]系統(tǒng)閉環(huán)反饋信號(hào)取于一次交流信號(hào)，經(jīng)變送器4把小信號(hào)傳至總調(diào)PLC2，系統(tǒng)總的輸出電流由人機(jī)界面I的觸摸屏通過(guò)通訊方式來(lái)設(shè)定?？刂乒δ茉谧詣?dòng)穩(wěn)流系統(tǒng)中，PLC2主要完成整個(gè)系統(tǒng)的邏輯順序控制及所有PID回路控制。恒流控制是將機(jī)組的交流輸出經(jīng)電流變送器4變換后反饋到PLC2的輸入端，與給定信號(hào)作比較后送給PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制?？刂平Y(jié)果轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)量，去驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變飽和電抗器的控制電壓，從而達(dá)到機(jī)組電流穩(wěn)定的目的。平衡控制由于飽和電抗器的特性不一致，經(jīng)常造成相相之間輸出電流有差別，因此，把每相作為一個(gè)小閉環(huán)，這樣才能使每相之間電流平衡。恒流時(shí)控制按PLC2指令的掃描周期實(shí)測(cè)一次電流值，實(shí)時(shí)與設(shè)定值進(jìn)行比較，自動(dòng)調(diào)整實(shí)際電流，以達(dá)到恒流時(shí)偏差自動(dòng)控制的目的。
[0030]具體的操作過(guò)程為:本系統(tǒng)采用3只0.2S級(jí)的電流互感器9，變比分別為1200:5; 1500:5; 1600:5; 2000; 5，其中輸入輸出電流是線性關(guān)系，通道的初始化由緩沖存儲(chǔ)器BFM#0中的4位十六進(jìn)制數(shù)字H0000控制。第一位字符控制通道1，第四位字符控制通道4，設(shè)置每一個(gè)字符的方式如下:
[0031]0=0:預(yù)設(shè)范圍(-10 到 10V) 0=2:預(yù)設(shè)范圍(_20mA 到+20mA)
[0032]0=1:預(yù)設(shè)范圍(+4mA 到+20mA) 0=3:通道關(guān)閉 OFF
[0033]在O位置的特殊功能模塊的ID號(hào)由BFM#30中讀出，并保存在主單元的D4中，t匕較該值以檢查模塊是否是所屬的主CPU，如是則Ml變?yōu)镹O。H3111寫(xiě)入主CPU的BFM#0，建立模擬輸入通道(CH1，CH2，CH3).實(shí)際采集到的CH1、CH2、CH3通道的數(shù)值分別放在D0，D1，D2寄存器中。該發(fā)明巧妙的應(yīng)用了 PLC中的比較指令，使大閉環(huán)系統(tǒng)中包含一個(gè)小閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了調(diào)壓器的粗調(diào)和微調(diào)，使電流自動(dòng)穩(wěn)定。在通道CH1、CH2、CH3中分別首先進(jìn)行實(shí)測(cè)值與電流設(shè)定值、設(shè)定值的1.05倍進(jìn)行比較，若實(shí)測(cè)值小于設(shè)定值，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，粗調(diào)調(diào)壓器6升壓，變壓器8輸出電流增大；若實(shí)測(cè)值大于設(shè)定值，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，粗調(diào)調(diào)壓器6降壓，變壓器8輸出電流減小；若實(shí)測(cè)值大于等于設(shè)定值且小于等于設(shè)定值的1.05倍，則啟動(dòng)小閉環(huán)的中間繼電器，小閉環(huán)開(kāi)始工作.之后又CH1、CH2、CH3通道中的實(shí)測(cè)值分別與電流設(shè)定值、設(shè)定值的1.02倍進(jìn)行比較，若實(shí)測(cè)值小于設(shè)定值，則驅(qū)動(dòng)微調(diào)電機(jī)正轉(zhuǎn)，微調(diào)調(diào)壓器7升壓，變壓器8輸出電流增大；若實(shí)測(cè)值大于設(shè)定值的
1.02倍，則驅(qū)動(dòng)微調(diào)電機(jī)反轉(zhuǎn)，微調(diào)調(diào)壓器7降壓，變壓器8輸出電流減??；若實(shí)測(cè)值大于等于設(shè)定值且小于等于設(shè)定值的1.02倍時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流。
【權(quán)利要求】
1.開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接的電源(5)、變壓器(8)、電流互感器(9)、變送器(4)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)及PLC (2)，其中PLC (2)與電源(5)之間分別設(shè)有粗調(diào)調(diào)壓器(6)和微調(diào)調(diào)壓器(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC (2)還連接有人機(jī)界面(I)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)關(guān)設(shè)備試驗(yàn)用大電流自動(dòng)穩(wěn)流控制系統(tǒng)，其特征在于:所述變送器(4)為三路電流變送器。
【文檔編號(hào)】G05F1/46GK203689201SQ201320820971
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月15日
【發(fā)明者】趙剛, 馬炳烈 申請(qǐng)人:甘肅長(zhǎng)城電工電器工程研究院有限公司, 天水長(zhǎng)城開(kāi)關(guān)廠有限公司