專利名稱：勵(lì)磁功率柜智能化均流方法
一種勵(lì)磁功率柜智能化均流方法，屬應(yīng)用電子技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)已普遍使用靜止勵(lì)磁方式，即采用晶閘管整流器的靜止勵(lì)磁系統(tǒng)。大、中型機(jī)組勵(lì)磁功率柜不可避免采用整流橋并聯(lián)運(yùn)行，整流橋間的均流問(wèn)題是現(xiàn)代勵(lì)磁系統(tǒng)的一大難題。傳統(tǒng)采用的均流方法有1、平衡電抗器均流；2、長(zhǎng)線均流(利用交流進(jìn)線本身電感和電阻)；3、選擇特性相近的元件并聯(lián)。這些均流方法一方面增加了設(shè)備的投資和施工的難度，另一方面達(dá)不到理想的均流效果，均流系數(shù)一般為85％左右。
本發(fā)明的目的是提供一種采用微處理器控制晶閘管觸發(fā)脈沖的平均值均流的方法。采用這種方法，可使均流系數(shù)大于或等于97％，適用于勵(lì)磁功率柜整流橋并聯(lián)運(yùn)行，也適用于其它使用場(chǎng)合的并聯(lián)整流橋。
本智能化均流方法是以這樣的方法實(shí)現(xiàn)的，利用微處理器自動(dòng)檢測(cè)投入運(yùn)行的整流橋并聯(lián)支路數(shù)n，并對(duì)晶閘管觸發(fā)脈沖進(jìn)行循環(huán)控制，使每個(gè)支路只導(dǎo)通一個(gè)循環(huán)周期的1/n，每個(gè)支路輪流導(dǎo)通的時(shí)間為一個(gè)陽(yáng)極電壓周期。鑒于中、大型機(jī)組勵(lì)磁線圈為大電感，時(shí)間常數(shù)一般大于3秒，在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)(如4支路80ms)，勵(lì)磁電流可以認(rèn)為是常數(shù)，因此每支路的電流是按總勵(lì)磁電流平均分配的，理論上均流系數(shù)為100％。不同支路數(shù)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，各支路電流波形如

圖1。由圖可知，二支路并聯(lián)時(shí)，第一支路電流I1和第二支路電流I2為I1=I2=∫02Tidt=12I]]>，均流系數(shù)為100％。式中，I——總輸出電流；T——導(dǎo)通周期。同理，n支路并聯(lián)時(shí)In=∫0nTidt=1nI]]>I1＝I2＝…＝In，均流系數(shù)也為100％。
為了使支路平穩(wěn)可靠換流及減小每一支路輸出電流有效值，可提前一個(gè)或幾個(gè)脈沖周期(對(duì)于全控整流橋一個(gè)脈沖周期為60°電角度)觸發(fā)下一支路，即在重迭時(shí)間里有二個(gè)支路同時(shí)分擔(dān)負(fù)載電流，電流波形如圖2所示。對(duì)于重迭時(shí)間為60°電角度的二并聯(lián)支路，假設(shè)在重迭時(shí)間內(nèi)均流系數(shù)為80％，則在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)它們的均流系數(shù)理論上可達(dá)K1=I2×(511I+111I×12×0.8)=12×(511+111×2×0.8)=97.8%]]>式中均流系數(shù)K1=ΣIinImax]]>式中，∑Ii——n條并聯(lián)支路電流的和；Imax——并聯(lián)支路中電流最大值本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是勵(lì)磁功率柜整流橋并聯(lián)支路不需要設(shè)置均流器件，結(jié)線簡(jiǎn)化，制造安裝方便，節(jié)約成本，均流系數(shù)達(dá)到97％，接近理想指標(biāo)。
圖1(a)是本發(fā)明并聯(lián)支路數(shù)n＝2時(shí)無(wú)重迭狀態(tài)的電壓、電流波形圖。圖中I1為第一支路電流，I2為第二支路電流，I為總輸出電流。Ua，Ub，Uc為輸入三相電壓。
圖1(b)是本發(fā)明并聯(lián)支路數(shù)n＝3時(shí)無(wú)重迭狀態(tài)的電流波形圖。圖中I1為第一支路電流，I2為第二支路電流，I3為第三支路電流，I為總輸出電流。
圖2(a)是本發(fā)明并聯(lián)支路數(shù)n＝2時(shí)，重迭60°電角度狀態(tài)的電壓、電流波形圖。圖中I1為第一支路電流，I2為第二支路電流，I為總輸出電流。Ua，Ub，Uc為輸入三相電壓。
圖2(b)是本發(fā)明并聯(lián)支路數(shù)n＝3時(shí)，重迭60°電角度狀態(tài)的電流波形圖。圖中I1為第一支路電流，I2為第二支路電流，I3為第三支路電流，I為總輸出電流。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例中控制電路邏輯原理圖。
圖4(a)是本發(fā)明實(shí)施例中并聯(lián)支路數(shù)n＝3時(shí)，正常模式的電壓、電流波形圖。圖中I1為第一支路電流，I2為第二支路電流，I3為第三支路電流，I為總輸出電流。Ua，Ub，Uc為輸入三相電壓。
圖4(b)是本發(fā)明實(shí)施例中并聯(lián)支路數(shù)n＝3時(shí)，退出I3支路的電流波形圖。
下面參照附圖3、附圖4對(duì)本發(fā)明——?jiǎng)?lì)磁功率柜智能化均流方法實(shí)施作詳細(xì)說(shuō)明一、主電路與系統(tǒng)組成(圖3)一個(gè)自并激勵(lì)磁系統(tǒng)，三個(gè)全控功率整流橋分三柜安裝，每橋額定輸出電流1500A，額定勵(lì)磁電流1670A。本系統(tǒng)支路數(shù)n＝3，退出一支路能滿足所有運(yùn)行工況，交流側(cè)和直流側(cè)分別通過(guò)銅母線相應(yīng)端直接并聯(lián)，通過(guò)微處理器對(duì)觸發(fā)脈沖控制，達(dá)到均流的目的。在每橋直流輸出的二個(gè)極上均接有霍爾電流傳感元件，用于監(jiān)測(cè)整流橋的工作狀態(tài)。
二、控制電路調(diào)節(jié)器及移相觸發(fā)器與常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)一樣，組成自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器或磁場(chǎng)電流調(diào)節(jié)器，完成測(cè)量、調(diào)節(jié)控制及六相脈沖輸出等任務(wù)。有三套脈沖放大及脈沖變壓器板(A01、A02、A03)，分別用于三個(gè)功率整流橋的觸發(fā)控制。該板除具有六相脈沖輸入和經(jīng)放大隔離的六相脈沖輸出外還有一個(gè)輸出禁止端，用于輸出脈沖的允許/禁止控制。由微處理器(CPU)為核心的控制電路通過(guò)對(duì)整流橋的工作狀態(tài)檢測(cè)，循環(huán)控制A01-A03的輸出允許端，達(dá)到均流控制的目的。選擇開(kāi)關(guān)S1-S3對(duì)應(yīng)于各整流橋的投入/退出選擇，CPU根據(jù)S1-S3的狀態(tài)及整流橋檢測(cè)結(jié)果，決定選用相應(yīng)的脈沖控制程序。整流橋故障檢測(cè)是通過(guò)霍爾元件檢測(cè)直流輸出電流，對(duì)直流電流波形進(jìn)行分析，判斷橋臂斷流等異常工況，如果整流橋故障，則CPU的控制程序中關(guān)閉該橋的輸出脈沖，使該橋退出運(yùn)行。
三、控制程序三個(gè)整流橋有8種運(yùn)行模式分別對(duì)應(yīng)于8個(gè)子程序。正常模式子程序0，1#、2#、3#橋運(yùn)行。退一橋模式子程序1，1#、2#橋運(yùn)行；子程序2，1#、3#橋運(yùn)行；子程序4，2#、3#橋運(yùn)行。退二橋模式該模式CPU發(fā)出限制強(qiáng)勵(lì)信號(hào)給調(diào)節(jié)器，子程序3，1#橋運(yùn)行；子程序5，2#橋運(yùn)行；子程序6，3#橋運(yùn)行。故障模式子程序7，發(fā)停機(jī)信號(hào)，三個(gè)橋脈沖同時(shí)允許輸出。設(shè)A＝1#橋故障或退出；B＝2#橋故障或退出；C＝3#橋故障或退出。則根據(jù)A、B、C的狀態(tài)，子程序選擇如下表
退一橋及正常模式的輸出波形如圖4。
權(quán)利要求
1.一種勵(lì)磁功率柜智能化均流方法，其特征是利用微處理器自動(dòng)檢測(cè)投入運(yùn)行的勵(lì)磁功率柜并聯(lián)晶閘管整流橋支路數(shù)n，根據(jù)投入運(yùn)行支路數(shù)對(duì)整流橋晶閘管觸發(fā)脈沖進(jìn)行智能化控制，即使每個(gè)支路只導(dǎo)通一個(gè)循環(huán)周期的1/n，每個(gè)支路的導(dǎo)通時(shí)間為一個(gè)陽(yáng)極電壓周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均流方法，其特征是支路間換流過(guò)程的重迭時(shí)間以脈沖周期為單位(對(duì)于全控整流橋脈沖周期為60°電角度)，可選為0周期、1周期。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種勵(lì)磁功率柜智能化均流方法,屬應(yīng)用電子技術(shù)領(lǐng)域。該方法是利用微處理器自動(dòng)檢測(cè)投入運(yùn)行的勵(lì)磁功率柜并聯(lián)晶閘管整流橋支路數(shù)n,并對(duì)晶閘管觸發(fā)脈沖進(jìn)行循環(huán)控制,使每個(gè)支路只導(dǎo)通一個(gè)循環(huán)周期的1/n,每個(gè)支路輸流導(dǎo)通的時(shí)間為一個(gè)陽(yáng)極電壓周期。該方法使并聯(lián)支路結(jié)線簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,制造安裝方便,節(jié)約成本,而均流系數(shù)可達(dá)97%。
文檔編號(hào)H01L29/66GK1309428SQ00114069
公開(kāi)日2001年8月22日 申請(qǐng)日期2000年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月17日
發(fā)明者李孔潮, 竺厥衫, 秦漢軍 申請(qǐng)人:廣州擎天電氣控制實(shí)業(yè)有限公司