CN105762785A - 一种并联智能整流桥的均流控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种并联智能整流桥的均流控制方法，应用于多路并联的三相可控硅智能整流桥的均流整流，各智能整流桥在收到过零同步信号后向调节器发送上一工频周期的采样数据；调节器在收到第一个采样数据后即设置同步周期定时，同步周期限制在1/2工频周期内；调节器在所设置的同步周期内，逐个对各智能整流桥先完成接收采样数据、再应答对应智能整流桥下一个工频周期的控制数据；各智能整流桥在工频周期内仅发送一次采样数据。本发明可以精确地实现并联整流桥的输出电流均衡，有效避免了并联智能整流桥可能出现的各种输出脉冲不同步的问题。使系统运行可靠性大为提高。
Description
技术领域
本发明涉及电力供电技术，具体说是一种并联智能整流桥的均流控制方法。
背景技术
大功率电力电子装置通常需要使用多个可控硅三相整流桥并联输出，由控制器输出触发脉冲，通过并联方式输出到各个整流桥，在整流桥中脉冲经过放大后触发可控硅导通。利用同步触发信号控制导通角触发可控硅，虽然阳极电源和触发脉冲是完全相同的，但因为可控硅导通时间不一致等硬件原因，各整流桥输出的电流并不均衡。
通信网络多使用CAN网，控制器计算的触发角通过“广播”模式发送到所有智能整流桥，通信效率很高，智能整流桥的接收查询频率只要高于控制器发送频率就可以及时刷新触发角。如果需要智能整流桥可以向控制器发送自身状态信息，例如桥臂电流、输出电流、阳极电压、励磁电压等等，便于控制器可以对整流桥进行状态监测和故障预测，并将相关信息转给监控系统；或者需要控制器向智能整流桥发送更丰富的信息，以便控制器故障时智能整流桥可以临时代替控制器工作，维持系统稳定输出，CAN总线就不适用了。因为CAN总线每次最多仅能传送8个数据字节，要传送这么大的数据量必须采用较高的通信频率。嵌入式控制系统为了保证控制的可靠性，一般通过状态查询而非中断进行通信。而高频收发一方面占用了过多CPU资源，另一方面可能对控制会产生不良影响，所以CAN总线不适合这种大数据量通信应用。
由于输出脉冲的同步问题会造成输出电流的不能均衡，首先是控制器在给各个智能整流桥发送触发角时刷新了触发角，造成智能整流桥接收到的触发角不一致。
其次是控制器向各个整流桥依次发送触发角的过程中出现了驱动脉冲的同步信号中断，这样有的智能整流桥使用新的触发角，有的智能整流桥使用原有的触发角。
最后是整流桥使用不同同步相驱动，导致触发角更新时刻不一致。整流桥一般均接入了A、B、C三相同步信号，正常状态下所有整流桥应该使用同一相同步信号驱动触发脉冲。
如果整流桥使用的某一相同步信号故障，将切换到另一相正常的同步信号，导致整流桥没有使用统一的同步信号，会有1/3或2/3周期的脉冲不同步。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决上述问题，提供一种并联智能整流桥的均流控制方法，使得并联整流桥的输出电流均衡而不受半导体分散特性和网络影响，并且避免出现同步故障。
所述并联智能整流桥的均流控制方法，应用于多路并联的三相可控硅智能整流桥的均流整流，其特征在于：由调节器通过通信连接器连接每个智能整流桥，智能整流桥设置整流桥控制器以及对各桥臂支路和输出端进行参数采样的互感器，通过包括下述的步骤实现各智能整流桥的电流均衡分配：
第一步、各智能整流桥在收到过零同步信号后向调节器发送上一工频周期的采样数据；
第二步、调节器在收到第一个采样数据后即设置同步周期定时，同步周期限制在1/2工频周期内；
第三步、调节器在所设置的同步周期内，逐个对各智能整流桥先完成接收采样数据、再应答对应智能整流桥下一个工频周期的控制数据；其中所述的控制数据是此智能整流桥的导通角，是调节器根据输出给定值与系统总输出进行控制计算得到的导通角基础上，叠加基于此智能整流桥所发送的采样数据与平均电流的偏差，得到的均流角；
各智能整流桥在工频周期内仅发送一次采样数据。
进一步地，每一相线路均设有同步信号发生器，将对应相的交流信号采样整形，输出与所采集的交流相信号同步同极性的过零同步信号，输出到各整流桥控制器2；各智能整流桥缺省选取某一相同步信号为基准，用于驱动触发脉冲和通信。
一种实施例为，智能整流桥在收到当前同步相的过零同步信号后以中断方式设置数据发送标志，主程序中查询到数据发送标志后启动对调节器的数据发送，并清除数据发送标志，以保证每个周期对调节器仅发送一次采样数据。
优选地，整流桥控制器的程序循环周期控制在3ms以内。
优选地，智能整流桥当前同步相的同步信号出现故障时，切换到正常的同步相，调节器协调其余的智能整流桥也统一切换到这一相，保证所有智能整流桥使用同一相同步信号驱动通信和触发脉冲。
一种实施例为，调节器每收到一个智能整流桥的数据即向其回复控制信息，并为此智能整流桥设置已应答标志；调节器完成对所有智能整流桥的应答，或者同步周期达到预置的最长允许时间，此周期通信结束。
具体地，智能整流桥在同步周期达到最长允许时间时仍然未收到调节器的应答信息则延时判定为与调节器的通信故障。
本发明可以精确地实现并联整流桥的输出电流均衡而不受半导体分散特性和网络影响，并且避免出现同步故障，调节器和上级服务器可以及时获知各整流桥运行参数和输出状态，智能整流桥可以实时发送较为丰富的运行信息。弥补了CAN总线组网的不足，且有效避免了并联智能整流桥可能出现的各种输出脉冲不同步的问题。使系统运行可靠性大为提高。
附图说明
图1是本发明控制结构实施例示意图，
图2是本发明通信时序示意图。
图中：1—智能整流桥，2—整流桥控制器，3—互感器，4—通信连接器，5—调节器，6—同步信号发生器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：本发明应用于多路并联的三相可控硅智能整流桥的均流整流，系统结构如图1所示，由调节器5通过通信连接器4连接每个智能整流桥1，以保证调节器5通过通信连接器4实现双向数据通信，智能整流桥1设置有整流桥控制器2以及对各桥臂支路和输出端进行参数采样的互感器3，每一相线路均设有同步信号发生器6，将对应相的交流信号采样整形，输出与所采集的交流相信号同步同极性的过零同步信号，输出到各整流桥控制器2。
在系统运行过程中，整流桥根据设定输出电流设置可控硅导通角，各智能整流桥缺省选取A相同步信号为基准，由同步信号驱动触发脉冲和与调节器之间的通信。为保证通信在同步周期内完成，整流桥控制器的程序循环周期控制在3ms以内。
通信过程包括下述的步骤实现各智能整流桥的电流均衡分配：
第一步、各智能整流桥1在收到过零同步信号后向调节器5发送上一工频周期的采样数据。其具体过程为：智能整流桥1在收到当前同步相的过零同步信号后以中断方式设置数据发送标志，主程序中查询到数据发送标志后启动对调节器的数据发送，并清除数据发送标志，以保证每个周期对调节器仅发送一次采样数据。由于整流桥控制器的程序循环周期控制在3ms以内，可以使对调节器的数据发送在同步信号后3ms内启动。
第二步、调节器在收到第一个采样数据后即设置同步周期定时，同步周期限制在1/2工频周期内，最短3ms以上，通常将同步周期在允许时间内设置较长时间。
第三步、调节器在所设置的同步周期内，逐个对各智能整流桥先完成接收采样数据、再应答对应智能整流桥下一个工频周期的控制数据；通信过程见图3所示。图2给出了带有2个智能整流桥的控制系统通信时序。作为一个控制实施例，智能整流桥通信查询频率为1kHz，控制器通信查询频率为1.2kHz。
其中所述的控制数据主要是此智能整流桥的导通角，是调节器根据输出给定值与系统总输出进行控制计算得到的导通角基础上，叠加基于此智能整流桥所发送的采样数据与平均电流的偏差，得到的均流角；输出给定值与系统总输出之间的控制调节计算可以采用常见的PID控制算法，计算出当前整流桥应输出的电流对应的导通角，并叠加消除此智能整流桥所发送的采样数据与平均电流之间的偏差，将计算得到的均流角发送给智能整流桥后，智能整流桥将均流角转换为过零同步信号后的定时时间，达到定时时间输出足够触发可控硅的脉冲信号。
调节器在工频周期内仅发送一次控制数据。为保证在工频周期内对一个智能整流桥仅发送一次控制数据，调节器每收到一个智能整流桥的数据即向其回复控制信息，并为此智能整流桥设置已应答标志；对于已设置已应答标志的智能整流桥不再发送应带数据。
调节器完成对所有智能整流桥的应答，或者同步周期达到预置的最长允许时间，则此周期通信结束。
智能整流桥当前同步相的同步信号出现故障时，切换到正常的同步相，例如以A相、B相、C相的顺序采用，A相同步出现故障则切换到采用B相同步信号，调节器协调其余的智能整流桥也统一切换到这一相，保证所有智能整流桥使用同一相同步信号驱动通信和触发脉冲。
智能整流桥在同步周期达到最长允许时间时仍然未收到调节器的应答信息则延时判定为与调节器的通信故障。调节器在与智能整流桥出现通信故障时，向上位服务器发送报警信息。
Claims (7)
1.一种并联智能整流桥的均流控制方法，应用于多路并联的三相可控硅智能整流桥的均流整流，其特征在于：由调节器(5)通过通信连接器(4)连接每个智能整流桥(1)，智能整流桥设置整流桥控制器(2)以及对各桥臂支路和输出端进行参数采样的互感器(3)，通过包括下述的步骤实现各智能整流桥的电流均衡分配：
第一步、各智能整流桥在收到过零同步信号后向调节器发送上一工频周期的采样数据；
第二步、调节器在收到第一个采样数据后即设置同步周期定时，同步周期限制在1/2工频周期内；
第三步、调节器在所设置的同步周期内，逐个对各智能整流桥先完成接收采样数据、再应答对应智能整流桥下一个工频周期的控制数据；其中所述的控制数据是此智能整流桥的导通角，是调节器根据输出给定值与系统总输出进行控制计算得到的导通角基础上，叠加基于此智能整流桥所发送的采样数据与平均电流的偏差，得到的均流角；
各智能整流桥在工频周期内仅发送一次采样数据。
2.根据权利要求1所述的并联智能整流桥的均流控制方法，其特征在于：每一相线路均设有同步信号发生器(6)，将对应相的交流信号采样整形，输出与所采集的交流相信号同步同极性的过零同步信号，输出到各整流桥控制器(2)；各智能整流桥缺省选取某一相同步信号为基准，用于驱动触发脉冲和通信。
3.根据权利要求2所述的并联智能整流桥的均流控制方法，其特征在于：智能整流桥在收到当前同步相的过零同步信号后以中断方式设置数据发送标志，主程序中查询到数据发送标志后启动对调节器的数据发送，并清除数据发送标志，以保证每个周期对调节器仅发送一次采样数据。
4.根据权利要求3所述的并联智能整流桥的均流控制方法，其特征在于：整流桥控制器的程序循环周期控制在3ms以内。
5.根据权利要求1所述的并联智能整流桥的均流控制方法，其特征在于：智能整流桥当前同步相的同步信号出现故障时，切换到正常的同步相，调节器协调其余的智能整流桥也统一切换到这一相，保证所有智能整流桥使用同一相同步信号驱动通信和触发脉冲。
6.根据权利要求1所述的并联智能整流桥的均流控制方法，其特征在于：调节器每收到一个智能整流桥的数据即向其回复控制信息，并为此智能整流桥设置已应答标志；调节器完成对所有智能整流桥的应答，或者同步周期达到预置的最长允许时间，此周期通信结束。
7.根据权利要求1所述的并联智能整流桥的均流控制方法，其特征在于：智能整流桥在同步周期达到最长允许时间时仍然未收到调节器的应答信息则延时判定为与调节器的通信故障。
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