CN106230277A - 基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法，包括：S01、设置其中一个晶闸管整流机组为主机，其余机组为从机；S02、将主机的输出电压稳定在预设目标电压；各个从机直接跟踪主机的实时控制角运行。本发明还相应公开了一种控制装置，包括上位机、以及多个控制单元，控制单元与晶闸管整流机组一一对应连接，上位机分别与各个控制单元相连，上位机用于设置其中一个晶闸管整流机组为主机以及将其余设置为从机；控制单元用于将主机稳定在预设目标电压，并将主机的实时控制角度发送至从机，以使从机跟踪主机的实时控制角运行。本发明的控制方法和装置具有既能够满足电源电压的输出质量，又能保证各机组间的电流平衡等优点。

Description

基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法及装置
技术领域
本发明主要涉及电力电子技术领域，特指一种基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法及装置。
背景技术
以晶闸管为核心开关元件的整流电源由于其具有较高的抗过载能力，在大功率试验电源、科学研究、国防军工等领域有着广泛的需求和应用。用在上述场合中的整流器电源总功率一般都在几个兆瓦以上，甚至达到百兆瓦以上。考虑到场地、制造条件、电磁效应、涡流发热等限制，一般将整套电源做成若干个输出功率较小的电气和结构参数一致的机组，通过串并联的方式组合使用。另外，采用多机组电源系统方式，当其中部分机组故障时剩余机组还能继续使用。当多台机组并联稳压模式使用时，需要关注多机组间电流的均流问题。如果不采取适当的方式对多机组间电流进行控制，则会使得各机组承担的电流差异比较大，甚至于会出现某个机组承担了所有电流输出，其它机组未“出工”的极端状况。当多机组间均流较差时，容易导致某些机组过负荷而损坏。因此，在多机组并联稳压模式下，采用合适的控制方法兼顾电压输出质量和机组间均流有着极为重要的意义。
目前，有关直流电源多机组并联稳压模式下如何保证各机组间电流平衡性的控制方法的发明专利比较多，但主要针对的是以IGBT为代表的全控器件为核心开关器件的电源，针对晶闸管整流电源的比较少。目前主流的方法主要有主从控制法、平均电流法、最大电流法、强迫均流法。主从控制法设定一个机组作主机，其余机组为从机。主机采用电压环相当于稳压源，从机采用电流环相当于稳流源。平均电流法和最大电流法通常要增加相应的均流辅助单元，使得系统过于复杂。强迫均流法通常是采集和比较各个单机组电流和系统平均电流，然后再调节各机组电压使机组电流与系统平均电流相等。
现有的晶闸管整流电源，在多机组并联稳压工作时通常采用主从控制方法，一个机组作为主机稳压运行，其余机组跟随主机的支路电流稳流运行。这种方法在两机组并联时大体上能满足电源的输出要求，但当并联机组达到三个或三个以上时，电源的动态特性变得比较差。特别是当负载变动比较快时，电源的输出变化很难及时调整过来，并且容易出现输出震荡。由于晶闸管整流电源受晶闸管本身特性和电路拓扑的限制，其输出的调节频率一般最高只有几百赫兹，而主从控制法和强迫均流法都存在多个互相影响控制环，其瞬态响应性能比较差，调节时间过长，当负载变化比较快时，晶闸管整流电源采用多控制环很难快速跟随负载的变化，特别是基于晶闸管的整流电源，容易引起输出震荡。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种操作简单、不仅能够满足电源电压的输出质量，又能保证各机组间的电流平衡的基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法，并相应提供一种结构简单的控制装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法，包括以下步骤：
S01、设置其中一个晶闸管整流机组为主机，其余晶闸管整流机组为从机；
S02、将主机的输出电压稳定在预设目标电压；各个从机直接跟踪主机的实时控制角运行。
优选地，在步骤S02中，所述主机采用电压环稳压控制将输出电压稳定在目标电压。
优选地，在从机的输出电压与主机的输出电压存在偏差的情况下，对从机进行误差修正。
优选地，所述误差修正的步骤如下：
S11、单独启动主机，开环运行在一预设控制角度，并记录当前输出电压；
S12、启动单个从机，开环运行在同一预设控制角度，微调从机的同步点，使从机的输出电压与主机的输出电压一致，完成单个从机的误差修正。
本发明还相应公开了一种基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制装置，包括上位机、以及多个控制单元，多个控制单元与多个晶闸管整流机组一一对应连接，所述上位机分别与各个控制单元相连，所述上位机用于设置其中一个晶闸管整流机组为主机以及将其余晶闸管整流机组设置为从机；所述控制单元用于将主机的输出电压稳定在预设目标电压，并将主机的实时控制角度发送至从机，以使从机直接跟踪主机的实时控制角运行。
优选地，多个控制单元之间采用CAN通讯连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法，通过使从机跟踪主机的实时控制角度进行控制，不仅能够满足电源电压的输出质量，又能保证各机组间的电流平衡，而且不需要增加其它的均流辅助单元，具有较强的实用性。
本发明的基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制装置不仅具有如上方法所述的优点，而且结构简单、控制精准。
附图说明
图1为本发明的控制方法流程图。
图2为本发明的控制装置的结构示意图。
图中标号表示：1、晶闸管整流机组；11、变压器；12、整流器；2、控制单元；3、上位机。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法，包括以下步骤：
S01、设置其中一个晶闸管整流机组1为主机，其余晶闸管整流机组1为从机；
S02、将主机的输出电压稳定在预设目标电压；各个从机直接跟踪主机的实时控制角运行。
本发明的基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法，通过使从机跟踪主机的实时控制角度进行控制，不仅能够满足电源电压的输出质量，又能保证各机组间的电流平衡，而且不需要增加其它的均流辅助单元，具有较强的实用性。
本实施例中，在步骤S02中，主机采用电压环稳压控制将输出电压稳定在目标电压；另外本发明可以通过约定某个特定地址的控制器对应的机组为主机，通过修改控制器地址来进行主从机切换。
本实施例中，从机不进行闭环控制，完全跟随主机的控制角度运行。由于各机组不可避免的会存在差异，使得相同控制角下的电压输出大小不一样，并联运行时就会产生一定的电流不均衡，产生该差异的原因主要有两点：一是变压器11存在一定差异，如电压变比和漏抗可能不完全相等；二是控制器同步采样环节可能存在一定差异，导致同步采集存在固定相位差。这些差异一般都是比较小的，且为固定误差。针对上述差异，只需要在控制软件上对同步采集进行参数微调即可解决，即在从机的输出电压与主机的输出电压存在偏差的情况下，对从机进行误差修正，具体步骤如下：
S11、单独启动主机，开环运行在一预设控制角度，并记录当前输出电压；
S12、启动单个从机，开环运行在同一预设控制角度，微调从机的同步点（通常晶闸管整流器12都会将同步点设置成一个可在线修改的参数，可通过人机接口方便修改），使从机的输出电压与主机的输出电压一致，完成单个从机的误差修正，直至完成所有从机的误差修正。
在晶闸管相控整流中，需要采集整流电源输入侧交流电压的相位信息。通常获取输入侧交流电压的负半波转正半波的过零点，这个点就是同步点（通常也叫同步信号）。将同步信号输入到控制器，控制器就能知道任意时刻整流器12输入电压的相位情况，进而调整触发脉冲的输出达到控制整流器12直流电压输出大小的目的。同步点采样的差异性直接关系到整流器12输出的大小。通常情况下，同步点采样如果比实际过零点超前（小范围内），则同一触发控制角下的整流器输出会偏大，反之则偏小。因此通过微调同步点可以一定范围内调整整流器12的输出大小。一般情况下，同步采样电路可能会存在一定的微小采样误差，因此可以通过软件上对同步点进行修正。总而概之，同步点反映的是整流器12输入电压的相位情况，是控制器发送触发脉冲的时间参考点。
如图2所示，本发明还公开了一种基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制装置，包括上位机3、以及多个控制单元2（图2中的控制器），多个控制单元2与多个晶闸管整流机组1一一对应连接，晶闸管整流机组1均包括变压器11和整流器12，上位机3分别与各个控制单元2相连，上位机3用于设置其中一个晶闸管整流机组1为主机以及将其余晶闸管整流机组1设置为从机；控制单元2用于将主机的输出电压稳定在预设目标电压，并将主机的实时控制角度发送至从机，以使从机直接跟踪主机的实时控制角运行；另外各个控制单元2均采集各自机组的分电流和并联输出总电压，用于均流判断和过压过流保护比较。
本实施例中，多个控制单元2之间采用CAN通讯连接。CAN通讯主要用于传输主机的实时控制角。CAN通讯方式是一种组网容易、通讯失败率极低、实时性特别强的通讯方式，基于晶闸管整流电源本身的特点，CAN通讯的通讯周期设置为约1个毫秒，既能满足电源的动态响应要求，又不至于过多占用程序运行进程。当然除了采用CAN通讯网络外，还可以采用更高级的通讯方式，如反射内存通讯方式等。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、设置其中一个晶闸管整流机组（1）为主机，其余晶闸管整流机组（1）为从机；
S02、将主机的输出电压稳定在预设目标电压；各个从机直接跟踪主机的实时控制角运行。
2.根据权利要求1所述的基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法，其特征在于，在步骤S02中，所述主机采用电压环稳压控制将输出电压稳定在目标电压。
3.根据权利要求1或2所述的基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法，其特征在于，在从机的输出电压与主机的输出电压存在偏差的情况下，对从机进行误差修正。
4.根据权利要求3所述的基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制方法，其特征在于，所述误差修正的步骤如下：
S11、单独启动主机，开环运行在一预设控制角度，并记录当前输出电压；
S12、启动单个从机，开环运行在同一预设控制角度，微调从机的同步点，使从机的输出电压与主机的输出电压一致，完成单个从机的误差修正。
5.一种基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制装置，其特征在于，包括上位机（3）、以及多个控制单元（2），多个控制单元（2）与多个晶闸管整流机组（1）一一对应连接，所述上位机（3）分别与各个控制单元（2）相连，所述上位机（3）用于设置其中一个晶闸管整流机组（1）为主机以及将其余晶闸管整流机组（1）设置为从机；所述控制单元（2）用于将主机的输出电压稳定在预设目标电压，并将主机的实时控制角度发送至从机，以使从机直接跟踪主机的实时控制角运行。
6.根据权利要求5所述的基于晶闸管整流的多机组并联电源系统的控制装置，其特征在于，多个控制单元（2）之间采用CAN通讯连接。
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