CN110819924A - 电磁撇渣器驱动电源系统与应用方法 - Google Patents

电磁撇渣器驱动电源系统与应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种磁撇渣器驱动电源系统，包含驱动电源主回路与控制子系统；所述驱动电源主回路包含三相逆变器，控制子系统与三相逆变器所包含的逆变IGBT管相连；控制子系统控制所述逆变IGBT管的导通或关闭，使得三相逆变器将其输入端的直流电转换成撇渣三相电并输出至撇渣器；所述撇渣三相电的以下任一个或任多个参数值能够调节：输出电流、输出频率、输出相位。本发明还提供了一种上述磁撇渣器驱动电源系统的应用方法。本发明给电磁撇渣器提供产生行波磁场的电流，使撇渣器产生能将锌渣驱动到捞渣工位的磁场；通过改变电源输出电流大小、频率和时间间隔，可以优化撇渣效果，使锌锅非常洁净，杜绝锌渣附着在带钢上，提高冷轧产品质量稳定性。

Description

电磁撇渣器驱动电源系统与应用方法
技术领域
本发明涉及冶金设备、捞渣设备领域，具体地，涉及一种电磁撇渣器驱动电源系统与应用方法，特别是一种锌锅自动撇捞渣系统的电磁撇渣器驱动电源系统与应用方法。
背景技术
冷轧产品热镀锌钢板以其优良的耐腐蚀性和良好的成形、焊接、涂漆等综合性能而被广泛应用于建筑、家电、汽车等行业。热镀锌锅是冷轧生产热镀锌板的关键设备之一。在锌锅的表面往往会凝聚一层锌渣，如果锌渣附在冷轧钢板上面，会影响产品质量，导致残次品的产生，具有很大的危害性。目前，镀锌生产线捞渣器多采用人工手持长柄柄舀子伸入锌锅内进行捞取，该种方式捞渣器长时间在锌锅内高温作业，不仅气味刺鼻，而且会出现操作工疲劳而导致锌锅内的余液从舀子上溅出或倾出，从而造成安全隐患。
专利文献CN107988573A公开了一种用于镀锌生产线的锌锅内锌渣捞取装置，包括框架、支架、气缸、活塞、支架、导杆、万向节、摆轴以及舀子，在锌锅锅口的向上安装一开放式的框架，在该框架上部通过一水平支架安装有一气缸、该气缸底部通轴安装有活塞，活塞下端部安装有导杆，导杆底部通过一万向节安装有一摆杆，摆杆位于锌锅内且摆杆下端安装舀子。导杆通过气缸驱动实现向下位移，摆杆伸入锌锅内且摆动，通过舀子对锌锅锌渣进行捞取以及舀子的复位，然后导杆通过气缸驱动实现向上位移，对舀子进行上提，摆杆摆动，将舀子向外伸出，将锌渣倒出，操作工只需将锌渣收集罐即可。这种方法还需人工控制配渣器到有渣的地方进行捞渣，并不能做到无人化自动化。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电磁撇渣器驱动电源系统与应用方法。
根据本发明提供的电磁撇渣器驱动电源系统，包含驱动电源主回路与控制子系统；所述驱动电源主回路包含三相逆变器，控制子系统与三相逆变器所包含的逆变IGBT管相连；
控制子系统控制所述逆变IGBT管的导通或关闭，使得三相逆变器将其输入端的直流电转换成撇渣三相电并输出至撇渣器；
所述撇渣三相电的以下任一个或任多个参数值能够调节：输出电流、输出频率、输出相位。
优选地，所述驱动电源主回路还包含依次连接的主断路器、主接触器、三相不可控整流桥、预充电装置、放电装置、滤波电容；滤波电容与三相逆变器相连；
主断路器：与供电电网连接，获取电网三相交流电；
主接触器：控制上电或下电；
整流电路：将电网三相交流电整流成直流电；
预充电装置：串联在整流电路后端直流母线的正极上，降低浪涌电流；
放电装置：并联在整流电路后端直流母线上，泄放电能；
滤波电容；并联在整流电路后端直流母线上。
优选地，所述主断路器包含过流短路保护开关；
所述主接触器包含主接触控制继电器，主接触控制继电器与控制子系统相连；
所述整流电路包含三相不可控整流桥；
所述预充电装置包含直流接触器与预充电电阻，直流接触器包含预充电接触控制继电器，预充电接触控制继电器与控制子系统相连；
所述放电装置包含放电IGBT管与放电电阻，放电IGBT管与控制子系统相连。
优选地，所述三相逆变器输出端的三相线分别形成U相、V相、W相；U相、V相、W相分别连接至撇渣器的一端、另一端、公共端；
U相、V相、W相之间的输出相位均存在角度差，U相与V相输出幅值相等，U相与W相的输出幅值比例相关。
优选地，还包含连接至控制子系统的检测装置，所述检测装置包含：
母线电压传感器：并联在整流电路后端直流母线上；
三相输出电流传感器：连接在三相逆变器的输出端；
IGBT结温传感器：与逆变IGBT管和/或放电IGBT管相连。
优选地，还包含冷却装置，所述冷却装置包含散热器与冷却风扇，冷却风扇安装在散热器上；
逆变IGBT管与三相不可控整流桥所包含的二极管均安装在散热器上；所述散热器包含铝制散热器；
所述冷却风扇包含冷却风扇控制继电器，所述冷却风扇控制继电器连接至控制子系统。
优选地，所述控制子系统包含主控板，所述主控板配设有以下任一个或任多个接口：
--模拟量输入接口：获取来自检测装置的模拟量信号；
--数字量输入接口：获取数字量原始信号；
--数字量输出接口：输出数字量控制信号；
--RS485通信接口：与设置的人机交互子系统相连；
--DP通信接口：与设置的上位机PLC相连。
优选地，所述控制子系统包含驱动电源电流PI控制模块，所述驱动电源电流PI控制模块包含：
斜波发生器：获取电流设定值，按给定斜率逐渐累加电流设定值，获得Q轴电流给定值，令撇渣器的电流按给定斜率上升；
电流PI控制器：根据Q轴电流给定值与给定的D轴电流给定值，分别对Q轴上的电流、D轴上的电流进行控制，获得Q轴电流输出分量、D轴电流输出分量；
乘法器：分别将Q轴电流输出分量、D轴电流输出分量与归一化的母线电压标量相乘，获得静态Q轴电压分量、静态D轴电压分量；
反Park变换器：分别将静态Q轴电压分量、静态D轴电压分量转换成旋转的dq坐标系下旋转q轴电压分量、旋转d轴电压分量；
反CLARK变换器：将旋转q轴电压分量与旋转d轴电压分量转换成三相电压分量Ua、Ub、Uc；
PWM脉冲发生器：根据Ua、Ub、Uc计算出三相逆变器所包含的6个逆变IGBT管的开通持续时间与关闭持续时间，生成用于控制逆变IGBT管的开关的六路PWM脉冲；
CLARK变换器：将三相输出电流传感器获取的电源三相输出电流转换成旋转的dq坐标系下的旋转q轴电流分量与旋转d轴电流分量；
Park变换器：根据设定的撇渣频率值、撇渣方向和初始角度值，将旋转q轴电流分量、旋转d轴电流分量分别转换成静止的DQ坐标系的静态Q轴电流分量、静态D轴电流分量；将静态Q轴电流分量与静态D轴电流分量分别作为反馈值输入到电流PI控制器中，直到接收到中止指令。
优选地，所述控制子系统还包含以下模块：
上电初始化模块：对主控板进行配置、初始化通信接口、对检测装置校零；
电源控制循环模块：对电源状态进行控制；
EPWM中断判断模块：判断是否触发EPWM中断，若是，则执行驱动电源电流PI控制模块；若否，则保持等待；
画面通信循环模块：接收人机交互子系统的控制指令、向人机交互子系统发送电源状态信息；
DP通信循环模块：接收上位机PLC的控制指令、向上位机PLC发送电源状态信息。
本发明还提供了一种上述的电磁撇渣器驱动电源系统的应用方法，包含以下步骤：
控制板上电步骤：将主断路器与主控板的空开合闸，主控板上电，主控板上电后进行系统初始和自检工作；
主回路上电步骤：主控板控制主接触器合闸，滤波电容通过预充电电阻充电，当母线电压大于设定值时，主控板控制直流接触器吸合，旁路掉预充电电阻，上电完成；
撇渣步骤：控制子系统根据设定撇渣模式、撇渣频率与撇渣电流，控制逆变器中逆变IGBT管的PWM触发脉冲，使撇渣器产生特定磁场驱动锌渣移动到捞渣工位；
停止步骤：根据停机运行指令，电流将按照设定的斜率控制输出至零后，封锁逆变器中逆变IGBT管的PWM触发脉冲；
下电步骤：将主接触器断开，放电装置的放电IGBT管接通，将滤波电容的电能通过放电电阻泄放掉；
急停步骤：直接封锁逆变IGBT管的PWM触发脉冲，并同时断开主接触器并导通放电装置的放电IGBT管，使母线滤波电容和撇渣器上存储的能量通过放电电阻泄放掉；
故障报警步骤：在上位机PLC上显示检测到的故障，封锁逆变IGBT管的PWM触发脉冲。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明给电磁撇渣器提供产生行波磁场的电流，使撇渣器产生能将锌渣驱动到捞渣工位的磁场；
2、通过改变电源输出电流大小、频率和时间间隔，可以优化撇渣效果，使锌锅非常洁净，杜绝锌渣附着在带钢上，提高冷轧产品质量稳定性；
3、本发明还具有DP接口，能够通过上位机PLC进行远程控制，从而使无人化自动捞渣实际可行，可广泛应用于锌锅的无人化捞渣中。
4、本发明还能广泛应用到锡锅、铅锅等非磁性材料的捞渣工作中。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为电磁撇渣的系统原理图；
图2为撇渣器驱动电源主回路电路图；
图3为撇渣器驱动电源控制板结构图；
图4为撇渣器驱动电源状态转换图；
图5为撇渣器驱动电源软件控制流程图；
图6为撇渣器驱动电源电流闭环控制及PWM脉冲发生原理图。
图中示出：
Figure BDA0001758667890000051
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供的电磁撇渣器驱动电源系统，包含驱动电源主回路与控制子系统；所述驱动电源主回路包含三相逆变器，控制子系统与三相逆变器所包含的逆变IGBT管相连；控制子系统控制所述逆变IGBT管的导通或关闭，使得三相逆变器将其输入端的直流电转换成撇渣三相电并输出至撇渣器；所述撇渣三相电的以下任一个或任多个参数值能够调节：输出电流、输出频率、输出相位。
实施例中，所述驱动电源主回路还包含依次连接的主断路器、主接触器、三相不可控整流桥、预充电装置、放电装置、滤波电容；滤波电容与三相逆变器相连。主断路器：与供电电网连接，获取电网三相交流电；主接触器：控制上电或下电；整流电路：将电网三相交流电整流成直流电；预充电装置：串联在整流电路后端直流母线的正极上，降低浪涌电流；放电装置：并联在整流电路后端直流母线上，泄放电能；滤波电容；并联在整流电路后端直流母线上。优选地，所述主断路器包含过流短路保护开关；所述主接触器包含主接触控制继电器，主接触控制继电器与控制子系统相连；所述整流电路包含三相不可控整流桥；所述预充电装置包含直流接触器与预充电电阻，直流接触器包含预充电接触控制继电器，预充电接触控制继电器与控制子系统相连；所述放电装置包含放电IGBT管与放电电阻，放电IGBT管与控制子系统相连。
优选地，所述三相逆变器输出端的三相线分别形成U相、V相、W相；U相、V相、W相分别连接至撇渣器的一端、另一端、公共端；U相、V相、W相之间的输出相位均存在角度差，U相与V相输出幅值相等，U相与W相的输出幅值比例相关。
电磁撇渣器驱动电源系统还包含连接至控制子系统的检测装置与冷却装置。所述检测装置包含：母线电压传感器：并联在整流电路后端直流母线上；三相输出电流传感器：连接在三相逆变器的输出端；IGBT结温传感器：与逆变IGBT管和/或放电IGBT管相连。所述冷却装置包含散热器与冷却风扇，冷却风扇安装在散热器上；逆变IGBT管与三相不可控整流桥所包含的二极管均安装在散热器上；所述散热器包含铝制散热器；所述冷却风扇包含冷却风扇控制继电器，所述冷却风扇控制继电器连接至控制子系统。
所述控制子系统包含主控板，所述主控板配设有以下任一个或任多个接口：模拟量输入接口：获取来自检测装置的模拟量信号；数字量输入接口：获取数字量原始信号；数字量输出接口：输出数字量控制信号；RS485通信接口：与设置的人机交互子系统相连；DP通信接口：与设置的上位机PLC相连。
所述控制子系统包含驱动电源电流PI控制模块，所述驱动电源电流PI控制模块包含：斜波发生器：获取电流设定值，按给定斜率逐渐累加电流设定值，获得Q轴电流给定值，令撇渣器的电流按给定斜率上升；电流PI控制器：根据Q轴电流给定值与给定的D轴电流给定值，分别对Q轴上的电流、D轴上的电流进行控制，获得Q轴电流输出分量、D轴电流输出分量；乘法器：分别将Q轴电流输出分量、D轴电流输出分量与归一化的母线电压标量相乘，获得静态Q轴电压分量、静态D轴电压分量；反Park变换器：分别将静态Q轴电压分量、静态D轴电压分量转换成旋转的dq坐标系下旋转q轴电压分量、旋转d轴电压分量；反CLARK变换器：将旋转q轴电压分量与旋转d轴电压分量转换成三相电压分量Ua、Ub、Uc；PWM脉冲发生器：根据Ua、Ub、Uc计算出三相逆变器所包含的6个逆变IGBT管的开通持续时间与关闭持续时间，生成用于控制逆变IGBT管的开关的六路PWM脉冲；CLARK变换器：将三相输出电流传感器获取的电源三相输出电流转换成旋转的dq坐标系下的旋转q轴电流分量与旋转d轴电流分量；Park变换器：根据设定的撇渣频率值、撇渣方向和初始角度值，将旋转q轴电流分量、旋转d轴电流分量分别转换成静止的DQ坐标系的静态Q轴电流分量、静态D轴电流分量；将静态Q轴电流分量与静态D轴电流分量分别作为反馈值输入到电流PI控制器中，直到接收到中止指令。
优选地，所述控制子系统还包含以下模块：上电初始化模块：对主控板进行配置、初始化通信接口、对检测装置校零；电源控制循环模块：对电源状态进行控制；EPWM中断判断模块：判断是否触发EPWM中断，若是，则执行驱动电源电流PI控制模块；若否，则保持等待；画面通信循环模块：接收人机交互子系统的控制指令、向人机交互子系统发送电源状态信息；DP通信循环模块：接收上位机PLC的控制指令、向上位机PLC发送电源状态信息。
本发明还提供了一种上述的电磁撇渣器驱动电源系统的应用方法，包含以下步骤：控制板上电步骤：将主断路器与主控板的空开合闸，主控板上电，主控板上电后进行系统初始和自检工作；主回路上电步骤：主控板控制主接触器合闸，滤波电容通过预充电电阻充电，当母线电压大于设定值时，主控板控制直流接触器吸合，旁路掉预充电电阻，上电完成；撇渣步骤：控制子系统根据设定撇渣模式、撇渣频率与撇渣电流，控制逆变器中逆变IGBT管的PWM触发脉冲，使撇渣器产生特定磁场驱动锌渣移动到捞渣工位；停止步骤：根据停机运行指令，电流将按照设定的斜率控制输出至零后，封锁逆变器中逆变IGBT管的PWM触发脉冲；下电步骤：将主接触器断开，放电装置的放电IGBT管接通，将滤波电容的电能通过放电电阻泄放掉；急停步骤：直接封锁逆变IGBT管的PWM触发脉冲，并同时断开主接触器并导通放电装置的放电IGBT管，使母线滤波电容和撇渣器上存储的能量通过放电电阻泄放掉；故障报警步骤：在上位机PLC上显示检测到的故障，封锁逆变IGBT管的PWM触发脉冲。
优选实施例：
图1为锌锅自动撇捞渣系统的驱动电源系统结构图，驱动电源系统包括驱动电源主回路、控制板、检测装置、冷却装置、人机交互子系统。其中驱动电源主回路从380V电网取电，然后在控制板的控制下，将380V的市电调整成输出电流大小可调、输出频率可调、输出相位可调的三相电给撇渣器，使撇渣器产生行波磁场，驱动锌锅中的锌渣到捞渣工位；检测装置可测量驱动电源母线电压、三相输出电流和IGBT结温，并将测量信号传至控制板参与控制；人机交互子系统通过RS485电缆与主控板的RS485接口进行连接，通过串口通信进行数据传输，在本地操作模式下，可通过人机交互子系统对电源进行操作和监控；另外，上位机PLC通过DP电缆连接至主控板的DP接口，通过DP通信进行数据传输，在远程操作模式下，上位机PLC可通过DP通信对驱动电源系统进行操作和监控；三相不可控整流桥的二极管和三相逆变器的逆变IGBT管安装在冷却装置的散热器上，在散热器上安装有风扇，负责对二极管和IGBT进行散热，
如图2所示，驱动电源主回路电路图中，主断路器1前端与380V供电电网连接，后端与主接触器2连接，主断路器1可控制供电回路的开关并具有过流、短路保护功能，主接触器2后端与三相不可控整流桥3连接，控制板通过控制主接触控制继电器的吸合，来控制主接触器2的开合，从而控制电源主回路上电和下电，三相不可控整流桥3可将三相交流电整流成直流电，在三相不可控整流桥3后端的直流母线正极上串联有预充电装置，预充电装置包括一个直流接触器4和预充电电阻5，预充电装置可以降低滤波电容9充电时的浪涌电流，保护滤波电容9和三相输出电流传感器11受浪涌电流冲击损坏，三相不可控整流桥3后端直流母线上并联有放电装置，放电装置包括有放电IGBT管6和放电电阻7，在母线过压或下电的时候可将滤波电容9和撇渣器12存储的电能通过放电电阻7泄放掉，母线电压传感器8可测量母线电压，并将电压信号送至控制板参与驱动电源系统控制，直流母线后端接有三相逆变器10，三相逆变器10由6个逆变IGBT管构成，在控制板的控制下按特定组合导通和关闭，从而将直流母线的直流电转换成输出电流大小、输出频率和输出相位可调的三相电给撇渣器12。优选地，所述母线电压传感器8为电压霍尔传感器。
图3为控制板结构图，较优的可选择TI公司的F2808系列DSP作为处理器芯片，并在外围配置有电源电路、数字量输入接口电路、数字量输出接口电路、模拟量输入接口电路，RS485接口电路、DP接口电路、IGBT驱动电路和JTAG调试接口，其中电源电路负责为处理器芯片和其它外围芯片供电，人机交互子系统中的急停按钮、本地/远程选择开关、上电按钮和主回路中控制系统中的主接触器辅助触点、预充电接触器辅助触点、放电IGBT管的导通信号、冷却风扇接触器的辅助触点通过数字量输入接口连接到DSP芯片中参与控制；人机交互子系统的故障指示灯、上电指示灯、运行指示灯和主回路中控制系统中的主接触器控制继电器、预充电接触器控制继电器、冷却风扇接触器控制继电器通过数字量输出接口连接到DSP芯片中，DSP可以通过数字量输出接口控制继电器的吸合，从而控制电源主接触器、预充电接触器和冷却风扇接触器的开合和指示灯的亮和灭；检测装置的母线电压传感器、IGBT结温传感器和三相输出电流传感器信号通过模拟量输入接口连接到DPS芯片，将传感器信号传送至芯片中参与控制；主控板的RS485接口通过RS485通信电缆连接至人机交互子系统中的触摸屏，从而可以在触摸屏上对电源进行操作和监控；主控板的DP接口通过DP通信电缆连接至上位机PLC，从而可以在上位机PLC上对电源进行操作和监控；控制程序可以通过JTAG接口下载到DSP芯片中；
如图4为锌锅自动撇捞渣系统的驱动电源系统的程序控制流程图，在控制板上电后，程序将进行初始化工作，包括：对DSP片内资源进行配置、初始化通信接口、对母线电压互感器、电流互感器进行校零、控制板自检，初始化完成后，程序进入电源控制循环程序块、画面通信循环程序块、DP通信循环程序块，其中电源控制程序循环块可对电源状态进行控制，画面通信循环块负责接收人机交互子系统的触摸屏的控制指令和向触摸屏发送电源状态信息，DP通信循环程序块负责接收上位机PLC的控制指令和上位机PLC发送电源状态信息；另外，如果EPWM中断触发时，程序将进入EPWM中断处理程序，进行电流闭环控制，产生PWM脉冲控制主回路逆变器IGBT开关，从而产生电流大小可调、频率可调、相位可调的三相输出电流；
如图5所示，锌锅自动撇捞渣系统的驱动电源的电源状态转换图为上述电源控制程序循环块中电源控制逻辑，包括：
1)控制板上电：主断路器手动合闸，主控板空开手动合闸，主控板上电，主控板上电后进行系统初始和自检工作，初始化工作包括主控板工作时钟初始化、输入输出接口初始化、RS485和DP通信初始化，在初始化工作完成后主控板确定通信正常、传感器输入信号正常后完成自检工作，如果不正常则在人机交互界面显示相应的故障，且电源故障指示灯亮；
2)主回路上电：在电源无故障时，按下上电按钮，主控板控制主接触器合闸，滤波电容通过预充电电阻充电，当母线电压大于一定值时，主控板控制预充电接触器吸合旁路掉预充电电阻，上电完成。在上电过程中，如果过程中出现故障则主接触器断开，放电装置的IGBT接通，将滤波电容的电能通过放电电阻泄放掉，当母线电压低于36V安全电压，放电装置的IGBT关断，故障指示灯亮，上电指示灯灭，在人机交互界面显示上电故障报警；
3)撇渣：在电源无故障时，本地模式时可以在人机交互界面输入撇渣模式、撇渣频率和撇渣电流，然后点击运行按钮，电源将按照设定的撇渣模式、撇渣频率和撇渣电流根据电流PI闭环控制算法控制逆变器IGBT的PWM触发脉冲，使撇渣器产生特定磁场驱动锌渣移动到捞渣工位，在远程模式则通过上位机PLC通过DP通信发给电源撇渣模式、撇渣频率和撇渣电流及开始运行指令，电源将按照设定的撇渣模式、撇渣频率和撇渣电流通过电流PI闭环算法控制逆变器IGBT的PWM触发脉冲，使撇渣器产生特定磁场驱动锌渣移动到捞渣工位。其中撇渣模式可分为连续撇渣和间断撇渣，间断撇渣的撇渣时间和停止时间可设定，在运行过程中运行指示灯闪烁；
4)停止：在电源无故障时，本地模式时可以在人机交互界面点击停止按钮，在远程模式则通过上位机PLC通过DP通信发给电源停机运行指令，电源将按照一定的斜率控制输出至零后封锁逆变器IGBT的PWM触发脉冲；
5)下电：在电源无故障时，本地模式时按下下电按钮，远程模式则通过上位机PLC通过DP通信发给电源下电指令，电源将主接触器断开，放电装置的IGBT接通，将滤波电容的电能通过放电电阻泄放掉，当母线电压低于36V安全电压，放电装置的IGBT关断，上电指示灯灭，下电完成；
6)急停：在配渣过程中如果遇到紧急情况时，按下急停按钮，电源将直接封锁逆变PWM触发脉冲，并同时断开主接触器并导通放电装置的IGBT，使母线滤波电容和撇渣器上存储的能量通过放电电阻泄放掉，当母线电压低于36V安全电压，放电装置的IGBT关断，上电指示灯灭；当急停按钮按下时，电源不响应上电、运行指令；
7)故障报警：在撇渣过程中，如果撇渣器发生断线、相间短路、匝间短路和对地短路，电源将会检测到相应故障，并且分别在上位机显示断线故障、短路故障、三相不平衡故障、对地短路报警，封锁PWM触发脉冲，故障指示灯亮。
如图6所示，锌锅自动撇捞渣系统的驱动电源的电流闭环控制框图为上述EPWM中断程序，功能为对电源进行电流闭环控制，产生PWM脉冲控制主回路逆变器IGBT开关，从而产生电流大小可调、频率可调、相位可调的三相输出电流。电流闭环程序包括：一个斜波发生器，触摸屏或上位机PLC给出的电流设定值进入斜波发生器后，可以按给定的斜率逐渐累加作为电流PI闭环控制器Q轴的电流给定值(Isq)，从而控制撇渣器的电流按给定斜率上升；一个电流PI闭环控制器，分别在Q轴和D轴上对电流进行控制，其中Q轴的给定值来及斜坡发生器的输出，反馈值为三相电流输出值经过CLARK变换和Park变换后得到的Q轴分量值(Isq*)，即为PARK变换器Q分量输出值，D轴的给定值(Isd)为0，反馈值为三相电流输出值经过CLARK变换和Park变换后得到的D轴分量值(Isd*)，即为PARK变换器D分量输出值；两个乘法器，分别将电流PI闭环控制器的D轴输出分量和Q轴输出分量与归一化的母线电压标量相乘，将电流值换成电压值，然后送至反Park变换器进行反park变换；一个反Park变换器，可以将电流PI闭环控制器的静态Q轴电压分量、D轴电压分量转换成旋转的q轴电压分量(Uα)、d轴电压分量(Uβ)，然后送至反CLARK变换器进行反CLARK变换；一个反CLARK变换器，可以将q轴、d轴电压分量变换成三相电压分量Ua、Ub、Uc然后送至PWM脉冲发生器；一个PWM脉冲发生器，根据接收到的Ua、Ub、Uc值计算出三相逆变桥6个IGBT的开通和关闭持续时间，从而产生六路PWM脉冲(PMW1、PMW2、PMW3、PMW4、PMW5、PMW6)控制逆变桥IGBT的开关；一个CLARK变换器，可以将三相互感器测得的电源三相输出电流(Iu、Iv、Iw)转换成旋转的dq坐标系下的电流d轴分量(Ibeta)和电流q轴分量(Ialpha)，然后送至Park变换器中；一个Park变换器，可以将旋转的dq坐标系下的电流d轴分量和电流q轴分量根据撇渣频率设定值、撇渣方向和初始角度值转换成静止的DQ坐标系的电流D轴分量(Ds)和电流Q轴分量(Qs)，然后作为反馈值送至电流PI闭环控制器进行闭环控制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种电磁撇渣器驱动电源系统，其特征在于，包含驱动电源主回路与控制子系统；所述驱动电源主回路包含三相逆变器(10)，控制子系统与三相逆变器(10)所包含的逆变IGBT管相连；
控制子系统控制所述逆变IGBT管的导通或关闭，使得三相逆变器(10)将其输入端的直流电转换成撇渣三相电并输出至撇渣器(12)；
所述撇渣三相电的以下任一个或任多个参数值能够调节：输出电流、输出频率、输出相位。
2.根据权利要求1所述的电磁撇渣器驱动电源系统，其特征在于，所述驱动电源主回路还包含依次连接的主断路器(1)、主接触器(2)、三相不可控整流桥(3)、预充电装置、放电装置、滤波电容(9)；滤波电容(9)与三相逆变器(10)相连；
主断路器(1)：与供电电网连接，获取电网三相交流电；
主接触器(2)：控制上电或下电；
整流电路：将电网三相交流电整流成直流电；
预充电装置：串联在整流电路后端直流母线的正极上，降低浪涌电流；
放电装置：并联在整流电路后端直流母线上，泄放电能；
滤波电容(9)；并联在整流电路后端直流母线上。
3.根据权利要求2所述的电磁撇渣器驱动电源系统，其特征在于，所述主断路器(1)包含过流短路保护开关；
所述主接触器(2)包含主接触控制继电器，主接触控制继电器与控制子系统相连；
所述整流电路包含三相不可控整流桥(3)；
所述预充电装置包含直流接触器(4)与预充电电阻(5)，直流接触器(4)包含预充电接触控制继电器，预充电接触控制继电器与控制子系统相连；
所述放电装置包含放电IGBT管(6)与放电电阻(7)，放电IGBT管(6)与控制子系统相连。
4.根据权利要求3所述的电磁撇渣器驱动电源系统，其特征在于，所述三相逆变器(10)输出端的三相线分别形成U相、V相、W相；U相、V相、W相分别连接至撇渣器(12)的一端、另一端、公共端；
U相、V相、W相之间的输出相位均存在角度差，U相与V相输出幅值相等，U相与W相的输出幅值比例相关。
5.根据权利要求3所述的电磁撇渣器驱动电源系统，其特征在于，还包含连接至控制子系统的检测装置，所述检测装置包含：
母线电压传感器(8)：并联在整流电路后端直流母线上；
三相输出电流传感器(11)：连接在三相逆变器(10)的输出端；
IGBT结温传感器：与逆变IGBT管和/或放电IGBT管(6)相连。
6.根据权利要求5所述的电磁撇渣器驱动电源系统，其特征在于，还包含冷却装置，所述冷却装置包含散热器与冷却风扇，冷却风扇安装在散热器上；
逆变IGBT管与三相不可控整流桥(3)所包含的二极管均安装在散热器上；所述散热器包含铝制散热器；
所述冷却风扇包含冷却风扇控制继电器，所述冷却风扇控制继电器连接至控制子系统。
7.根据权利要求6所述的电磁撇渣器驱动电源系统，其特征在于，所述控制子系统包含主控板，所述主控板配设有以下任一个或任多个接口：
--模拟量输入接口：获取来自检测装置的模拟量信号；
--数字量输入接口：获取数字量原始信号；
--数字量输出接口：输出数字量控制信号；
--RS485通信接口：与设置的人机交互子系统相连；
--DP通信接口：与设置的上位机PLC相连。
8.根据权利要求7所述的电磁撇渣器驱动电源系统，其特征在于，所述控制子系统包含驱动电源电流PI控制模块，所述驱动电源电流PI控制模块包含：
斜波发生器：获取电流设定值，按给定斜率逐渐累加电流设定值，获得Q轴电流给定值，令撇渣器(12)的电流按给定斜率上升；
电流PI控制器：根据Q轴电流给定值与给定的D轴电流给定值，分别对Q轴上的电流、D轴上的电流进行控制，获得Q轴电流输出分量、D轴电流输出分量；
乘法器：分别将Q轴电流输出分量、D轴电流输出分量与归一化的母线电压标量相乘，获得静态Q轴电压分量、静态D轴电压分量；
反Park变换器：分别将静态Q轴电压分量、静态D轴电压分量转换成旋转的dq坐标系下旋转q轴电压分量、旋转d轴电压分量；
反CLARK变换器：将旋转q轴电压分量与旋转d轴电压分量转换成三相电压分量Ua、Ub、Uc；
PWM脉冲发生器：根据Ua、Ub、Uc计算出三相逆变器(10)所包含的6个逆变IGBT管的开通持续时间与关闭持续时间，生成用于控制逆变IGBT管的开关的六路PWM脉冲；
CLARK变换器：将三相输出电流传感器(11)获取的电源三相输出电流转换成旋转的dq坐标系下的旋转q轴电流分量与旋转d轴电流分量；
Park变换器：根据设定的撇渣频率值、撇渣方向和初始角度值，将旋转q轴电流分量、旋转d轴电流分量分别转换成静止的DQ坐标系的静态Q轴电流分量、静态D轴电流分量；将静态Q轴电流分量与静态D轴电流分量分别作为反馈值输入到电流PI控制器中，直到接收到中止指令。
9.根据权利要求8所述的电磁撇渣器驱动电源系统，其特征在于，所述控制子系统还包含以下模块：
上电初始化模块：对主控板进行配置、初始化通信接口、对检测装置校零；
电源控制循环模块：对电源状态进行控制；
EPWM中断判断模块：判断是否触发EPWM中断，若是，则执行驱动电源电流PI控制模块；若否，则保持等待；
画面通信循环模块：接收人机交互子系统的控制指令、向人机交互子系统发送电源状态信息；
DP通信循环模块：接收上位机PLC的控制指令、向上位机PLC发送电源状态信息。
10.一种权利要求1至9中任一项所述的电磁撇渣器驱动电源系统的应用方法，其特征在于，包含以下步骤：
控制板上电步骤：将主断路器(1)与主控板的空开合闸，主控板上电，主控板上电后进行系统初始和自检工作；
主回路上电步骤：主控板控制主接触器(2)合闸，滤波电容(9)通过预充电电阻(5)充电，当母线电压大于设定值时，主控板控制直流接触器(4)吸合，旁路掉预充电电阻(5)，上电完成；
撇渣步骤：控制子系统根据设定撇渣模式、撇渣频率与撇渣电流，控制逆变器中逆变IGBT管的PWM触发脉冲，使撇渣器(12)产生特定磁场驱动锌渣移动到捞渣工位；
停止步骤：根据停机运行指令，电流将按照设定的斜率控制输出至零后，封锁逆变器中逆变IGBT管的PWM触发脉冲；
下电步骤：将主接触器(2)断开，放电装置的放电IGBT管(6)接通，将滤波电容(9)的电能通过放电电阻(7)泄放掉；
急停步骤：直接封锁逆变IGBT管的PWM触发脉冲，并同时断开主接触器(2)并导通放电装置的放电IGBT管(6)，使母线滤波电容(9)和撇渣器(12)上存储的能量通过放电电阻(7)泄放掉；
故障报警步骤：在上位机PLC上显示检测到的故障，封锁逆变IGBT管的PWM触发脉冲。
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