CN110868089B - 一种可控直流电源及其控制方法 - Google Patents

一种可控直流电源及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的可控直流电源，包括隔离开关QS1、断路器QF1、整流器、可控调节器和整流机组；输入侧整理器的直流侧与可控调节器的直流侧相连接，可控调节器的交流输出与整流机组的输入侧相连接，整流机组的直流输出经输出侧接触器KM2接于被测试负载的两端。本发明的控制方法包括：a).电流和电压检测；b).开路模式控制；c).短路模式控制；d).开路与短路切换控制。本发明的可控直流电源，实现了根据被测试负载处于开路、短路或两者之间的切换状态，来选取可控直流电源工作于电压源、电流源，或者以输出的电流和电压为控制目标的工作模式，以实现对被测试负载的测试，具有结构简单、制造成本低、总体体积小、维修方便的优点。

Description

一种可控直流电源及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种可控直流电源及其控制方法，更具体的说，尤其涉及一种根据被测试负载的开路、短路或两者之间切换的状态选择性工作的可控直流电源及其控制方法。
背景技术
基于城市轨道交通的发展，中低压直流断路器、接触器、隔离开关开始大量应用于该行业中，接触轨（接触线）和受电弓（集电靴）同样是城市轨道交通供电网络中必不可少的部件，上述提到的几种城市轨道交通直流牵引供电系统中的部件，都需要相应的直流试验电源进行测试。
本发明所述提供了一种可控的试验电源，可以工作在可控电压源或者可控电流源工作模式。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可控直流电源及其控制方法。
本发明的可控直流电源，包括输入侧隔离开关QS1、输入侧断路器QF1、输入侧整流器、可控调节器和整流机组；其特征在于：输入侧隔离开关QS1的首端与交流电网相连接，末端与输入侧断路器QF1的首端相连接，输入侧断路器QF1的末端与输入侧整流器的交流侧相连接；输入侧整流器的直流侧与可控调节器的直流侧相连接，可控调节器的交流输出与整流机组的输入侧相连接，整流机组的直流输出经输出侧接触器KM2接于被测试负载的两端。
本发明的可控直流电源，包括缓冲接触器KM1和缓冲电阻，缓冲接触器与缓冲电阻串联后接于输入侧断路器QF1的两端。
本发明的可控直流电源，所述输入侧整流器由6个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D5以及电容C1组成，6个二极管组成三相桥式不可控整流电路，电容C1的两端接于整流电路的输出端。
本发明的可控直流电源，所述可控调节器由6个IGBT器件V1、V2、V3、V4、V5、V6组成，6个IGBT器件组成三相桥式全控整流电路。
本发明的可控直流电源的控制方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：
a).电流和电压检测，检测整流机组输出侧的直流电压、直流电流以及输入侧交流电网的交流电流；
b).开路模式控制，被测试负载处于开路模式时，可控直流电源工作于电压源方式，以整流机组的输出直流电压为控制目标，实时调节6个IGBT器件V1、V2、V3、V4、V5、V6组成的可控调节器的输出；
c).短路模式控制，被试负载处于短路模式时，可控直流电源工作于电流源方式，以整流机组的输出直流电流为控制目标，实时调节V1～V6组成的可控调节器的输出；
d).开路与短路切换控制，被试负载处于开路与短路相互之间切换时，可控调节器会分别以整流机组的输出直流电压和输出直流电流为控制目标进行计算，自动选择减小的控制指令进行闭环调节，防止试验电源出现失控的状况。
本发明的可控直流电源的控制方法，步骤c)中：为了提高电流源中电流闭环的响应速度，将所需要的直流电流折算到整流机组的交流输入侧，计算出V1～V6组成的可控调节器输出电流，可控调节器输出电流以其本身的输出电流为目标进行电流闭环控制，可以提升响应速度，迅速跟踪给定的试验电流指令；此种控制方式下配合以整流机组输出直流电流检测，对可控调节器的电流指令目标进行适当的修正，消除由于计算检测环节导致的误差，在提高响应速度的基础上保证控制精度。
本发明的有益效果是：本发明的可控直流电源由输入侧整流器、可控调节器、整流机组组成，交流电网的输入依次经输入侧隔离开关、输入侧断路器接于输入侧整流器的交流输出端，输入侧整流器的直流输出与可控调节器的直流输入端相连接，可控调节器的交流输出接于整流机组上，整流机组的输出经输出侧接触器后接于被测试负载的两端，工作时，通过对可控调节器中6个IGBT器件V1～V6的通断状态进行控制，实现了根据被测试负载处于开路、短路或两者之间的切换状态，来选取可控直流电源工作于电压源、电流源，或者以输出的电流和电压为控制目标的工作模式，以实现对被测试负载的测试，具有结构简单、制造成本低、总体体积小、维修方便的优点。
附图说明
图1为本发明的可控直流电源的电路原理图。
图中：1输入侧隔离开关QS1，2输入侧断路器QF1，3缓冲接触器KM1，4输入侧整流器，5可控调节器，6整流机组，7输出侧接触器KM2，8 被测试负载，10缓冲电阻。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，给出了本发明的可控直流电源的电路原理图，其由输入侧隔离开关QS1、输入侧断路器QF1、缓冲接触器KM1、输入侧整流器4、可控调节器5、整流机组6、输出侧接触器KM2、被测试负载8 以及缓冲电阻10组成，输入侧隔离开关QS1的首端接于交流电网上，输入侧隔离开关QS1的末端接于输入侧断路器QF1的首端，输入侧断路器QF1的末端接于输入侧整流器4的交流输入端上。缓冲接触器KM1与缓冲电阻10串联后与输入侧断路器QF1相并联，电路工作时，输入侧隔离开关QS1、缓冲接触器KM1先闭合，交流电网经缓冲电阻10和缓冲接触器KM1对后方电路进行充电，充电结束后，缓冲接触器KM1断开，输入侧断路器QF1闭合，可控直流电源处于工作状态，交流电网经输入侧隔离开关QS1和输入侧断路器QF1进行供电。
输入侧整流器4的直流输出与可控调节器5的直流输入相连接，可控调节器5的交流输出与整流机组6的交流输入相连接，整流机组6直流输出的正极与输出侧接触器KM2的首端相连接，输出侧接触器KM2的末端与被测试负载8 的一端相连接，被测试负载8 的另一端接于整流机组6直流输出的负极上。
所示的输入侧整流器4由6个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D5以及电容C1组成，6个二极管组成三相桥式不可控整流电路，电容C1的两端接于整流电路的输出端。可控调节器5由6个IGBT器件V1、V2、V3、V4、V5、V6组成，6个IGBT器件组成三相桥式全控整流电路。
本发明采取的控制方式是根据负载的工作状态，自动调节可控直流电源的工作方式，使其工作于电压源方式、电流源方式及两者之间的切换方式。本发明的可控直流电源在对直流断路器、接触器、隔离开关、接触轨（接触线）、受电弓（集电靴）等进行测试时，被试负载存在开路、短路以及两者之间的切换三种模式，对应的可控直流电源也存在电压源、电流源以及两者之间切换的三种工作方式，具体通过以下步骤来实现：
a).电流和电压检测，检测整流机组输出侧的直流电压、直流电流以及输入侧交流电网的交流电流；
b).开路模式控制，被测试负载处于开路模式时，可控直流电源工作于电压源方式，以整流机组的输出直流电压为控制目标，实时调节6个IGBT器件V1、V2、V3、V4、V5、V6组成的可控调节器的输出；
c).短路模式控制，被试负载处于短路模式时，可控直流电源工作于电流源方式，以整流机组的输出直流电流为控制目标，实时调节V1～V6组成的可控调节器的输出；
该步骤中，为了提高电流源中电流闭环的响应速度，将所需要的直流电流折算到整流机组的交流输入侧，计算出V1～V6组成的可控调节器输出电流，可控调节器输出电流以其本身的输出电流为目标进行电流闭环控制，可以提升响应速度，迅速跟踪给定的试验电流指令；此种控制方式下配合以整流机组输出直流电流检测，对可控调节器的电流指令目标进行适当的修正，消除由于计算检测环节导致的误差，在提高响应速度的基础上保证控制精度。
d).开路与短路切换控制，被试负载处于开路与短路相互之间切换时，可控调节器会分别以整流机组的输出直流电压和输出直流电流为控制目标进行计算，自动选择减小的控制指令进行闭环调节，防止试验电源出现失控的状况。

Claims (4)

1.一种可控直流电源的控制方法，可控直流电源包括输入侧隔离开关QS1（1）、输入侧断路器QF1（2）、输入侧整流器（4）、可控调节器（5）和整流机组（6）；输入侧隔离开关QS1的首端与交流电网相连接，末端与输入侧断路器QF1的首端相连接，输入侧断路器QF1的末端与输入侧整流器（4）的交流侧相连接；输入侧整流器的直流侧与可控调节器（5）的直流侧相连接，可控调节器的交流输出与整流机组（6）的输入侧相连接，整流机组的直流输出经输出侧接触器KM2（7）接于被测试负载（8 ）的两端；
所述可控调节器（5）由6个IGBT器件V1、V2、V3、V4、V5、V6组成，6个IGBT器件组成三相桥式全控整流电路；
其特征在于，可控直流电源的控制方法通过以下步骤来实现：
a).电流和电压检测，检测整流机组输出侧的直流电压、直流电流以及输入侧交流电网的交流电流；
b).开路模式控制，被测试负载处于开路模式时，可控直流电源工作于电压源方式，以整流机组的输出直流电压为控制目标，实时调节6个IGBT器件V1、V2、V3、V4、V5、V6组成的可控调节器的输出；
c).短路模式控制，被测试负载处于短路模式时，可控直流电源工作于电流源方式，以整流机组的输出直流电流为控制目标，实时调节V1～V6组成的可控调节器的输出；
d).开路与短路切换控制，被测试负载处于开路与短路相互之间切换时，可控调节器会分别以整流机组的输出直流电压和输出直流电流为控制目标进行计算，自动选择减小整流机组的输出直流电压和输出直流电流的控制指令进行闭环调节，防止可控直流电源出现失控的状况。
2.根据权利要求1所述的可控直流电源的控制方法，其特征在于：步骤c)中：为了提高电流源中电流闭环的响应速度，将所需要的直流电流折算到整流机组的交流输入侧，计算出V1～V6组成的可控调节器输出电流，可控调节器输出电流以其本身的输出电流为目标进行电流闭环控制，可以提升响应速度，迅速跟踪可控调节器的电流指令目标；此种控制方式下配合以整流机组输出直流电流检测，对可控调节器的电流指令目标进行适当的修正，消除由于计算检测环节导致的误差，在提高响应速度的基础上保证控制精度。
3.根据权利要求1所述的可控直流电源的控制方法，其特征在于：包括缓冲接触器KM1（3）和缓冲电阻（10），缓冲接触器与缓冲电阻串联后接于输入侧断路器QF1（2）的两端。
4.根据权利要求1所述的可控直流电源的控制方法，其特征在于：所述输入侧整流器（4）由6个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D5以及电容C1组成，6个二极管组成三相桥式不可控整流电路，电容C1的两端接于三相桥式不可控整流电路的输出端。
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