CN111800041A - 一种恒功率灭磁装置、方法、存储介质及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种恒功率灭磁装置、方法、存储介质及终端设备,包括励磁绕组、励磁电路和灭磁电路,灭磁电路包括灭磁开关、整流器、电流检测单元和控制驱动单元,灭磁开关的第一端分别与电流检测单元和励磁绕组的第一端连接,灭磁开关的第二端与整流器连接,控制驱动单元还与整流器连接,整流器还与励磁绕组的第二端连接,通过电流检测单元检测获得灭磁电路中的灭磁电流,控制驱动单元根据灭磁电流控制整流器产生电压源的输出反向电压施加在励磁绕组的两端,保证在灭磁过程中励磁绕组不产生过电压,使得该恒功率灭磁装置灭磁安全可靠又能实现快速灭磁,缩短灭磁的时间以及提高灭磁效率;解决了现有对于电机灭磁的速度低、安全性低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电机灭磁技术领域,尤其涉及一种恒功率灭磁装置、方法、存储介质及终端设备。
背景技术
灭磁是同步电机励磁系统的重要功能之一。在电机正常运行时,由励磁系统的整流装置经灭磁开关向发电机转子提供励磁电流;在电机正常停机或事故停机时,由灭磁开关切断励磁电源,同时灭磁开关打开接入灭磁电路,释放励磁绕组储能。但由于电机的直流励磁绕组通常具有大电感特性,要迅速转移或消灭其中的能量较为困难,且要保证直流励磁绕组两端电压不能超过规定最大过电压。在保证电机安全工作的前提下,灭磁装置可以应对不同的恶劣工况,快速可靠地转移或消耗存储在直流励磁绕组中的能量。
现有电机中的灭磁过程中灭磁速度和安全性不能同时保证,导致灭磁速度低,灭磁时间长,存在损坏电机的风险,此情况需要定期对电机进行维护。
发明内容
本发明实施例提供了一种恒功率灭磁装置、方法、存储介质及终端设备,用于解决现有对于电机灭磁的速度低、安全性低的技术问题。
为了实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
一种恒功率灭磁装置,包括励磁绕组和与所述励磁绕组并联连接的励磁电路,所述恒功率灭磁装置还包括与所述励磁绕组并联连接的灭磁电路,所述灭磁电路包括灭磁开关、整流器、电流检测单元以及与所述电流检测单元连接的控制驱动单元,所述灭磁开关的第一端分别与所述电流检测单元和所述励磁绕组的第一端连接,所述灭磁开关的第二端与所述整流器连接,所述控制驱动单元还与所述整流器连接,所述整流器还与所述励磁绕组的第二端连接;
所述电流检测单元,用于检测所述灭磁电路的灭磁电流并将所述灭磁电流输送至所述控制驱动单元中;
所述控制驱动单元,用于根据所述灭磁电流驱动所述整流器输出反向电压施加在所述励磁绕组上。
优选地,所述控制驱动单元用于控制所述整流器中电力电子器件的触发导通或截止的时间,控制所述整流器输出的反向电压大小。
优选地,所述灭磁电路还包括定向元器件,所述定向元器件的第一端与所述励磁绕组的第一端连接,所述定向元器件的第二端与所述灭磁开关的第一端连接。
优选地,所述定向元器件为二极管。
优选地,所述励磁电路用于给所述励磁绕组提供励磁电流,所述励磁电路包括与所述励磁绕组第一端连接的励磁开关和与所述励磁开关串联连接的励磁电源,所述励磁电源还与所述励磁绕组的第二端连接。
本发明还提供一种恒功率灭磁方法,基于上述所述的恒功率灭磁装置的恒功率灭磁方法包括以下步骤:
励磁开关断开、灭磁开关闭合,灭磁电路工作,采用电流检测单元采集所述灭磁电路的灭磁电流,以灭磁电流作为参考信号;
将所述参考信号输送至控制驱动单元上驱动整流器根据反向电压关系式产生电压源,所述电压源输出反向电压并施加在励磁绕组两端上,实现灭磁。
优选地,所述反向电压关系式为:uS(t)=Pmax/iL(t),式中,us(t)为反向电压,Pmax为恒功率灭磁装置的最大功率,iL(t)为灭磁电流。
本发明还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机存储介质用于存储计算机指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述所述的恒功率灭磁方法。
本发明还提供一种计算机程序,其特征在于,包括在程序代码,当所述计算机程序在计算机上运行时,所述程序代码用于执行上述所述的恒功率灭磁方法。
本发明还提供一种终端设备,包括处理器以及存储器;
所述存储器,用于存储程序代码,并将所述程序代码传输给所述处理器;
所述处理器,用于根据所述程序代码中的指令执行上述所述的恒功率灭磁方法。
从以上技术方案可以看出,本发明实施例具有以下优点:
1.该恒功率灭磁装置通过电流检测单元检测获得灭磁电路中的灭磁电流,控制驱动单元根据灭磁电流控制整流器产生电压源的输出反向电压施加在励磁绕组的两端,保证在灭磁过程中励磁绕组不产生过电压,使得该恒功率灭磁装置灭磁安全可靠又能实现快速灭磁,缩短灭磁的时间以及提高灭磁效率;解决了现有对于电机灭磁的速度低、安全性低的技术问题。
2.该恒功率灭磁方法通过恒功率灭磁装置的灭磁电路工作,电流检测单元检测获得灭磁电路中的灭磁电流,控制驱动单元根据灭磁电流控制整流器产生电压源,控制驱动单元控制电压源根据反向电压关系式的输出反向电压施加在励磁绕组的两端,保证在灭磁过程中励磁绕组不产生过电压,又可以快速灭磁,解决了现有对于电机灭磁的速度低、安全性低的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所述的恒功率灭磁装置的框架图。
图2为本发明实施例所述的恒功率灭磁方法的步骤流程图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
目前大型电机的主要灭磁方式有灭磁开关灭磁和逆变灭磁;对于灭磁开关灭磁这种方式是利用灭磁开关(即断路器)开断电流的能力,使流过灭磁开关的电流转移到其他耗能/储能器件中去。其中最常见的形式为大型灭磁开关加灭磁电阻,即正常运行时灭磁电阻不接入励磁电流回路,灭磁时快速地投入灭磁电阻,与转子励磁绕组形成电流通路,将磁场能量转化为灭磁电阻发热。按使用的灭磁电阻材料不同又可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁,简单称为线性灭磁和非线性灭磁。线性灭磁采用线性电阻,简单可靠,使用维护都非常容易,但线性灭磁的缺点是灭磁速度慢、灭磁拖尾严重,而且当考虑最严重工况下灭磁时,有可能产生威胁电机转子绝缘的过电压,严重影响灭磁开关的顺利换流。非线性电阻材料主要有SiC和ZnO,非线性灭磁具有灭磁速度快的优点,但非线性灭磁的缺点是在受潮及久置后其特性容易发生改变,存在老化问题,且单个非线性电阻常常无法满足要求,需要串联或并联多个非线性电阻,随着灭磁次数的增加和使用年限的加长,不同并联支路ZnO阀片的特性将发生变化,其均流/均能特性将越来越差,如果不定期检查,将给电机在较恶劣工况下的灭磁留下隐患,从而大大增加了维护工作量。
对于逆变灭磁,电机正常启停时,利用励磁电源三相全控桥的的逆变工作状态,控制角α由小于90°的整流运行状态,突然改变α大于90°的某一适当角度,此时励磁电流改变极性,以反电势形式加于励磁绕组,使转子电流迅速衰减到零的灭磁过程。这种灭磁方式将电机转子储能迅速地反馈到三相全控桥的交流侧电源中去,不需放电电阻或灭弧栅,是一种简便实用的灭磁方法。由于逆变灭磁时三相全控桥逆变时产生的反电势与其交流侧电源电势成正比,因此反电势的数值受到一定限制,同时为防止“逆变颠覆”而设的最大控制max(或最小逆变角min)的限制,也在一定程度上降低了反电势。所以单独逆变灭磁,受交流电源电压的限制,逆变灭磁时,励磁电流虽直线下降,但逆变时所施加的反电势数值比灭弧栅灭磁方式要小,因此电流衰减率较小,灭磁时间相对较长,但过电压倍数也很低,使得逆变灭磁具有无触点、不燃弧、不产生大量热量,因而灭磁可靠。
本申请实施例提供了一种恒功率灭磁装置、方法、存储介质及终端设备,通过给励磁绕组两端施加可调节的反向电压源,使得该恒功率灭磁装置具有灭磁速度快、控制简单、安全可靠等优点,用于解决了现有对于电机灭磁的速度低、安全性低的技术问题。在本实施例中,该恒功率灭磁装置、方法、存储介质及终端设备应用在电机上作为案例进行说明。
实施例一:
图1为本发明实施例所述的恒功率灭磁装置的框架图。
如图1所示,本发明实施例提供了一种恒功率灭磁装置,包括励磁绕组10和与励磁绕组10并联连接的励磁电路20和灭磁电路30,灭磁电路30包括灭磁开关31、整流器32、电流检测单元33以及与电流检测单元33连接的控制驱动单元34,灭磁开关31的第一端分别与电流检测单元33和励磁绕组10的第一端连接,灭磁开关31的第二端与整流器32连接,控制驱动单元34还与整流器32连接,整流器32还与励磁绕组10的第二端连接;
电流检测单元33,用于检测灭磁电路30的灭磁电流并将灭磁电流输送至控制驱动单元34中;
控制驱动单元34,用于根据灭磁电流驱动整流器32输出反向电压施加在励磁绕组10上。
在本发明实施例中,电流检测单元33的第一端串联电流互感器101与励磁绕组10相连,电流检测单元33的第二端与控制驱动单元34连接,控制驱动单元34与整流器32连接。电流检测单元33检测灭磁电路30的灭磁电流,以灭磁电流作为参考信号并参考信号输入到控制驱动单元34中,由控制驱动单元34控制和驱动整流器32产生一个电压源,电压源输出的反向电压施加到励磁绕组10的两端。当施加的反向电压和灭磁电路的灭磁电流满足反向电压关系式时,保证在灭磁过程中励磁绕组10不产生过电压,进一步确保需要灭磁的电力设备不会被损害,使得该恒功率灭磁装置灭磁安全可靠又能实现快速灭磁,缩短灭磁的时间以及提高灭磁效率。
在本发明的实施例中,灭磁电路30的整流器32交流侧接入与励磁电路形成独立的交流回馈电路,交流回馈电路的设计利于灵活选择交流电压,提高该恒功率灭磁装置灭磁速度。其中,交流电压高则经过整流器32之后的直流电压也高,使得整流器32能够提供更高的反向电压,从而使该恒功率灭磁装置的灭磁速度更快。
本发明提供的一种恒功率灭磁装置通过电流检测单元检测获得灭磁电路中的灭磁电流,控制驱动单元根据灭磁电流控制整流器产生电压源的输出反向电压施加在励磁绕组的两端,保证在灭磁过程中励磁绕组不产生过电压,使得该恒功率灭磁装置灭磁安全可靠又能实现快速灭磁,缩短灭磁的时间以及提高灭磁效率;解决了现有对于电机灭磁的速度低、安全性低的技术问题。
本发明提供的一种恒功率灭磁装置中的励磁电路和灭磁电路是独立设计,简化了设计要求,有利于提高励磁电路中的电流精度,同时降低了对励磁电路的功率器件和控制算法的要求,使得该恒功率灭磁装置在灭磁过程中不需要进行闭环电流控制,对电压精度要求不高,实现起来简单可靠。此外,本发明的恒功率灭磁装置可以通过独立的变压器接入交流电网,可以提高交流电压进而提高灭磁速度。
在本发明的一个实施例中,控制驱动单元34用于控制整流器32中电力电子器件的触发导通或截止的时间,控制整流器32输出的反向电压大小。
需要说明的是,控制驱动单元34根据电流检测单元33传送的灭磁电流控制整流器32中的电力电子器件的触发导通或截止的时间,从而控制整流器32输出反向电压的大小,实现灭磁电路30中整流器32输出的反向电压能够灵活调节,实现该恒功率灭磁装置的反向电压可控,能够保证灭磁时励磁绕组两端不产生过电压,该恒功率灭磁装置的灭磁电路30中反向电压可以跟随灭磁电流变化,实现恒功率灭磁。
在本发明的一个实施例中,灭磁电路30还包括定向元器件35,定向元器件35的第一端与励磁绕组10的第一端连接,定向元器件35的第二端与灭磁开关31的第一端连接。其中,定向元器件35优先选为二极管。
需要说明的是,该恒功率灭磁装置中的定向元器件35能够达到不影响励磁电路20中励磁电源的接入和励磁绕组10的再励磁过程的目的。
在本发明的一个实施例中,励磁电路20用于给励磁绕组10提供励磁电流,励磁电路20包括与励磁绕组10第一端连接的励磁开关21和与励磁开关21串联连接的励磁电源22,励磁电源22还与励磁绕组10的第二端连接。
需要说明的是,电机正常工作时,励磁开关21闭合、灭磁开关31断开,励磁电源22通过励磁电路20为电机的励磁绕组10提供励磁电流。当电机需要灭磁时,励磁开关21断开、灭磁开关31闭合,灭磁电路30工作,此时电流检测单元33采集灭磁电路30中的灭磁电流,以该灭磁电流作为参考信号,将参考信号输入到控制驱动单元34中,由控制驱动单元34控制、驱动整流器32产生反向的电压源,电压源输出反向电压施加在励磁绕组10的两端,当反向电压和灭磁流满足反向电压关系式时,能够保证励磁绕组10两端电压不会过大,且能够实现快速灭磁。
实施例二:
图2为本发明实施例所述的恒功率灭磁方法的步骤流程图。
如图2所示,本发明实施例还提供一种恒功率灭磁方法,基于实施例一的恒功率灭磁装置的恒功率灭磁方法包括以下步骤:
S1.励磁开关断开、灭磁开关闭合,灭磁电路工作,采用电流检测单元采集所述灭磁电路的灭磁电流,以灭磁电流作为参考信号;
S2.将参考信号输送至控制驱动单元上驱动整流器根据反向电压关系式产生电压源,电压源输出反向电压并施加在励磁绕组两端上,实现灭磁。
在本发明实施例中,反向电压关系式为:uS(t)=Pmax/iL(t),式中,us(t)为反向电压,Pmax为恒功率灭磁装置的最大功率,iL(t)为灭磁电流。
需要说明的是,灭磁过程中,为了使灭磁时间尽可能缩短,可按该恒功率灭磁装置允许的最大功率下进行灭磁。uS(t)<umax,umax为励磁绕组能够承受的最大电压。
当电机需要灭磁时,励磁开关21断开、灭磁开关31闭合,灭磁电路30工作,此时电流检测单元33采集灭磁电路30中的灭磁电流,以该灭磁电流作为参考信号,将参考信号输入到控制驱动单元34中,由控制驱动单元34控制、驱动整流器32产生反向的电压源,电压源输出反向电压施加在励磁绕组10的两端,当反向电压和灭磁流满足反向电压关系式时,能够保证励磁绕组10两端电压不会过大,且能够实现快速灭磁。
本发明提供的一种恒功率灭磁方法通过恒功率灭磁装置的灭磁电路工作,电流检测单元检测获得灭磁电路中的灭磁电流,控制驱动单元根据灭磁电流控制整流器产生电压源,控制驱动单元控制电压源根据反向电压关系式的输出反向电压施加在励磁绕组的两端,保证在灭磁过程中励磁绕组不产生过电压,又可以快速灭磁,解决了现有对于电机灭磁的速度低、安全性低的技术问题。
实施例三:
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质,计算机存储介质用于存储计算机指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述的恒功率灭磁方法。
实施例四:
本发明实施例提供了一种计算机程序,包括在程序代码,当计算机程序在计算机上运行时,程序代码用于执行上述的恒功率灭磁方法。
实施例五:
本发明实施例提供了一种终端设备,包括处理器以及存储器;
存储器,用于存储程序代码,并将程序代码传输给处理器;
处理器,用于根据程序代码中的指令执行上述的恒功率灭磁方法。
需要说明的是,处理器用于根据所程序代码中的指令执行上述的一种恒功率灭磁方法实施例中的步骤。或者,处理器执行计算机程序时实现上述各系统/装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性的,计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元,一个或者多个模块/单元被存储在存储器中,并由处理器执行,以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。
终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备可包括,但不仅限于,处理器、存储器。本领域技术人员可以理解,并不构成对终端设备的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以是终端设备的内部存储单元,例如终端设备的硬盘或内存。存储器也可以是终端设备的外部存储设备,例如终端设备上配备的插接式硬盘,智能存储卡(SmartMedia Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种恒功率灭磁装置,包括励磁绕组和与所述励磁绕组并联连接的励磁电路,其特征在于,所述恒功率灭磁装置还包括与所述励磁绕组并联连接的灭磁电路,所述灭磁电路包括灭磁开关、整流器、电流检测单元以及与所述电流检测单元连接的控制驱动单元,所述灭磁开关的第一端分别与所述电流检测单元和所述励磁绕组的第一端连接,所述灭磁开关的第二端与所述整流器连接,所述控制驱动单元还与所述整流器连接,所述整流器还与所述励磁绕组的第二端连接;
所述电流检测单元,用于检测所述灭磁电路的灭磁电流并将所述灭磁电流输送至所述控制驱动单元中;
所述控制驱动单元,用于根据所述灭磁电流驱动所述整流器输出反向电压施加在所述励磁绕组上。
2.根据权利要求1所述的恒功率灭磁装置,其特征在于,所述控制驱动单元用于控制所述整流器中电力电子器件的触发导通或截止的时间,控制所述整流器输出的反向电压大小。
3.根据权利要求1所述的恒功率灭磁装置,其特征在于,所述灭磁电路还包括定向元器件,所述定向元器件的第一端与所述励磁绕组的第一端连接,所述定向元器件的第二端与所述灭磁开关的第一端连接。
4.根据权利要求3所述的恒功率灭磁装置,其特征在于,所述定向元器件为二极管。
5.根据权利要求1所述的恒功率灭磁装置,其特征在于,所述励磁电路用于给所述励磁绕组提供励磁电流,所述励磁电路包括与所述励磁绕组第一端连接的励磁开关和与所述励磁开关串联连接的励磁电源,所述励磁电源还与所述励磁绕组的第二端连接。
6.一种恒功率灭磁方法,其特征在于,基于如权利要求1-5任意一项所述的恒功率灭磁装置的恒功率灭磁方法包括以下步骤:
励磁开关断开、灭磁开关闭合,灭磁电路工作,采用电流检测单元采集所述灭磁电路的灭磁电流,以灭磁电流作为参考信号;
将所述参考信号输送至控制驱动单元上驱动整流器根据反向电压关系式产生电压源,所述电压源输出反向电压并施加在励磁绕组两端上,实现灭磁。
7.根据权利要求6所述的恒功率灭磁方法,其特征在于,所述反向电压关系式为:uS(t)=Pmax/iL(t),式中,us(t)为反向电压,Pmax为恒功率灭磁装置的最大功率,iL(t)为灭磁电流。
8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质用于存储计算机指令,当其在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求6所述的恒功率灭磁方法。
9.一种计算机程序,其特征在于,包括在程序代码,当所述计算机程序在计算机上运行时,所述程序代码用于执行如权利要求6所述的恒功率灭磁方法。
10.一种终端设备,其特征在于,包括处理器以及存储器;
所述存储器,用于存储程序代码,并将所述程序代码传输给所述处理器;
所述处理器,用于根据所述程序代码中的指令执行如权利要求6所述的恒功率灭磁方法。
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