CN113067467A - 一种整流系统的控制方法、装置及相关组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种整流系统的控制方法，包括：检测当前控制周期中，整流系统的电网侧是否发生晃电；若否，根据整流系统的当前输出电流值和设定电流值确定当前控制周期对应的触发角，控制整流系统按当前控制周期对应的触发角运行；若是，控制整流系统按固定的目标触发角运行，直至整流系统的电网侧晃电结束，目标触发角为使整流系统的输出电流小于过电流限值的触发角。本申请能够保证在晃电结束瞬间，不会由于触发角过大导致整流系统输出过电流，从而避免大电流对后端设备的冲击，确保整流系统稳定运行，节约成本。本申请还公开了一种整流系统的控制装置、电子设备及计算机可读存储介质，具有以上有益效果。

Description

一种整流系统的控制方法、装置及相关组件

技术领域

本申请涉及电力电子领域，特别涉及一种整流系统的控制方法、装置及相关组件。

背景技术

整流系统为离子膜电解提供了连续、稳定的电源，是氯碱工业连续性生产中至关重要的环节。整流系统在正常运行的过程中，其输出电流和触发角会稳定在一定范围内，且输出电流与电流设定值相等。当晃电发生时，整流系统的输入电压骤降，引起其输出电流降低，为了使输出电流与电流设定值保持一致，控制器会立即增大触发角。然而在晃电结束的瞬间，整流系统的输入电压瞬间恢复，但触发角仍保持较大的值，导致此时整流系统输出过电流，大电流会对电解槽离子膜造成电流冲击，逐步加速离子膜老化，削减离子膜的使用寿命，增加了生产成本。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种整流系统的控制方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，能够保证在晃电结束瞬间，不会由于触发角过大导致整流系统输出过电流，从而避免大电流对后端设备的冲击，确保整流系统稳定运行，节约成本。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种整流系统的控制方法，包括：

检测当前控制周期中，整流系统的电网侧是否发生晃电；

若否，根据所述整流系统的当前输出电流值和设定电流值确定当前控制周期对应的触发角，控制所述整流系统按当前控制周期对应的触发角运行；

若是，控制所述整流系统按固定的目标触发角运行，直至所述整流系统的电网侧晃电结束，所述目标触发角为使所述整流系统的输出电流小于过电流限值的触发角。

优选的，所述检测当前控制周期中，整流系统的电网侧是否发生晃电的过程包括：

检测当前控制周期中，所述整流系统的输出电流变化率是否超过预设值；

若是，判定发生晃电；

若否，判定未发生晃电。

优选的，该控制方法还包括：

当所述整流系统的电网侧未发生晃电，存储当前控制周期对应的触发角及距离当前控制周期最近的n个控制周期对应的触发角，n为正整数。

优选的，所述目标触发角为存储的n+1个所述触发角中的任意一个触发角。

优选的，所述目标触发角为存储的n+1个所述触发角中，距离当前控制周期最远的控制周期对应的触发角。

优选的，该控制方法还包括：

当所述整流系统的电网侧晃电结束，根据所述整流系统的当前输出电流值和设定电流值确定当前控制周期对应的触发角，控制所述整流系统按当前控制周期对应的触发角运行。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种整流系统的控制装置，包括：

检测模块，用于检测在当前控制周期中，整流系统的电网侧是否发生晃电，若否，触发第一控制模块，若否，触发第二控制模块；

所述第一控制模块，用于根据所述整流系统的当前输出电流值和设定电流值确定当前控制周期对应的触发角，控制所述整流系统按当前控制周期对应的触发角运行；

所述第二控制模块，用于控制所述整流系统按固定的目标触发角运行，直至所述整流系统的电网侧晃电结束，所述目标触发角为使所述整流系统的输出电流小于过电流限值的触发角。

优选的，所述检测模块具体用于：

检测当前控制周期中，所述整流系统的输出电流变化率是否超过预设值，若是，判定发生晃电，若否，判定未发生晃电。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任意一项所述的整流系统的控制方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一项所述的整流系统的控制方法的步骤。

本申请提供了一种整流系统的控制方法，当整流系统的电网侧未发生晃电时，通过整流系统的当前输出电流值和设定电流值对整流系统进行反馈控制，当发生晃电时，控制整流系统按固定的目标触发角运行，其中，目标触发角为使整流系统的输出电流小于过电流限值的触发角，从而保证在晃电结束瞬间，不会由于触发角过大导致整流系统输出过电流，从而避免大电流对后端设备的冲击，确保整流系统稳定运行，节约成本。本申请还提供了一种整流系统的控制装置、电子设备及计算机可读存储介质，具有和上述整流系统的控制方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种晃电发生前后，整流系统的输入电压和输出电压的波形示意图；

图2为本申请所提供的一种整流系统的控制方法的步骤流程图；

图3为本申请所提供的一种整流系统的仿真示意图；

图4为本申请所提供的另一种整流系统的仿真示意图；

图5为本申请所提供的一种整流系统的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种整流系统的控制方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，能够保证在晃电结束瞬间，不会由于触发角过大导致整流系统输出过电流，从而避免大电流对后端设备的冲击，确保整流系统稳定运行，节约成本。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

为便于理解本申请的整流系统的控制方法，首先对晃电进行说明。晃电是指供电系统在正常运行中因雷击、对地短路、发电厂故障、大功率设备的投入或切除及其他原因造成的电网电压短时大幅度波动，甚至短时断电的现象。晃电的基本类型共有四种，分别为电压骤降、电压骤升、短时断电、电压闪变。其中，电压骤降是指电压下降至标称电压的10％～90％，且持续时间为10ms至lmin，典型持续时间为10ms～600ms；电压骤升是指电压上升至标称电压110％～180％，且持续时间为10ms至lmin；短时断电是指持续时间在0.5个周波至3s的供电中断；电压闪变是指电压波形包络线呈规则的变化或电压幅值一系列的随机变化，一般表现为人眼对电压波动所引起的照明异常而产生的视觉感受，本申请主要是对电压骤降这一类型的晃电提出的控制方案，参照图1所示，图1为晃电发生前后，整流系统的输入电压和输出电压的波形示意图，其中，Ui表示输入电压，Uo为输出电压。

下面对本申请所提供的整流系统的控制方法进行详细说明。

请参照图2，图2为本申请所提供的一种整流系统的控制方法的步骤流程图，图2中仅示出一个控制周期的控制方法，其他控制周期，同理，该整流系统的控制方法包括：

S101：检测当前控制周期中，整流系统的电网侧是否发生晃电，若否，执行S102，若是，执行S103；

首先需要说明的是，在本实施例中，整流系统的工作状态分为以下四种，分别为初态、瞬态、开环运行状态和闭环稳态，其中，初态是指整流系统的输出电流为0、输出电压为0及触发角为0°时的工作状态，瞬态是指整流系统处于升/降电流的状态，闭环稳态是指整流系统处于反馈控制下，且整流系统的当前输出电流值与设定电流值偏差不大的状态，开环运行是指晃电发生时，整流系统处于固定的触发角运行的状态。具体的，根据整流系统对应的参数，如输出电流、输出电压等，控制整流系统处于上述对应的工作状态。

具体的，在整流系统的运行过程中，检测当前控制周期整流系统的电网侧是否发生晃电，作为一种优选的实施例，可根据整流系统在当前控制周期内的输出电流变化率是否超过预设值来判定整流系统的电网侧是否发生晃电。考虑到本申请主要是针对电压骤降这一类型的晃电，可以理解的是，若整流系统的电网侧发生晃电，由于整流系统的输出电压骤降，导致整流系统的输出电流降低，因此，本实施例中的输出电流变化率具体指在当前控制周期中，整流系统在预设时间段内的输出电流骤降量，其中，预设时间段对应的时间长度小于控制周期对应的时间长度，比如，控制周期可以为1s，预设时间段可以为20ms，预设值具体可以设置为10％，当然，上述参数根据实际工程需要设置，本申请在此不作具体的限定。

具体的，若检测到整流系统的输出电流骤降率超过10％，则判定整流系统的电网侧发生晃电，否则，判定未发生晃电。

S102：根据整流系统的当前输出电流值和设定电流值确定当前控制周期对应的触发角，控制整流系统按当前控制周期对应的触发角运行；

具体的，当晃电未发生时，整流系统正常运行，首先，整流系统处于初态，此时没有输出，然后人工进行升/降电流的操作，整流系统的输出电流没有达到设定电流值时，处于瞬态，当整流系统的输出电流值与设定电流值相等，且触发角保持稳定时，处于闭环稳态。

在当前控制周期内，当整流系统的电网侧未发生晃电时，对整流系统进行反馈控制，根据整流系统的当前输出电流值和设定电流值的偏差调整当前控制周期对应的触发角，使整流系统按当前触发角运行，以使整流系统的当前输出电流值达到设定电流值。可以理解的是，晃电未发生时，触发角不是固定的，是根据当前输出电流值作为反馈量实时调整的。

S103：控制整流系统按固定的目标触发角运行，直至整流系统的电网侧晃电结束，目标触发角为使整流系统的输出电流小于过电流限值的触发角。

可以理解的是，当晃电发生时，整流系统的输入电压会骤降，输出电流会降低，输出电流和设定电流值的偏差会增大，在当前控制周期内，若仍按闭环稳态对整流系统进行控制，整流系统的控制器会瞬间响应输出电流值的骤降，增大触发角，导致晃电结束后，触发角过大，整流系统输出过电流。基于此，若在当前控制周期检测到整流系统的电网侧发生晃电时，本实施例立即将整流系统的当前工作状态切换至开环运行状态，即选择一个固定的触发角对整流系统进行控制，触发角不再根据整流系统的当前输出电流值的变化而变化。

具体的，通过固定的目标触发角对整流系统进行控制，目标触发角为使整流系统的输出电流值小于过电流限值的触发角，从而保证当晃电结束后，不会由于触发角过大，而导致整流系统输出过电流的情况发生，从而避免大电流对电解槽离子膜造成电流冲击，避免加速离子膜老化、削减离子膜的使用寿命，节约成本。

可见，本实施例中，当整流系统的电网侧未发生晃电时，通过整流系统的当前输出电流值和设定电流值对整流系统进行反馈控制，当发生晃电时，控制整流系统按固定的目标触发角运行，其中，目标触发角为使整流系统的输出电流小于过电流限值的触发角，从而保证在晃电结束瞬间，不会由于触发角过大导致整流系统输出过电流，从而避免大电流对后端设备的冲击，确保整流系统稳定运行，节约成本。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，该控制方法还包括：

当整流系统的电网侧未发生晃电，存储当前控制周期对应的触发角及距离当前控制周期最近的n个控制周期对应的触发角，n为正整数。

作为一种优选的实施例，目标触发角为存储的n+1个触发角中的任意一个触发角。

作为一种优选的实施例，目标触发角为存储的n+1个触发角中，距离当前控制周期最远的控制周期对应的触发角。

具体的，当整流系统的电网侧未发生晃电，整流系统工作在闭环稳态时，对当前控制周期对应的触发角及距离当前控制周期最近的n个控制周期对应的触发角进行存储，具体的，n可以选择10，即控制器在运行的过程中一直存储最新的10个控制周期对应的触发角。

当然，n的值可以根据实际工程需要进行选择，本申请在此不作具体的限定。

为了便于晃电结束后，整流系统快速恢复正常运行，可以从上述存储的触发角中选择一个触发角作为目标触发角。进一步的，考虑到晃电发生时，控制器会迅速反应，增大触发角，因此，晃电发生时的当前控制周期对应的触发角已经偏大了，作为一种优选的实施例，选择存储的第一个控制周期对应的触发角作为目标触发角，第一个控制周期即距离当前控制周期最远的控制周期，以避免选择的触发角过大，同时还可以保证锁定该触发角对整流系统进行控制，当晃电结束后，整流系统可以快速恢复正常运行。

作为一种优选的实施例，该控制方法还包括：

当整流系统的电网侧晃电结束，根据整流系统的当前输出电流值和设定电流值确定当前控制周期对应的触发角，控制整流系统按当前控制周期对应的触发角运行。

具体的，当检测到晃电结束，将整流系统的工作状态切换至闭环稳态。由于选择闭环稳态时存储的第一个控制周期对应的触发角作为目标触发角，因此，当晃电结束后，可以平滑过渡到闭环稳态，保证整流系统的稳定运行。

针对本申请提出的整流系统的控制方法，使用MATLAB进行了仿真实验，仿真模型分为两大部分，第一部分为三相交流电仿真模型，采用两个阶跃信号叠加并与三相交流电源模块相乘，模拟晃电现象，第二部分为可控硅整流器的输出仿真模型，包含采样滤波处理和PI运算。仿真的基本条件为：三相交流电每相的峰值为311V，负载阻值为0.03138Ω，整流系统的电流设定值为14.85kA，PI参数可根据需要设置，本次设置K_p＝0.03，K_i＝0.001。当系统处于闭环运行状态时，直流输出电流约为14.85kA，直流输出电压约为470V，触发角为13°。

设定整流系统在30s时产生晃电，三相交流电压骤降50％，且持续时间为0.5s。

未加入本申请的控制方案的仿真结果如图3所示，从上至下的曲线依次为：整流系统的交流输入波形及整流系统的实际输出波形。由图3可知，当有晃电发生时，整流系统的交流输入骤降，输出电流也随之降低。在晃电结束的瞬间，整流系统的交流输入瞬间恢复，但是由于此时的触发角过大，导致输出电流瞬间达到15.18kA，出现过电流的情况。

加入本申请的控制方案的仿真结果如图4所示，从上至下的曲线依次为：整流系统的交流输入波形、整流系统的实际输出波形，由图4可知，在晃电结束的瞬间，整流系统的输出电流与晃电前的输出保持一致，未出现过电流的情况。

请参照图5，图5为本申请所提供的一种整流系统的控制装置的结构示意图，该整流系统的控制装置包括：

检测模块1，用于检测在当前控制周期中，整流系统的电网侧是否发生晃电，若否，触发第一控制模块2，若否，触发第二控制模块3；

第一控制模块2，用于根据整流系统的当前输出电流值和设定电流值确定当前控制周期对应的触发角，控制整流系统按当前控制周期对应的触发角运行；

第二控制模块3，用于控制整流系统按固定的目标触发角运行，直至整流系统的电网侧晃电结束，目标触发角为使整流系统的输出电流小于过电流限值的触发角。

可见，本实施例中，当整流系统的电网侧未发生晃电时，通过整流系统的当前输出电流值和设定电流值对整流系统进行反馈控制，当发生晃电时，控制整流系统按固定的目标触发角运行，其中，目标触发角为使整流系统的输出电流小于过电流限值的触发角，从而保证在晃电结束瞬间，不会由于触发角过大导致整流系统输出过电流，从而避免大电流对后端设备的冲击，确保整流系统稳定运行，节约成本。

作为一种优选的实施例，检测模块1具体用于：

检测当前控制周期中，整流系统的输出电流变化率是否超过预设值，若是，判定发生晃电，若否，判定未发生晃电。

作为一种优选的实施例，该控制装置还包括：

存储模块，用于当整流系统的电网侧未发生晃电，存储当前控制周期对应的触发角及距离当前控制周期最近的n个控制周期对应的触发角，n为正整数。

作为一种优选的实施例，目标触发角为存储的n+1个触发角中的任意一个触发角。

作为一种优选的实施例，目标触发角为存储的n+1个触发角中，距离当前控制周期最远的控制周期对应的触发角。

作为一种优选的实施例，第二控制模块3还用于：

当整流系统的电网侧晃电结束，触发第一控制模块2。

另一方面，本申请还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上文任意一个实施例所描述的整流系统的控制方法的步骤。

对于本申请所提供的电子设备的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本申请所提供的电子设备具有和上述整流系统的控制方法相同的有益效果。

另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文任意一个实施例所描述的整流系统的控制方法的步骤。

对于本申请所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

本申请所提供的计算机可读存储介质具有和上述整流系统的控制方法相同的有益效果。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种整流系统的控制方法，其特征在于，包括：

检测当前控制周期中，整流系统的电网侧是否发生晃电；

若否，根据所述整流系统的当前输出电流值和设定电流值确定当前控制周期对应的触发角，控制所述整流系统按当前控制周期对应的触发角运行；

若是，控制所述整流系统按固定的目标触发角运行，直至所述整流系统的电网侧晃电结束，所述目标触发角为使所述整流系统的输出电流小于过电流限值的触发角。

2.根据权利要求1所述的整流系统的控制方法，其特征在于，所述检测当前控制周期中，整流系统的电网侧是否发生晃电的过程包括：

检测当前控制周期中，所述整流系统的输出电流变化率是否超过预设值；

若是，判定发生晃电；

若否，判定未发生晃电。

3.根据权利要求1所述的整流系统的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括：

当所述整流系统的电网侧未发生晃电，存储当前控制周期对应的触发角及距离当前控制周期最近的n个控制周期对应的触发角，n为正整数。

4.根据权利要求3所述的整流系统的控制方法，其特征在于，所述目标触发角为存储的n+1个所述触发角中的任意一个触发角。

5.根据权利要求4所述的整流系统的控制方法，其特征在于，所述目标触发角为存储的n+1个所述触发角中，距离当前控制周期最远的控制周期对应的触发角。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的整流系统的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括：

当所述整流系统的电网侧晃电结束，根据所述整流系统的当前输出电流值和设定电流值确定当前控制周期对应的触发角，控制所述整流系统按当前控制周期对应的触发角运行。

7.一种整流系统的控制装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测在当前控制周期中，整流系统的电网侧是否发生晃电，若否，触发第一控制模块，若否，触发第二控制模块；

所述第一控制模块，用于根据所述整流系统的当前输出电流值和设定电流值确定当前控制周期对应的触发角，控制所述整流系统按当前控制周期对应的触发角运行；

所述第二控制模块，用于控制所述整流系统按固定的目标触发角运行，直至所述整流系统的电网侧晃电结束，所述目标触发角为使所述整流系统的输出电流小于过电流限值的触发角。

8.根据权利要求7所述的整流系统的控制装置，其特征在于，所述检测模块具体用于：

检测当前控制周期中，所述整流系统的输出电流变化率是否超过预设值，若是，判定发生晃电，若否，判定未发生晃电。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任意一项所述的整流系统的控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的整流系统的控制方法的步骤。

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