CN1309428A

CN1309428A - 励磁功率柜智能化均流方法

Info

Publication number: CN1309428A
Application number: CN 00114069
Authority: CN
Inventors: 李孔潮; 竺厥衫; 秦汉军
Original assignee: QINGTIAN ELECTRIC CONTROL INDUSTRY Co LTD GUANGZHOU
Current assignee: QINGTIAN ELECTRIC CONTROL INDUSTRY Co LTD GUANGZHOU
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-22

Abstract

本发明涉及一种励磁功率柜智能化均流方法,属应用电子技术领域。该方法是利用微处理器自动检测投入运行的励磁功率柜并联晶闸管整流桥支路数n,并对晶闸管触发脉冲进行循环控制,使每个支路只导通一个循环周期的1/n,每个支路输流导通的时间为一个阳极电压周期。该方法使并联支路结线简单,结构简化,制造安装方便,节约成本,而均流系数可达97%。

Description

励磁功率柜智能化均流方法

一种励磁功率柜智能化均流方法，属应用电子技术领域。

现代同步发电机已普遍使用静止励磁方式，即采用晶闸管整流器的静止励磁系统。大、中型机组励磁功率柜不可避免采用整流桥并联运行，整流桥间的均流问题是现代励磁系统的一大难题。传统采用的均流方法有：1、平衡电抗器均流；2、长线均流(利用交流进线本身电感和电阻)；3、选择特性相近的元件并联。这些均流方法一方面增加了设备的投资和施工的难度，另一方面达不到理想的均流效果，均流系数一般为85％左右。

本发明的目的是提供一种采用微处理器控制晶闸管触发脉冲的平均值均流的方法。采用这种方法，可使均流系数大于或等于97％，适用于励磁功率柜整流桥并联运行，也适用于其它使用场合的并联整流桥。

本智能化均流方法是以这样的方法实现的，利用微处理器自动检测投入运行的整流桥并联支路数n，并对晶闸管触发脉冲进行循环控制，使每个支路只导通一个循环周期的1/n，每个支路轮流导通的时间为一个阳极电压周期。鉴于中、大型机组励磁线圈为大电感，时间常数一般大于3秒，在一个循环周期内(如4支路80ms)，励磁电流可以认为是常数，因此每支路的电流是按总励磁电流平均分配的，理论上均流系数为100％。不同支路数并联运行时，各支路电流波形如图1。由图可知，二支路并联时，第一支路电流I₁和第二支路电流I₂为：

I_{1} = I_{2} = {&Integral;}_{0}^{2 T} idt = \frac{1}{2} I

，均流系数为100％。式中，I——总输出电流；T——导通周期。同理，n支路并联时：

I_{n} = {&Integral;}_{0}^{nT} idt = \frac{1}{n} I

I₁＝I₂＝…＝I_n，均流系数也为100％。

为了使支路平稳可靠换流及减小每一支路输出电流有效值，可提前一个或几个脉冲周期(对于全控整流桥一个脉冲周期为60°电角度)触发下一支路，即在重迭时间里有二个支路同时分担负载电流，电流波形如图2所示。对于重迭时间为60°电角度的二并联支路，假设在重迭时间内均流系数为80％，则在一个循环周期内它们的均流系数理论上可达：

K_{1} = \frac{I}{2 \times (\frac{5}{11} I + \frac{1}{11} I \times \frac{1}{2 \times 0.8})} = \frac{1}{2 \times (\frac{5}{11} + \frac{1}{11 \times 2 \times 0.8})} = 97.8 %

式中均流系数

K_{1} = \frac{{ΣI}_{i}}{{nI}_{\max}}

式中，∑I_i——n条并联支路电流的和；I_max——并联支路中电流最大值

本发明的优点是励磁功率柜整流桥并联支路不需要设置均流器件，结线简化，制造安装方便，节约成本，均流系数达到97％，接近理想指标。

图1(a)是本发明并联支路数n＝2时无重迭状态的电压、电流波形图。图中I₁为第一支路电流，I₂为第二支路电流，I为总输出电流。U_a，U_b，U_c为输入三相电压。

图1(b)是本发明并联支路数n＝3时无重迭状态的电流波形图。图中I₁为第一支路电流，I₂为第二支路电流，I₃为第三支路电流，I为总输出电流。

图2(a)是本发明并联支路数n＝2时，重迭60°电角度状态的电压、电流波形图。图中I₁为第一支路电流，I₂为第二支路电流，I为总输出电流。U_a，U_b，U_c为输入三相电压。

图2(b)是本发明并联支路数n＝3时，重迭60°电角度状态的电流波形图。图中I₁为第一支路电流，I₂为第二支路电流，I₃为第三支路电流，I为总输出电流。

图3是本发明实施例中控制电路逻辑原理图。

图4(a)是本发明实施例中并联支路数n＝3时，正常模式的电压、电流波形图。图中I₁为第一支路电流，I₂为第二支路电流，I₃为第三支路电流，I为总输出电流。U_a，U_b，U_c为输入三相电压。

图4(b)是本发明实施例中并联支路数n＝3时，退出I₃支路的电流波形图。

下面参照附图3、附图4对本发明——励磁功率柜智能化均流方法实施作详细说明：

一、主电路与系统组成(图3)：一个自并激励磁系统，三个全控功率整流桥分三柜安装，每桥额定输出电流1500A，额定励磁电流1670A。本系统支路数n＝3，退出一支路能满足所有运行工况，交流侧和直流侧分别通过铜母线相应端直接并联，通过微处理器对触发脉冲控制，达到均流的目的。在每桥直流输出的二个极上均接有霍尔电流传感元件，用于监测整流桥的工作状态。

二、控制电路：调节器及移相触发器与常规励磁系统一样，组成自动电压调节器或磁场电流调节器，完成测量、调节控制及六相脉冲输出等任务。有三套脉冲放大及脉冲变压器板(A01、A02、A03)，分别用于三个功率整流桥的触发控制。该板除具有六相脉冲输入和经放大隔离的六相脉冲输出外还有一个输出禁止端，用于输出脉冲的允许/禁止控制。由微处理器(CPU)为核心的控制电路通过对整流桥的工作状态检测，循环控制A01-A03的输出允许端，达到均流控制的目的。选择开关S1-S3对应于各整流桥的投入/退出选择，CPU根据S1-S3的状态及整流桥检测结果，决定选用相应的脉冲控制程序。整流桥故障检测是通过霍尔元件检测直流输出电流，对直流电流波形进行分析，判断桥臂断流等异常工况，如果整流桥故障，则CPU的控制程序中关闭该桥的输出脉冲，使该桥退出运行。

三、控制程序：三个整流桥有8种运行模式分别对应于8个子程序。正常模式：子程序0，1#、2#、3#桥运行。退一桥模式：子程序1，1#、2#桥运行；子程序2，1#、3#桥运行；子程序4，2#、3#桥运行。退二桥模式：该模式CPU发出限制强励信号给调节器，子程序3，1#桥运行；子程序5，2#桥运行；子程序6，3#桥运行。故障模式：子程序7，发停机信号，三个桥脉冲同时允许输出。设A＝1#桥故障或退出；B＝2#桥故障或退出；C＝3#桥故障或退出。则根据A、B、C的状态，子程序选择如下表：

ABC	000	001	010	011	100	101	110	111
ABC	000	001	010	011	100	101	110	111	子程序号	0	1	2	3	4	5	6	7

退一桥及正常模式的输出波形如图4。

Claims

1.一种励磁功率柜智能化均流方法，其特征是利用微处理器自动检测投入运行的励磁功率柜并联晶闸管整流桥支路数n，根据投入运行支路数对整流桥晶闸管触发脉冲进行智能化控制，即使每个支路只导通一个循环周期的1/n，每个支路的导通时间为一个阳极电压周期。

2.根据权利要求1所述的均流方法，其特征是支路间换流过程的重迭时间以脉冲周期为单位(对于全控整流桥脉冲周期为60°电角度)，可选为0周期、1周期。