CN1445902A

CN1445902A - 并列运行变流功率柜自动均流调节器

Info

Publication number: CN1445902A
Application number: CN 02152084
Authority: CN
Inventors: 竺厥衫; 郭子锐
Original assignee: QINGTIAN ELECTRIC CONTROL INDUSTRY Co LTD GUANGZHOU
Current assignee: QINGTIAN ELECTRIC CONTROL INDUSTRY Co LTD GUANGZHOU
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2003-10-01
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: CN1275371C

Abstract

本发明涉及并列运行变流功率柜自动均流调节器，其结构特点是：由脉冲区间形成电路1、区间前沿斜坡处理电路2、差分放大电路3、脉冲区间移相处理电路4、脉冲投切控制电路5、高频脉冲发生器6和脉冲列形成电路7连接而成。适用于晶闸管变流功率柜，特别是多柜并联情况下的柜间均流自动调节系统。本发明免去串联于主回路的均流器件，从而简化主结线，节省安装空间，利于结构布置，化解大电流情况下的均流难点，降低均流成本。可保证均流系数在97％以上可以显著减轻闭环系统内的参数如晶闸管压降、母排压降等对均流的不良影响，提高均流一致性。

Description

并列运行变流功率柜自动均流调节器

所属技术领域

本发明涉及并列运行变流功率柜自动均流调节器，适用于晶闸管变流功率柜，特别是多柜并联情况下的柜间均流自动调节系统，属于电子技术和自动调节领域。

背景技术

在现实工业应用中，往往需要将多台功率柜并列运行以获得大电流，但由于各功率柜的参数的不一致，因此必须对并列运行的功率柜进行均流调节。现有技术的均流方法，一般有均流电抗器法、套磁环法和长线均流法三种。均流电抗器法，是在整流器交流侧串联均流电抗器；套磁环法是在电流回路上套磁环，其实质也是串联电抗器；长线均流法则是从整流变压器到各并列整流桥分别拉等长度同型号规格电缆，利用长线电感均流，其实质还是串联电抗器。传统均流方法的共同点是在整流器主回路上串联均流器件，其共同缺点是：(1)主回路结线复杂，均流器件占用较大空间，布置比较困难，制造成本较高，特别是在大电流情况下，实现的困难更大。(2)传统均流方法能达到的均流系数属一般化，受参数影响较大，较难达到高水平。

技术内容

本发明的目的是为了克服现有均流调节技术主回路结线复杂、成本高的缺点，为并列运行的功率柜提供一种自动均流调节器。

本发明的技术问题可通过如下措施解决：并列运行功率柜自动均流调节器，其结构特点是：由脉冲区间形成电路、区间前沿斜坡处理电路、差分放大电路、脉冲区间移相处理电路、脉冲投切控制电路、高频脉冲发生器和脉冲列形成电路连接而成；脉冲区间形成电路的输入端连接来自控制中心的脉冲区间信号、输出端通过区间前沿斜坡处理电路连接脉冲区间移相处理电路的输入端，脉冲区间移相处理电路的另一输入端连接到差分放大电路的输出端，脉冲列形成电路的输入端分别连接脉冲区间移相处理电路的输出端和高频脉冲发生器的输出端，脉冲列形成电路的输出端连接脉冲功放电路的输入端，所述脉冲功放电路的控制端连接脉冲投切控制电路的输出端，脉冲功放电路的输出端连接功率柜的晶闸管的控制极。

高频脉冲列第一波的相位，可通过均流偏差进行自动调节，若本柜电流偏大，差分放大器输出的移相控制信号也增大，经与斜坡作比较，新的脉冲区间相位后移，脉冲列推迟产生，本柜电流趋向回落。并联的每个功率柜都有一个同样结构的自动均流调节器。自动调节过程总是对电流偏大的功率柜作电流回落调节，企图使它维持在并联柜的平均水平，从而达到系统自动均流的目的。

本发明的技术问题还可通过采取如下技术措施解决：

脉冲区间形成电路由光电隔离器芯片IC1、IC2及其外围电阻连接而成，用于隔离来自控制中心的脉冲区间信号，输出表征原始脉冲区间的120°宽脉冲。

区间前沿斜坡处理电路由比较芯片IC3、IC4及其外围电阻、电容连接而成，所述IC3、IC4及其外围电阻、电容连接成积分器/比较器二用电路，用于将脉冲区间形成电路输出的脉冲区间前沿作斜坡处理。

脉冲区间移相处理电路由比较器芯片IC5、IC6及其外围电阻连接而成，用于将来自斜坡处理电路的脉冲区间及来自差分放大电路的脉冲移相信号进行比较，生成新的脉冲区间。

脉冲列形成电路由六反相缓冲器芯片IC9及其外围振荡电路连接而成，用于将高频脉冲发生器的60KHZ脉冲充实到新的脉冲区间。

高频振荡电路由与非门芯片IC8、晶振XP1及其外围电阻、电容连接而成。

差分放大电路由放大器芯片及其外围的电阻、电容连接而成，它的二个输入端分别输入本柜的电流反馈信号和均流给定信号，所述均流给定电压，由并联功率柜总输出电流的变送电流，通过均流调节器内的负载电阻R21转换而来。

脉冲投切控制电路由继电器K1构成。当该柜接受切除命令时，被用来切断该柜的脉冲功放总电源和该柜变送电流负载电阻R21。

本发明具有如下突出效果：

1、免去串联于主回路的均流器件，从而简化主结线，节省安装空间，利于结构布置，化解大电流情况下的均流难点，降低均流成本。

2、由于差分放大器的放大倍数可根据需要进行设定，故采用这种自动均流调节器，可保证均流系数在97％以上。由调节原理可知，它还可以显著减轻闭环系统内的参数如晶闸管压降，母排压降等对均流的不良影响，提高均流一致性。

图面说明

图1是本发明实施例自动均流调节器框图。

图2是本发明实施例电气原理图。

图3是图2中相关测点a、b、d、e的电压波形图。

实施例

图1构成本发明的实施例。从图1可知，本实施例由脉冲区间形成电路1、区间前沿斜坡处理电路2、差分放大电路3、脉冲区间移相处理电路4、脉冲投切控制电路5、高频脉冲发生器6和脉冲列形成电路7连接而成。脉冲区间形成电路1的输入端连接控制中心的脉冲区间信号输出端，输出端通过区间前沿斜坡处理电路2连接到脉冲区间移相处理电路4的输入端。脉冲区间移相处理电路4的另一输入端连接差分放大电路3的输出端。脉冲列形成电路7的输入端分别连接脉冲区间移相处理电路4的输出端和高频脉冲发生器6的输出端。脉冲列形成电路7的输出端连接脉冲功放电路8的输入端。所述脉冲功放电路8的控制端连接脉冲投切控制电路5的输出端。脉冲功放输出端连接晶闸管的控制极。下面以-a相脉冲支路为例，描述本实施例1的工作原理如下：

脉冲区间形成电路1由电阻R1，排电阻RP1、RP2、光隔IC1组成；区间前沿斜坡处理电路2由电阻R7、导向二极管D1、积分电容C1以及1.4V电压生成回路R13、D7、D8、放大器芯片IC3组成；脉冲区间移相处理电路4由电阻R20、导向二极管D9、比较器芯片IC5、排电阻RP3组成；脉冲列形成电路7由六反相缓冲器芯片IC9组成；高频脉冲发生器6由电阻R23、R24、电容C7、C8、C9、晶振XP1、与非门芯片IC8组成；差分放大电路3由电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、滤波电容C10、变送器负载电阻R21、放大器IC4组成；脉冲投切控制电路5由继电器K1构成。

脉冲区间形成电路1实际是一个光电隔离器，它起传输和隔离作用，它的输入参量为来自控制中心的脉冲区间信号Vi。输出为输入的翻版，是一个表征原始脉冲区间的120°宽脉冲；区间前沿斜坡处理电路2的核心是一个积分器/比较器二用电路，它将原始脉冲区间的前沿作斜坡处理，供后一电路作移相处理；脉冲区间移相处理4实质是一个比较器，该比较器的二个输入量，一个来自斜坡处理电路，另一个被称作移相控制信号、来自差分放大电路3，二者相比生成的新脉冲区间，其相位已经不同于原始区间，受控于包含均流调节消息的移相控制信号；脉冲列形成电路7是一个可控制的六反相缓冲器，它让来自高频脉冲发生器的60KHZ脉冲充实到新的脉冲区间，同时将六相脉冲列输送到各自的脉冲列功率放大电路8。

差分放大电路3的二个输入量，本柜电流反馈Vs为电压量，由外部提供。均流给定值Ic也为电压量，由并联功率柜总输出电流的变送电流，通过均流调节器内的负载电阻R21转换而来，由于每个功率柜都有一个均流调节器，因此总负载电阻为投运各柜R21的并联值，所以当某些功率柜需要退出运行之后，即给予一个控制指令Vt，此时该些柜的R21被切除，但均流给定值Vc仍反映总电流对于投运柜数的平均值。

本实施例1中，各主要元件的型号如下：

IC1 IC2：TLP521-3

IC3 IC4：LM224 Vcc+15V

IC5 IC6：LM339 Vcc+15V

IC8：4093 Vcc+15V

IC9：4502 Vcc+15V

IC10：7815

XP1：60KHZ

K1：G2R-24

本实施例与传统均流方法相比，技术优点如下：

类别	均流方法	主结线	器件占空和布置	制造成本	均流系数	群体一致性
类别	均流方法	主结线	器件占空和布置	制造成本	均流系数	群体一致性	传统方法	均流电抗器法	复杂	占空间大，布置困难	高	一般	一般
套磁环法	较复杂	占用相当空间，布置较困难	较高	一般	一般			均流电抗器法	复杂	占空间大，布置困难	高	一般	一般
套磁环法	较复杂	占用相当空间，布置较困难	较高	一般	一般	长线均流法		一般	需多用电缆，占空间较大	高	一般	一般
本发明	自动均流法	简单	主回路无均流器件，布置方便	低	高达97％以上	长线均流法		一般	需多用电缆，占空间较大	高	一般	一般	好

本实施例与不采取任何均流措施的原始状态相比均流效果如下：

	2柜总电流	500A	1000A	1200A
	2柜总电流	500A	1000A	1200A	原始状态	1#柜	204A	419A	506A
2#柜	288A	579A	694A			1#柜	204A	419A	506A
2#柜	288A	579A	694A	均流系数		85.4％	86％	86.5％
本发明	1#柜	256A	499A	均流系数		85.4％	86％	86.5％	577A
	1#柜	256A	499A	2#柜	247A	502A	595A		577A
	均流系数	98.2％	99.7％	2#柜	247A	502A	595A	98.5％

注：均流系数KI按下式计算：

KI = \frac{Σ_{L = 1}^{m} Ii}{mI \max}

式中

Σ_{L = 1}^{m} Ii = m

条并联支路电流的和；Imax---并联支路中的电流最大值。

Claims

1、并列运行变流功率柜自动均流调节器，其特征是：由脉冲区间形成电路(1)、区间前沿斜坡处理电路(2)、差分放大电路(3)、脉冲区间移相处理电路(4)、脉冲投切控制电路(5)、高频脉冲发生器(6)和脉冲列形成电路(7)连接而成；脉冲区间形成电路(1)的输入端连接控制中心的脉冲区间信号输出端、输出端通过区间前沿斜坡处理电路(2)连接脉冲区间移相处理电路(4)的输入端，脉冲区间移相处理电路(4)的另一输入端连接差分放大电路(3)的输出端，脉冲列形成电路(7)的输入端分别连接脉冲区间移相处理电路(4)的输出端和高频脉冲发生器(6)的输出端，脉冲列形成电路(7)的输出端连接脉冲功放电路(8)的输入端，所述脉冲功放电路(8)的控制端连接脉冲投切控制电路(5)的输出端，脉冲功放输出端连接功率柜的晶闸管的控制极。

2、根据权利要求1所述的并列运行变流功率柜自动均流调节器，其特征是：脉冲区间形成电路(1)由光电隔离器芯片IC1、IC2及其外围电阻连接而成，用于隔离来自控制中心的脉冲区间信号，并输出用来表征原始脉冲区间的120°宽脉冲。

3、根据权利要求1所述的并列运行变流功率柜自动均流调节器，其特征是：区间前沿斜坡处理电路(2)由比较芯片IC3、IC4及其外围电阻、电容连接而成。所述IC3、IC4及其外围电阻、电容连接成积分器/比较器二用电路，用于将脉冲区间形成电路(1)输出的脉冲区间前沿作斜坡处理。

4、根据权利要求1所述的并列运行变流功率柜自动均流调节器，其特征是：脉冲区间移相处理电路(4)由比较器芯片IC5、IC6及其外围电阻连接而成，用于将来自斜坡处理电路(2)的脉冲区间和来自差分放大电路(3)的脉冲移相信号进行比较，生成新的脉冲区间。

5、根据权利要求1所述的并列运行变流功率柜自动均流调节器，其特征是：脉冲列形成电路(7)由六反相缓冲器芯片IC9及其外围振荡电路连接而成，用于将来自高频脉冲发生器的60KHZ脉冲充实到新的脉冲区间。

6、根据权利要求1所述的并列运行变流功率柜自动均流调节器，其特征是：差分放大电路(3)由比较器芯片及其外围的电阻、电容连接而成，它的二个输入端分别输入本柜电流反馈量和均流给定电压，所述均流给定电压，由并联功率柜总输出电流的变送电流，通过均流调节器内的负载电阻R21转换而来。

7、根据权利要求1所述的并列运行变流功率柜自动均流调节器，其特征是：脉冲投切控制电路(5)由继电器K1构成，当该柜接受切除命令时，由它切断该柜的脉冲功放总电源和退出该柜的变送电流负载电阻R21。