CN203416182U - 用于控制整流器的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于控制整流器(2)的控制系统(1)。控制系统(1)使得能够由于改变运行条件而以较简单和快速的方式配置且采用整流器的运行，以及在最佳运行范围中运行整流器(2)。一种用于控制整流器(2)的控制系统(1)包括：每相至少一个电抗器(6)，其连接到整流器(2)，用于对整流器(2)提供输入信号；用于提供用于控制电抗器(6)的偏压电流的装置(7)；用于提供用于控制电抗器(6)的控制电流的装置(8)。为了在线性运行范围中运行整流器(2)，偏压电流固定成预定义值，该预定义值被认为是装置(8)的输入信号，而装置(8)补偿偏压电流的预定义值和定义电抗器(6)的线性运行范围的起始点的起始值之间的差异。

Description

用于控制整流器的控制系统

技术领域

本实用新型涉及控制整流器的领域。特别地，本实用新型涉及用于控制二极管整流器的控制系统。

背景技术

从现有技术中知道，通过使用带载分接开关(OLTC)来对二极管整流器的输出电压进行粗调控制，以控制二极管整流器的输出电压。为了对整流器的输出电压进行微调，通常使用可饱和电抗器，所述可饱和电抗器实现为两个电流电路–偏压电流电路和控制电流电路。

在与单相自耦变压器和B2二极管整流器一起投入运行期间，调节偏压电流电路。控制电流电路通常由B6晶闸管整流器组成。备选地，控制电流也可实现为可变AC信号，无源整流器对该可变AC信号整流，该无源整流器可为例如二极管。

这种实现的缺点在于，对于这些电流电路中的每个来说，需要两个独立的整流器电桥–一个电桥用于偏压电流电路，以及一个电桥则用于控制电流电路。但是，这会导致控制整流器更复杂，以及增加整流器系统的制造和维护成本。另一个缺点在于，必须手动地设置用于偏压电路的自耦变压器，从而导致在运行这种整流器系统时，服务和维护时间增加。

实用新型内容

本实用新型的目标是提供一种用于控制整流器的改进的控制系统，所以由于改变运行条件而更简单和快速地配置且采用整流器的运行，以及在最佳运行范围中运行整流器。本实用新型的另一个技术目标是提供一种改进的控制系统，其用于控制整流器从而降低制造成本和维护成本的量。

解决方法是提供一种独立权利要求1的特征所定义的、用于控制整流器的控制系统。所附从属权利要求阐述了本实用新型的优选示例。

本实用新型的核心思想是一种用于控制整流器的控制系统，其包括：每相至少一个电抗器，其连接到整流器，以对整流器提供输入信号；用于提供用于控制电抗器的偏压电流的另外的装置；以及用于提供用于控制电抗器的控制电流的另外的装置。偏压电流固定成预定义值，该预定义值被认为是用于提供控制电流的装置的输入信号，而用于提供控制电流的装置补偿偏压电流的预定义值和定义电抗器的线性运行范围的起始点的起始值之间的差异。

本实用新型的重要方面在于，可通过控制连接到整流器的调整器来控制整流器(优选二极管整流器)的输出参数，诸如输出电压或输出电流。电抗器本身由借助于偏压电流电路和控制电流电路而提供的偏压电流和/或控制电流控制。电抗器的电性能取决于定义电抗器的运行范围的其特征磁滞回线。磁滞回线的形状取决于电抗器的运行参数，并且因而可取决于变化的外部条件(诸如影响电抗器的性能的温度、信号扰动)而改变。如本领域技术人员已知的那样，电抗器应当优选在所述磁滞回线的线性范围中运行。与现有技术相比，有创造性的控制系统使用预定义值，所述预定义值是被测得并且被用作用于控制电抗器的输入信号的偏移值。

所述电抗器的所述磁滞回线的线性运行范围由定义所述电抗器的线性运行范围的起始点的起始值和定义所述电抗器的线性运行范围的最终点的最终值定义。

取决于所述电抗器的所述磁滞回线上的偏移值的位置，通过使用控制电流电路来补偿所述偏移值和所述电抗器的线性运行范围的起始点之间的差异的装置，来提供控制电流。因而，由于信号扰动影响电抗器，以及因而影响其特征磁滞回线的位置和形状，所述电抗器的线性运行范围的起始点也可改变，有创造性的控制系统能够拉平和平衡偏移值和所述电抗器的线性运行范围的起始点之间的差异，从而使得较容易和较快速地找到所述电抗器的线性运行范围的起始点。

本实用新型的一个优点在于，在整流器投入运行期间，可将简单地是预定义偏移值的偏压电流设置成参数。这允许整流器系统的短的投入运行时间。另外，将整流器设置成期望运行模式是更简单和快速得多的，因为时间的最小化对于找到电抗器的线性运行范围是必要的。因而，在现有技术中普通的寻找所述电抗器的线性运行范围的起始点和最终点的迭代过程就不再需要了。

有创造性的控制系统还允许整流器对影响整流器系统的运行的外部信号扰动（诸如信号噪声）更鲁棒。即使信号扰动影响整流器，有创造性的控制系统也使人们能够较快速和高效地将整流器的性能设置成其优选的线性运行模式。

本实用新型的另一个优点在于，可在不同的技术系统(诸如控制和通信系统)中非常容易地实现本实用新型，因为本实用新型提供可连接到外部系统组件上的定义接口。有创造性的控制系统本身主要自主地运行，并且因而它可独立于连接到有创造性的系统的控制和通信系统而运行。

根据用于控制用于工业应用(例如铝电解)中的整流器的控制系统的第一优选实施例，电抗器的线性运行范围的起始点取决于过程参数。这些过程参数可为整流器的输入电压和/或电流。有创造性的控制系统的优点是主要独立于控制整流器的电抗器特性的整流器的运行的提高的灵活性。另外，当相对于外部信号改变或变化运行模式采用整流器时，可得到较快速和准确的结果。

在本实用新型的另一个实施例中，由诸如偏压电流电路的装置提供的偏压电流的预定义偏移值取决于定义电抗器的电信号性能的电抗器的特征磁滞回线。因为磁滞回线的形状由于信号扰动影响电抗器和整流器系统而可改变，所以偏压电流的预定义偏移值也可改变。但是，然后可通过由诸如控制电流电路的装置提供的合适的控制电流来校正和补偿这个改变。

应当注意，预定义偏移值可匹配定义电抗器的线性运行范围的开始的起始点，但这可为例外的情况。因而，在找到所述起始点的工作中，必须补偿与预定义偏移值的差异。通过由控制电流电路提供具有合适值的控制电流来实现这一点。

另外，应当注意，有创造性的控制系统包括偏压电流电路，作为用于提供偏压电流的装置，以及包括用于提供控制电流的控制电流电路的装置。

但是，有创造性的控制系统也可按控制电流电路单独用于控制系统中，而不使用偏压电流电路（意思是说整流器由控制电流电路独占地控制）的方式工作。这具有使用数量减少的电组件，并且因而导致用于运行和维护整流器的成本降低的优点。

应当进一步注意的是，通过对每个电抗器单独使用控制电路，可使相之间的电流不平衡均衡。

在优选实施例中，取决于整流器应用的要求，至少一个电抗器安装在系统的变压器部分（compartment）中或外部。

在有创造性的控制系统的另一个实施例中，带载分接开关连接到用于对整流器的输出信号进行粗调控制的变压器部（department）。这具有下列优点，即降低控制系统的成本，同时可显著地减小电抗器的尺寸，从而降低电抗器的无功功率。

根据优选实施例，偏压电流电路和控制电流电路互连到彼此。这具有仅需要使用电抗器中的具有单个绕组的电流电路，并且从而降低整流器系统的组件成本的优点。

根据优选实施例，偏压电流电路和控制电流电路是两个独立的电流电路。这也是本实用新型的优选实施例，因为信号交叠减少了。在控制电流电路失效的情况下，这个实施例帮助防止超过电流极限，超过电流极限将导致整流器由于安全原因而被切断，因为通常，偏压电流电路的组件对信号扰动更鲁棒。

根据优选实施例，在控制单元内实现用于提供偏压电流的装置和用于提供控制电路的装置，以便减少整流器所需的空间。

根据优选实施例，用于提供控制电流电路的装置包含软件模块。

根据优选实施例，在整流器中实现用于控制整流器的有创造性的控制系统。有创造性控制系统的应用不限于特定的整流器应用，并且因而，也可在用于控制二极管整流器的系统中实现有创造性的系统。

根据本实用新型的优选实施例的以下详细描述并连同附图，本实用新型的另外的有创造性的目标、备选方案和特征将变得显而易见。

附图说明

在附图中：

图1显示连接到整流器的有创造性的控制系统的示例。

在附图标记列表中以汇总的形式列出附图中使用的附图标记及其含义。原则上，在图中，相同部件设有相同的附图标记。任何描述的实施例都表示本实用新型的主题的示例，并且没有任何约束作用。

部件列表：

1控制系统

2整流器

3控制单元

5变压器部分

6电抗器

7用于提供用于控制电抗器的偏压电流的装置

8用于提供用于控制电抗器的控制电流的装置

9输出整流器的参数。

具体实施方式

图1显示用于控制具有输出信号9的整流器2的控制系统1，输出信号9可为到耦合到整流器2的负载(未显示)的输出电压或输出电流。整流器2可为二极管整流器。负载可为例如铝电解应用。控制系统1包括每相至少一个电抗器6、用于提供用于控制电抗器6的偏压电流的装置7，以及用于提供用于控制电抗器6的控制电流的装置8。优选地，装置7和装置8存储在控制单元3中，控制单元3耦合到至少一个电抗器6。

在本实用新型的另一个实施例中，耦合到至少一个电抗器6的控制单元3还可仅包括具有单个绕组电路的装置8。

另外，单个控制单元3可耦合到控制系统1的多个电抗器6。因此，单个控制单元3可运行控制系统1的多个电抗器6。

在本实用新型的备选实施例中，如果控制系统1针对每个相包括多个电抗器6，则对于每相的每个电抗器6，单个控制单元3耦合到所述电抗器6是可行的。在这种结构中，多个控制单元3耦合到所述多个电抗器6。因此，在本实用新型的这种备选实施例中，多个所述控制单元3中的每个控制单元3运行多个所述电抗器6中的至少一个电抗器6。

作为另一个示例，用仅一个控制单元3运行一个相的两个电抗器将是可行的。

电抗器6耦合到整流器2，以对整流器2提供输入信号。用于提供用于控制电抗器6的偏压电流的装置7和用于提供用于控制电抗器6的控制电流的装置8连接到电抗器6。至少一个电抗器6耦合到变压器5，变压器5也可包括用于对整流器的输出电压进行粗调控制的带载分接开关(未显示)。根据本实用新型的另一方面，控制电抗器6，以控制输出信号9，输出信号9可为整流器2的输出电压或输出电流。电抗器6的运行性能取决于其磁滞回线，磁滞回线可由于运行参数（诸如影响电抗器的性能的外部信号扰动）而改变。

为了确保电抗器6在其磁滞回线的线性运行范围中运行，同时考虑整流器2的不同的运行模式或影响电抗器6的信号扰动，必须因此设置电抗器的线性运行范围的起始点和最终点。有创造性的控制系统以这样的方式实现这一点，即，偏压电流固定成预定义值，所述预定义值被认为是用于提供用于控制电抗器的控制电流的装置8的输入信号，而装置8则补偿偏压电流的预定义值和定义电抗器6的线性运行范围的起始点的起始值之间的差异。最终点指的是装置8的固定值，其中，达到所述电抗器6的线性运行范围的末端。

Claims (16)

1.一种用于控制整流器(2)的控制系统(1)，具有：

每相至少一个电抗器(6)，其连接到所述整流器(2)，用于对所述整流器(2)提供输入信号，

用于提供用于控制所述电抗器(6)的偏压电流的装置(7)，

用于提供用于控制所述电抗器(6)的控制电流的装置(8)，

所述控制系统的特征在于，所述偏压电流固定成预定义值，所述预定义值被认为是所述装置(8)的输入信号，而装置(8)补偿所述偏压电流的所述预定义值和定义所述电抗器(6)的线性运行范围的起始点的起始值之间的差异。

2.根据权利要求1所述的控制系统(1)，其特征在于，所述电抗器(6)的运行范围的起始点取决于所述整流器(2)的过程参数。

3.根据权利要求1所述的控制系统(1)，其特征在于，所述偏压电流的预定义偏移值取决于所述电抗器(6)的特征磁滞回线。

4.根据权利要求2所述的控制系统(1)，其特征在于，所述电抗器(6)的磁滞回线内的线性运行范围由定义所述电抗器(6)的线性运行范围的起始点的起始值和定义所述电抗器(6)的线性运行范围的最终点的最终值定义。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制系统(1)，其特征在于，所述装置(7)包括偏压电流电路，而所述装置(8)包括控制电流电路。

6.根据权利要求5所述的控制系统(1)，其特征在于，所述偏压电流电路(7)和所述控制电流电路(8)互连到彼此。

7.根据权利要求5所述的控制系统(1)，其特征在于，所述偏压电流电路(7)和所述控制电流电路(8)是两个独立的电流电路。

8.根据权利要求5所述的控制系统(1)，其特征在于，所述控制系统(1)包括控制电流电路(8)。

9.根据权利要求1至4中的任一项所述的控制系统(1)，其特征在于，带载分接开关连接到变压器部(5)，以对所述整流器(2)的输出信号进行粗调控制。

10.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于控制整流器(2)的控制系统(1)，其特征在于，所述控制系统(1)包括控制单元(3)。

11.根据权利要求10所述的用于控制整流器(2)的控制系统(1)，其特征在于，所述控制单元(3)包括装置(7)和装置(8)。

12.根据权利要求10所述的用于控制整流器(2)的控制系统(1)，其特征在于，所述控制单元(3)仅包括装置(8)。

13.根据权利要求10所述的用于控制整流器(2)的控制系统(1)，其特征在于，所述控制系统(1)包括多个控制单元(3)，其中，多个所述控制单元(3)中的每个控制单元(3)耦合到每相至少一个电抗器(6)，并且能够运行每相至少一个电抗器(6)。

14.根据权利要求10所述的用于控制整流器(2)的控制系统(1)，其特征在于，所述控制系统(1)包括单个控制单元(3)，所述单个控制单元(3)耦合到所述控制系统(1)的多个电抗器(6)，并且能够运行多个所述电抗器(6)。

15.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于控制整流器(2)的控制系统(1)，其特征在于，装置(8)包含软件模块。

16.一种整流器(2)，包括根据所述权利要求1至15中的任一项所述的用于控制整流器(2)的控制系统(1)。

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