CN204314767U - 一种智能型三相晶闸管调功器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能型三相晶闸管调功器，包括：控制单元和功率单元，功率单元包括三个反并联晶闸管模块、三相输入铜排、散热器、三路输出铜排、温度检测器，三相电流互感器封装在功率箱体中；控制单元包含控制箱体、控制板和触摸屏，触摸屏固定于控制板，控制板封装在控制箱体内；控制板上具有与外部器件仪表连接的输入输出端口。采用485通讯串口控制多台电力调功器并实时监控，能够对供电电源冲击减小到最低程度、可视化人机交互更加美观立体，可视化效果好且方便操作。适用于各种工业恶略环境，减少干扰，稳定性高。

Description

一种智能型三相晶闸管调功器

技术领域

本实用新型涉及一种电力调整装置，特别是指一种三相晶闸管功率控制器。属于电力电气领域。

背景技术

调功器作为可控硅电力开关设备，由于良好的操控性和经济耐用，被广泛地用于电加热的场合。如在工业、散射、烘干行业中的电炉温度控制，平板玻璃设备、进料器、抛光设备等中的玻璃处理，化工工业加热预热设备以及汽车工业、印刷、包装行业都在应用可控硅控制器，然而加热不当则会造成硅加热倒棒或者次品率较高的现象。

加热过程中，在多台控制器作调功工作并列运行时，随时可能出现同时开通或同时关断情境，如此会造成供电母线电流的大幅波动，如供电电源容量有限，会使供电电压产生较大的瞬时跌落，使机组或供电变压器产生较大的噪音，甚至其他用电设备或机组无法正常工作，名称为“一种三相全数字晶闸管功率控制器”的控制器，只有十针显示接口与显示操作装置连接，无其他通讯模块，显示操作装置上设有功能指示灯、数码显示屏和控制按键，功能指示灯包括运行指示灯、停机指示灯、自动/手动指示灯和故障指示灯，数码显示屏包括当前菜单号显示屏和运行数据及设置信息显示屏以中央处理器为中心控制部件，只能实现加热设备与控制器的一对一控制，且按键控制操作繁琐，设置复杂，数码显示不够直观。

实用新型内容

本实用新型公开一种智能型三相晶闸管调功器，针对上述方案中存在的问题，采用485通讯串口控制多台电力调功器并实时监控，旨在提供一种能够减小对供电电源冲击程度、可视化人机交互、方便操作、联机调功器协调工作的晶闸管调功器。

为此，本实用新型采取如下技术方案。

智能型三相晶闸管调功器，包括：控制单元和功率单元，

功率单元包括三个反并联晶闸管模块、三相输入铜排、用于功率单元散热用的散热器、三路输出铜排、温度检测器，用于采集电流反馈信号的三相电流互感器固定于输出铜排上，功率单元封装在功率箱体中；

控制单元包含控制箱体、控制板和触摸屏，触摸屏固定于控制板，控制板封装在控制箱体内；

控制板上具有与外部器件仪表连接的输入输出端口，其中，

输入端口连接着电源供电、三路电流互感器的电流反馈、两路电压反馈、两路4～20mA模拟信号、两路0～10V模拟信号、六路数字输入、外部复位信号、三相同步信号输入；

输出端口连接六路晶闸管的触发信号，三路数字继电输出信号、控制脉冲触发信号的形式板载拨码开关以及风机供电输出；

控制板采用DSP和CPLD微处理器；触摸屏采用串口；

控制板设有联机通讯端口，由两路标准485串口及一路标准modbus串口连接的触摸屏组成通讯输入输出端口；采用双绞线或屏蔽线通过RS485接口将2～20台调功器的控制板连接，实现调功器之间通讯；

本实用新型也可采用PLC控制多台调功器的方式，调功器的控制单元与PLC控制器之间通讯，实现联机控制。

控制箱体中装有控制电路板，控制电路板采用集中板载电源，实现220V控制供电和380V同步信号转换。

以两路标准485串口将多台控制器通过RS485通讯接口采用双绞线或屏蔽线连接，可实现调功器之间通讯，采用自适应模式将率先启动的控制器设置为主机，其余后启动的均自动设为从机，主机根据从机的输出要求合理安排主、从机的输出时间段，实时监控从机启停状态，保证对供电电源的冲击减小到最小程度。联机功率分配时，设置所有控制器的通讯模式为联机通讯，最大可连接20台控制器。选择主机设定，主机控制器率先启动开始工作，其他从机按其所属地址从小到大顺序分别启动。本实用新型也可与PLC控制器之间通讯，采用PLC控制多台电力调功器的方式，解决联机控制问题。

本实用新型具有以下特征：

1.采用串口触摸屏通讯方式，较于其他调功器的的文本显示器，减少了操作的次数，更加可视化，操作直观、简便。

2.标准modbus的485通讯串口，分担了触摸屏通讯口的通讯工作，实现多台调功器的功率联机分配。

3.两路电压反馈电路采用直接采集主回路电信号，电阻降压，然后使用板载电压霍尔传感器变送信号到AD采集通道，较于主回路使用电压霍尔传感器，降低了电压等级，减少了产品成本。

4.220V交流控制电源进入控制板之后，通过熔断器、变压器，实现板载24V开关电源控制电供电。

5.380V同步信号直接采集进入控制板，通过板载同步变压器之后的电压信号直接进入DSP控制芯片，实现实时准确的数字采集，提高触发信号的精确度。

6.采用反并联功率模块，减小产品体积，便于安装使用；功率部分与控制部分分别做成独立的单元，因为是系列产品，不同功率产品只改变对应的功率单元即可，上部分的控制单元不需要重新设计，减少了设计成本和设计周期。发明还在箱体上部开孔，还可以实现设备的悬挂式，增加该实用新型的适用现场。

本实用新型采用TI公司的最新32位浮点型数字控制器作为控制核心，显著提高系统的控制精度和运算速度；采用异步、全双工串口的标准HMI4.3寸触摸屏，较于其他产品的LED与文本显示器，操作更加方面，便于用户检测设备运行与使用，触摸屏组态使用Photoshop开发，更加美观立体，可视化效果好。除此之外，HMI触摸屏还具有把指令写到暂存缓冲区，然后用特定指令一次调用执行，这样可以解决低波特率时显示不同步和高波特率时FIFO缓冲区可能不够的问题，保证了设备的准确率与相应速度。同时采用16位高精度A/D转换和12位片内AD计算，扩大参数采集通路，提高监控范围和精度，实现本机与远控的双重控制；联机模式，增加标准485串口通讯，在不影响触摸屏通讯的前提下，解决多台设备同时启动不可控的弊端，实现主机根据地址控制系列从机启停。集成板载电源的控制板外加控制箱体作为一个封闭的单元，减少设计环节，实现结构的可移植性，适用于各种工业恶略环境，减少干扰，稳定性高。

附图说明

本实用新型有如下附图：

图1三相晶闸管电力控制器原理框图

图2功率单元示意图

图3控制单元示意图

图4PID闭环控制框图

图中标记分别表示：1—输入铜排，2—散热器，3—反并联晶闸管模块，4—输出铜排，5—温度检测器，6—触摸屏，7—控制板，8—控制箱体。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如附图1～4所示，本实用新型具体如下：

智能型三相晶闸管调功器设备是一种高性能功率控制产品，其集调压和调功功能于一体，主回路采用性能优、可靠性好的双向晶闸管模块，控制核心部分采用TI公司32位高精度浮点型数字控制器。该系列装置集开环、闭环恒压、闭环恒流、闭环恒功率、过零调功、调压调功控制等多种功能模式于一身，满足不同应用场合的需求。通过可视化人机交互设备触摸屏实现信息的设置和显示。

本实用新型主回路包括三相输入铜排1、用于功率单元散热用的散热器2、三个反并联晶闸管模块3组成的功率单元、三路输出铜排4、温度检测器5，以上单元被封装在功率箱体中，用于采集电流反馈信号，三相电流互感器固定于输出铜排4上。

控制单元采用DSP和CPLD微处理器，实现数字PID闭环控制功率调节。采用迪文串口触摸屏6，提高人机交互美观和效率。控制单元以独立控制箱体8封装。

本实用新型的控制板7采用DSP和CPLD微处理器，具有与外部器件仪表连接的输入输出端口，输入端口连接着电源供电、三路电流互感器的电流反馈、两路电压反馈、2路4-20mA模拟信号、2路0-10V模拟信号、6路数字输入、外部复位信号、三相同步信号输入，输出端口连接6路晶闸管的触发信号，3路数字继电输出信号、控制脉冲触发信号的形式板载拨码开关以及风机供电输出，两路485通讯信号、一路标准modbus的串口触摸屏为通讯输入输出端口。

功率单元三相1输入铜排连接380V三相交流电，分别连接三个3反并联晶闸管模块，控制单元中的7控制板上有6路脉冲输出信号，与三个3反并联晶闸管模块的G、K连接，通过PID算法PID控制器调整晶闸管控制角的大小，实现3晶闸管模块的通断。晶闸管模块的导通，实现4输出铜排电流电压的输出，三个电流互感器分别采集三相铜排通过的电流，反馈信号接入控制板的电流反馈输入端口，与控制板上触摸屏的给定数据或者4-20mA的模拟输入端口的数据形成电流控制闭环。两路输出的线电压的采集连接控制板的电压反馈输入端口，实现电压的闭环控制。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本实用新型的专利范围，故凡是运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能型三相晶闸管调功器，包括：控制单元和功率单元，

功率单元包括三个反并联晶闸管模块(3)、三相输入铜排(1)、用于功率单元散热用的散热器(2)、三路输出铜排(4)、温度检测器(5)，用于采集电流反馈信号的三相电流互感器固定于输出铜排上，功率单元封装在功率箱体中；

控制单元包含控制箱体、控制板和触摸屏，触摸屏固定于控制板，控制板封装在控制箱体内；控制板上具有与外部器件仪表连接的输入输出端口。

2.如权利要求1所述的智能型三相晶闸管调功器，其特征在于，

所述输入端口连接着电源供电、三路电流互感器的电流反馈、两路电压反馈、两路4～20mA模拟信号、两路0～10V模拟信号、六路数字输入、外部复位信号、三相同步信号输入；

所述输出端口连接六路晶闸管的触发信号、三路数字继电输出信号、控制脉冲触发信号的形式板载拨码开关以及风机供电输出。

3.如权利要求1所述的智能型三相晶闸管调功器，其特征在于，控制板采用DSP和CPLD微处理器；触摸屏采用标准串口。

4.如权利要求1所述的智能型三相晶闸管调功器，其特征在于，控制板设有联机通讯端口，由两路标准485串口及一路标准modbus串口连接的触摸屏组成通讯输入输出端口；采用双绞线或屏蔽线通过RS485接口将2～20台调功器的控制板连接实现调功器之间通讯。

5.如权利要求1所述的智能型三相晶闸管调功器，其特征在于，采用PLC控制，所述控制单元与PLC控制器之间通过485串口通讯实现联机控制。

6.如权利要求1所述的智能型三相晶闸管调功器，其特征在于，控制箱体中装有控制电路板，控制电路板采用集中板载电源，实现220V控制供电和380V同步信号供电。