CN204928653U - 一种带独立控制功能的智能功率柜 - Google Patents

Abstract

一种带独立控制功能的智能功率柜，带有采集阳极电压信号的电压互感器、采集输出电流信号的电流互感器和信号调制模块。信号调制模块将阳极电压信号分为两路，一路整形为用于驱动触发脉冲的方波信号，另一路用于幅值测量。输出电流信号仅用于幅值测量，其他功率柜输出电流可通过通信获得，累加所有功率柜输出电流可得到励磁电流。励磁调节器退出运行时智能功率柜中预置优先级最高的将获得控制权，其控制模块可以以励磁电流为控制对象，或以阳极电压为控制对象，通过PID算法得到导通角，并通过通信网将导通角传递给其他功率柜，保证所有功率柜按照相同的导通角控制整流桥输出。

Description

一种带独立控制功能的智能功率柜

技术领域

本实用新型涉及发电机组控制技术，具体说是一种带独立控制功能的智能功率柜。

背景技术

对于励磁系统而言，稳定可靠是最基本也是最重要的要求，所以励磁系统一般都配置了两个全功能控制通道，一个在线控制，另一个通道热备用。这样在线通道故障时备用通道可以立即转为在线控制，保证设备的可靠性。但是如果励磁调节器出现了导致双通道故障的问题，例如电源电路故障，则无法通过多通道冗余技术进行规避。

励磁系统一般包括进行控制计算的励磁调节柜、整流输出的功率柜和带有灭磁开关的灭磁柜。对于大型发电机组，一个功率柜允许输出的最大励磁电流通常不能满足控制要求，需要多个功率柜并联输出。

常规功率柜没有控制模块，由励磁调节器生成触发脉冲，并联输出到各功率柜，经过放大后触发整流桥的可控硅。为了解决并联功率柜的均流问题，出现了智能功率柜。智能功率柜带有控制模块，能够测量本柜输出电流，从阳极电源获取同步信号后根据导通角自行生成触发脉冲。智能功率柜通过通信网络与励磁调节器的控制通道连接，获取主控制通道的导通角后根据当前本柜输出电流和单功率柜平均输出电流微调本柜导通角或触发脉冲，使本柜输出电流与单功率柜平均输出电流一致。但是智能功率柜不带有励磁系统控制功能，且功率柜之间不要求相互通信。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是解决上述提出的问题，提供带有控制功能的智能功率柜，可以在励磁调节器故障时自动进行励磁控制，并作为分布式控制系统的一部分，为整体系统提供局部测控信息或直接接管系统控制。

所述带独立控制功能的智能功率柜，作为励磁控制系统的一部分，包括可控硅整流桥和控制可控硅整流的控制模块，阳极电源通过所连接的可控硅整流桥输出电压，其特征在于：

还设有电压互感器、信号调制模块和连接其他控制模块的通信网络，所述电压互感器将输入的阳极电压降幅后输出给信号调制模块，所述信号调制模块输出两路信号给所述控制模块，一路信号整形为参考过零方波，用于常规的整流桥触发脉冲驱动，另一路等比降幅用于阳极电压幅值测量，供所述控制模块用于以阳极电压为控制对象的恒电压控制；所述控制模块将根据恒电压控制得出的导通角输出到所连接的通信网络，或从所述通信网络获取导通角，由导通角产生的触发脉冲输出到所连接的可控硅整流桥的控制端。

进一步地，所述功率柜内设有有线通信网络节点，所述控制模块设有连接该通信网络的接口；在所述控制模块通过通信网络获取或向其他控制模块传递导通角信息。

进一步地，在整流桥输出端设有电流互感器，用于测量本功率柜输出电流，并通过控制模块将输出电流信息连通到所述通信网络，用于计算所有功率柜的总的输出电流。

进一步地，所述控制模块将本功率柜状态参数信息通过相应端口发送到所述通信网络，并通过所述通信网络获取当前主控制模块控制参数。

进一步地，所述功率柜设有手动控制界面或操作按钮，用于调整所述给定电压或所述给定电流，以及执行逆变灭磁。

本实用新型的功率柜带有控制模块，能够根据通信网络传递的触发角和来自阳极电源的同步信号生成控制柜内整流桥的触发脉冲，并通过通信网络向控制通道发送整流柜的状态信息，还可以实现智能均流功能：通过调整触发脉冲，使各个功率柜的输出电流趋于一致。同时可以直接进行励磁控制。

本实用新型功率柜独立控制时，完成闭环控制计算后将功率柜的整流桥触发角通过通信网络传递给其余控制模块。其余智能功率柜将按照此触发角进行整流控制。功率柜传输的数据中还包含本柜输出的电流，这样功率柜累加所有功率柜输出电流就可以得到励磁电流，能够实现以励磁电流为控制对象的恒励磁电流运行方式。

本实用新型为励磁系统的功率柜配置了独立的测量及控制功能，具有恒电压运行方式和恒励磁电流运行方式这两种运行方式。在励磁调节柜控制通道等优先级更高的控制通道因故退出运行时可以转由功率柜依序在线控制，通过通信网络传递触发角给其余非在线功率柜，从而维持励磁系统的正常运行。功率柜在线运行时可以通过开关量或本地人机界面实现简单的调节操作。在优先级更高的控制通道恢复正常后，可以通过现地操作人为恢复其中某一控制通道的在线控制。

附图说明

图1是功率柜线路框图，

图2是自并励励磁系统的功率柜线路框图。

图中：1—可控硅整流桥，2—同步电压互感器，3—通信网络，4—信号调制模块，5—控制模块，6—电流互感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：如图1所示，所述带有控制功能的智能功率柜，包括可控硅整流桥1、控制可控硅导通的控制模块5，阳极电源通过可控硅整流桥1输出电压，所述控制模块5通过导通角控制可控硅整流桥1的输出电压。

还设有电压互感器2和信号调制模块4，所述电压互感器2将输入的阳极电压降幅后输出给信号调制模块4，所述信号调制模块4输出两路信号给所述控制模块5，所述信号调制模块4将一路信号整形为参考过零方波用于驱动整流桥触发脉冲，另一路信号等比降幅用于阳极电压幅值测量，自并励系统中阳极电压幅值与发电机电压幅值线性相关，所述控制模块获取励磁系统控制权后可以以阳极电压为控制对象进行恒电压控制，并根据所得导通角输出控制脉冲控制可控硅整流桥输出。

或者，所述控制模块未获取励磁系统控制权时可根据从通信网络获得的导通角输出控制脉冲控制可控硅整流桥输出。

如图2所示，在自并励系统中可以根据阳极电压完成恒电压控制。

或者，本实用新型方案还设置了根据各个功率柜测量的输出电流总和完成恒励磁电流控制结构，使恒电压控制和恒电流控制可以直接切换。

所述功率柜内设有通信网络，所述控制模块设有连接该通信网络的接口。在输出电压端设有电流互感器6，所述电流互感器用于测量本功率柜输出电流，并通过控制模块将输出电流信息连通到所述通信网络，用于计算所有功率柜的总的输出电流，即励磁电流。所述控制模块获取励磁系统控制权后可以励磁电流为控制对象进行恒励磁电流控制，并根据所得导通角输出控制脉冲控制可控硅整流桥输出。

装置本身除了根据接收的触发角生成脉冲来控制柜内整流桥外，还可以在励磁调节柜退出后作为备用控制通道，以阳极电压或励磁电流为控制对象进行控制计算，将新的触发角通过通信网络传递给其余功率柜，从而实现励磁控制。

所述控制模块将本功率柜状态参数信息通过相应端口发送到所述通信网络，并通过所述通信网络获取当前主控制模块控制参数，根据所得导通角输出控制脉冲控制可控硅整流桥输出。

通信网络连接了励磁调节器、功率柜等励磁系统内部所有控制模块，功率柜能够通过通信网络获取的励磁系统各个控制模块的状态。

功率柜在线控制时，可以由运行人员通过本地按钮或人机界面进行操作。

Claims (5)

1.一种带独立控制功能的智能功率柜，作为励磁控制系统的一部分，包括可控硅整流桥(1)和控制可控硅整流的控制模块(5)，阳极电源通过所连接的可控硅整流桥(1)输出电压，其特征在于：

还设有电压互感器(2)、信号调制模块(4)和连接其他控制模块的通信网络(3)，所述电压互感器(2)将输入的阳极电压降幅后输出给信号调制模块(4)，所述信号调制模块(4)输出两路信号给所述控制模块(5)，一路信号整形为参考过零方波，用于常规的整流桥触发脉冲驱动，另一路等比降幅用于阳极电压幅值测量，供所述控制模块(5)用于以阳极电压为控制对象的恒电压控制；所述控制模块(5)将根据恒电压控制得出的导通角输出到所连接的通信网络(3)，或从所述通信网络获取导通角，由导通角产生的触发脉冲输出到所连接的可控硅整流桥的控制端。

2.根据权利要求1所述的带独立控制功能的智能功率柜，其特征在于：所述功率柜内设有有线通信网络节点，所述控制模块设有连接该通信网络的接口；在所述控制模块(5)通过通信网络(3)获取或向其他控制模块传递导通角信息。

3.根据权利要求2所述的带独立控制功能的智能功率柜，其特征在于：在整流桥输出端设有电流互感器(6)，用于测量本功率柜输出电流，并通过控制模块将输出电流信息连通到所述通信网络(3)，用于计算所有功率柜的总的输出电流。

4.根据权利要求2所述的带独立控制功能的智能功率柜，其特征在于：所述控制模块将本功率柜状态参数信息通过相应端口发送到所述通信网络，并通过所述通信网络获取当前主控制模块控制参数。

5.根据权利要求3所述的带独立控制功能的智能功率柜，其特征在于：所述功率柜设有手动控制界面或操作按钮，用于调整所述给定电压或所述给定电流，以及执行逆变灭磁。