CN218276495U - 一种紧凑型整流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于整流器控制技术领域，具体涉及一种紧凑型整流装置包括三个整流模块，每个整流模块包括上、下桥臂两个晶闸管，上桥臂三个晶闸管共阴极，下桥臂三个晶闸管下桥臂共阳极，三相交流进线端分别与三个晶闸管的上桥臂阳极及下桥臂阴极对应连接，整流直流正、负极输出端分别与三个晶闸管的上桥臂阴极及下桥臂阳极对应连接，两个电流互感器分别采集三相交流进线端的两相电流信号，反馈给主控板参与励磁电流的闭环控制，整流直流正、负输出端上连接有电压检测信号线，用于整流闭环控制，温度传感器采集晶闸管工作温度。该装置具有较为完善的过流、过热、过压和欠压保护功能，输入电压适用范围宽，输出电流稳定，结构紧凑，体积小。

Description

一种紧凑型整流装置

技术领域

本实用新型属于整流控制技术领域，具体涉及一种紧凑型整流装置。

背景技术

整流装置应用范围很广，同步发电机或直流电动机的励磁电流由直流整流电流供给的。直流电动机和同步机正常运行，需要有稳定的磁场，一般采用整流装置为电机提供恒定的电流。现有技术中所使用的紧凑型整流装置主要是西门子或ABB等外国品牌的，设备价格昂贵，而且存在输入电压范围偏窄，输出电流控制不够稳定，过流、过热、过压和欠压保护功能不够完善，容易出现晶闸管烧毁，故障维修率偏高的问题，因此设计一种采用自主控制算法技术、性价比高、结构紧凑、体积小的整流装置就显得尤为重要。

实用新型内容

针对上述情况，本实用新型设计了一种紧凑型整流装置，输入电压适用范围宽，输出电流稳定，自保护功能完善，设备故障率低，工作可靠性高，而且其采用了自主控制算法技术，设备价格相对更低，性价比更高，结构紧凑，体积小。

为了实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种紧凑型整流装置，包括机箱，机箱上安装有散热风机，机箱内设置有三个整流模块、两个电流互感器、一个主控板、一个吸收板、一个显示板、一个温度传感器，机箱设置有三相交流进线端和整流直流正、负极输出端。每个整流模块包括上下桥臂两个晶闸管，其中三个整流模块上桥臂共阴极，三个整流模块下桥臂共阳极，三相交流进线端分别与三个整流模块的上桥臂阳极及下桥臂阴极对应连接，整流直流正、负极输出端分别与三个整流模块的上桥臂阴极及下桥臂阳极对应连接，两个电流互感器分别采集三相交流进线端两相电流感应信号，并将采集到的两相进线电流感应信号反馈给主控板参与电流的闭环控制，整流直流正、负极输出端上连接有电压检测信号线，将电压检测信号反馈到主控板用于电压的闭环控制，温度传感器用于采集晶闸管的工作温度，各晶闸管、电流互感器、温度传感器、散热风机、吸收板和显示板均与主控板电连接。

进一步地，吸收板包括六个阻容吸收单元，用于吸收晶闸管整流模块两端的浪涌尖峰电压。

进一步地，主控板上设有核心控制芯片、模拟量输入/输出电路、数字量输入/输出电路、输入电流检测电路、输入电压检测电路、直流电压检测电路、散热风机控制电路、晶闸管触发电路、电源转换电路及外部信号通讯电路。

进一步地，主控板的核心控制芯片为STM32微控制器，所有的开环和闭环驱动控制及通讯功能都由32位微处理器来实现；外部信号通讯电路为RS485串口通讯电路，用于整流装置调试或远程通讯。

进一步地，机箱顶部设置有两个散热风机，根据温度传感器上传的温度信号，控制散热风机的启停，避免装置超温损坏模块。

本实用新型还包括能够使其正常使用的其它组件，均为本领域的常规手段，另外，本实用新型中未加限定的装置或组件，均采用本领域的现有技术。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供的一种紧凑型整流装置，采用自主研发的直流控制技术，设备价格相对较低，性价比高，结构紧凑，体积小并且完善了过流、过热、过压和欠压保护功能，设备故障率低，工作可靠性高，输入电压适用范围宽，可适应于AC36-400V，输出电流稳定，可稳定在DC100-300A，能够很好替代市面上的西门子或ABB等外国品牌的整流装置。

附图说明

图1为实施例中紧凑型整流装置的一层结构示意图。

图2为实施例中紧凑型整流装置的二层结构示意图。

图3为实施例中紧凑型整流装置的主电路图。

图4为实施例中紧凑型整流装置的控制电路图。

图5为实施例中紧凑型整流装置的逻辑原理框图。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例，对本实用新型的技术方案进行清晰完整地描述，显然，所描述实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而非全部实施例。

实施例

如图1-2所示，一种紧凑型整流装置，包括机箱1，机箱上安装有散热风机2，机箱内设置有三个整流模块3、两个电流互感器4、一个主控板5、一个吸收板6、一个显示板7、一个温度传感器8，机箱设置有三相交流进线端和励磁直流正、负极输出端，机箱内的部件分前、后两层来布置，主控板和显示板置于第一层，其余部件置于第二层。

如图3所示，每个整流模块包括上、下桥臂两个晶闸管整流模块，VT1、VT2、VT3上桥臂晶闸管共阴极，VT1、VT2、VT3下桥臂晶闸管共阳极，三相电源与VT1、VT2、VT3上桥臂晶闸管阳极相连，VT1、VT2、VT3下桥臂晶闸管阴极相连，三相交流进线端分别与三个整流模块的上桥臂晶闸管阳极及下桥臂晶闸管阴极对应连接，整流直流正、负极输出端分别与三个上桥臂晶闸管阴极及下桥臂晶闸管阳极对应连接，两个电流互感器分别采集三相交流进线端两相电流感应信号，并将采集到的两相进线电流感应信号反馈给主控板参与电流的闭环控制，直流正、负极输出端上连接有电压检测信号线，将电压检测信号反馈到主控板用于电压的闭环控制，温度传感器用于采集晶闸管的工作温度，各晶闸管触发信号、电流互感器、温度传感器、散热风机、吸收板和显示板均与主控板电连接。

吸收板包括六个阻容吸收单元，用于吸收晶闸管整流模块两端的浪涌尖峰电压。

如图4所示，主控板上设有核心控制芯片、模拟量输入/输出电路、数字量输入/输出电路、输入电流检测电路、输入电压检测电路、直流电压检测电路、散热风机控制电路、晶闸管触发电路、电源转换电路及外部信号通讯电路。

模拟量输入电路主要完成整流电流、电压给定功能，输入类型可选择0-20mA或0-10V。

模拟量输出电路用于对外输出整流电流或整流电压信号，信号类型可选择0-20mA或0-10V。

四路数字量输入主要完成整流装置的外部控制，主要用于装置的启动/停止、使能、急停、半励/全励的控制功能。

两路数字量输出用于对外输出装置的运行状态与故障状态输出，另外还有一路备用输出接口。

输入电流检测电路通过采集装置U1、W1两相输入电流，计算实际输出电流，实现闭环控制。

输入电压检测电路通过采集三相进线电压幅值与相位，实现电网精准锁相，进而控制晶闸管的触发角度，实现恒流或恒压功能。

六路晶闸管触发电路配合输入电压检测实现三相全控整流功能。所有的开环和闭环驱动控制及通讯功能由主控板上的32位微处理器实现，控制晶闸管的VT1上桥臂，VT3下桥臂，VT2上桥臂，VT1下桥臂，VT3上桥臂，VT2下桥臂依次导通。微处理器周期地计算功率部分电流的值，以确保紧凑型整流装置不因过载而损坏晶闸管，同时实时采集输入、输出电压，实现过压、欠压保护。

电源转换电路由交流220V变换为直流24V，±15V,5V,3.3V，为各控制回路相应地提供电源。

主控板的核心控制芯片选用32位STM32F103单片机，外部信号通讯电路为RS485串口通讯电路。

如图5所示，紧凑型整流装置供电回路采用三相桥臂式全控整流电路方案，三相电源电压经过紧凑型整流装置内部的整流电路，将三相交流电源变换成直流电源，接到直流电机的励磁端。三相交流进线端在的U1与W1相有两个上设有电流互感器，用于采集进线电流反馈到主控板,通过主控板参与到电流闭环控制中。励磁给定信号可通过内部参数设置或面板显示板选择主控板模拟量通道0-10V或DI通道(半励/全励)。主控板将采集的电流与给定电流进行电流闭环控制，进而控制晶闸管的导通角，最终实现恒定电流的输出。另外根据不同应用现场还可以设为恒压工作方式，即通过控制实现输出恒定电压的目的。

该紧凑型整流装置具有采集进线电压、输出电压、进线电流的功能，具有过流、过压欠压保护功能，还具有过热保护功能，通过端口输出报警。

机箱顶部设置有两个散热风机，根据温度传感器上传的温度信号，主控板上设置有两路直流24V风机电源输出端口，用于控制散热风机的启停，避免装置超温损坏模块。

本实用新型的技术方案并不限于上述具体实施例的限制，在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种紧凑型整流装置，包括机箱，机箱上安装有散热风机，其特征在于：机箱内设有三个整流模块、两个电流互感器、一个主控板、一个吸收板、一个显示板、一个温度传感器，机箱内设置有三相交流进线端和励磁直流正、负极输出端，每个整流模块包括上、下桥臂两个晶闸管，其中三个晶闸管上桥臂共阴极，三个晶闸管下桥臂共阳极，三相交流进线端分别与三个晶闸管的上桥臂阳极及下桥臂阴极对应连接，整流直流正、负极输出端分别与三个晶闸管的上桥臂阴极及下桥臂阳极对应连接，两个电流互感器分别采集三相交流进线端两相进线电流感应信号，并将采集到的两相进线电流感应信号反馈给主控板参与整流电流的闭环控制，整流直流正、负极输出端上连接有电压检测信号线，并将整流电压检测信号反馈到主控板用于电压的闭环控制，温度传感器用于采集晶闸管的工作温度，各晶闸管的触发信号端及电流互感器、温度传感器、散热风机、吸收板和显示板均与主控板电连接。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型整流装置，其特征在于：吸收板包括六个阻容吸收单元，用于吸收晶闸管整流模块两端的浪涌尖峰电压。

3.根据权利要求1所述的一种紧凑型整流装置，其特征在于：主控板上设置有核心控制芯片、模拟量输入/输出电路、数字量输入/输出电路、输入电流检测电路、输入电压检测电路、直流电压检测电路、散热风机控制电路、晶闸管触发电路、电源转换电路以及外部信号通讯电路。

4.根据权利要求3所述的一种紧凑型整流装置，其特征在于：主控板的核心控制芯片为STM32微控制器，外部信号通讯电路为RS485串口通讯电路。

5.根据权利要求1所述的一种紧凑型整流装置，其特征在于：机箱顶部设置有两个散热风机。

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