CN105099309B - 一种带独立控制功能的智能功率柜 - Google Patents

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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，并在控制模块中进一步处理得到功率柜输出电流。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
本发明涉及发电机组控制技术，具体说是一种带有独立控制功能的智能功率柜。
背景技术
对于励磁***而言，稳定可靠是最基本也是最重要的要求，所以励磁***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***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。智能功率柜带有控制模块，但是这些智能功率柜均不具备励磁控制功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决上述提出的问题，提供一种带有独立控制功能的智能功率柜，可以自动进行励磁控制，并作为分布式控制***的一部分，为整体***提供局部测控信息或直接接管***控制。
所述带独立控制功能的智能功率柜，作为励磁控制***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部分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，所述信号调制模块将阳极电压分为两路信号输出给所述控制模块，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，由导通角产生触发脉冲输出到所连接的可控硅整流桥的控制端。
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；所述控制模块通过通信网络获取或传递导通角信息。
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发送到所连接的所述通信网络，用于得到所有功率柜的总的输出电流，即励磁电流，并以励磁电流为控制对象进行恒励磁电流控制，由得到的导通角输出控制脉冲到可控硅整流桥控制端。
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。
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。
本发明的智能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：通过统一调整触发脉冲，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。
本发明智能功率柜独立控制时，完成闭环控制计算后将功率柜的整流桥触发角传递给其余通信站点。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，这样智能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。
本发明为励磁***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智能功率柜，从而维持励磁***的正常运行。智能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是智能功率柜线路框图，
图2是自并励励磁***的智能功率柜线路框图。
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发明进一步说明：如图1所示，所述带有独立控制功能的智能功率柜，包括阳极电压输入端、可控硅整流桥1、连接可控硅控制端的控制模块5，所述阳极电压输入端通过所连接的可控硅整流桥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。
还设有同步电压互感器2和信号调制模块4，所述同步电压互感器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将同步电压信号整形为参考过零方波，以及等比降幅用于阳极电压实时测量的正弦波测量信号，所述控制模块用于将正弦波测量信号与给定电压比较后通过PID恒电压控制运算得出导通角，并输出控制脉冲到可控硅整流桥控制端。
如图2所示，在自并励***中也可以根据阳极电压完成恒电压控制计算。
或者，本发明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。
所述智能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，根据总的输出电流与给定电流比较后通过PID恒电流控制运算输出控制导通角，输出控制脉冲到可控硅整流桥控制端。
实际上，智能功率柜作为发电机组分布式智能控制的一部分，与智能调节柜、其他智能功率柜和灭磁柜配合成为整体的分布式智能控制***。
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智能功率柜，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，根据获取的导通角参数生成触发脉冲输出到所连接的本柜可控硅整流桥控制端。
通信网络连接了励磁调节器、智能功率柜等励磁***内部所有控制模块，智能功率柜能够通过通信网络获取的励磁***各个控制模块的状态数据判断励磁调节柜以及其余智能功率柜是否可以正常运行。
控制模块之间交换的信息除了触发角以外还包括PID控制算法的中间状态量，这样控制模块切换时新的在线控制模块在相同的PID参数和相同的中间状态量作用下将得到相同的触发角，控制模块的切换将不会产生扰动。功率柜传输的数据中还包含本柜输出的电流，这样智能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。
由智能功率柜在线控制时，如果其余的功率柜中某一台退出运行，智能功率柜可以通过通信或累加得到的励磁电流监测到这一变化，并通过闭环控制使输出的励磁电流恢复到故障前的水平。
在线控制的智能功率柜出现故障，退出运行后，其余智能功率柜和具有励磁控制功能的控制通道将根据预置优先级由优先级最高的控制通道取得在线控制权，并恢复励磁***的输出到故障前的水平。
由智能功率柜在线控制时，某一台故障的智能功率柜恢复运行后，智能功率柜可以通过通信或电流测量值监测到这一变化，并通过闭环控制使励磁***的输出恢复到此前的水平。
智能功率柜在线控制时，可以由运行人员通过本地按钮或人机界面进 行操作。如果控制优先级更高的励磁控制通道，如励磁调节柜的控制通道，恢复正常，智能功率柜不会主动放弃在线控制权限，但可以通过现地操作人为恢复励磁调节器控制通道的在线控制。

Claims (5)

1.一种带独立控制功能的智能功率柜，作为励磁控制***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)和连接其他部分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，由导通角产生触发脉冲输出到所连接的可控硅整流桥的控制端；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。
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；所述控制模块(5)通过通信网络(3)获取或传递导通角信息。
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发送到所连接的所述通信网络(3)，用于得到所有功率柜的总的输出电流，即励磁电流，并以励磁电流为控制对象进行恒励磁电流控制，由得到的导通角输出控制脉冲到可控硅整流桥控制端。
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，用于调整给定电压或给定电流，以及执行逆变灭磁。
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