大电流整流装置四象限运行控制方法 技术领域 本发明涉及一种整流装置的运行方法,尤其是大电流整流装置四象限运行控制方法。
背景技术 目前,人们为了在电解、核聚变和电气传动等场合中获得正、反向直流大电流,常将由两台反并连接的同相逆并联结构或非同相逆并联结构的晶闸管三相全控桥构成的整流装置于四象限方式下运行。有关四象限运行方法的相关技术在中国专利CN-1024616C、1045493A、2321535Y,日本专利JP-特开平8-182334A,欧洲专利EP-0621679A1、0784375A2,以及中国《煤炭科学技术》杂志2002年1月第30卷1期“新型可控硅无环流交-交变频器”一文中已披露,综观这些现有技术,所涉及的四象限运行控制方法有两种:有环流运行和逻辑无环流运行。
有环流运行即在运行过程中正、反组的整流器都触发,两组整流器输出电压的平均值相等,但瞬时值不等,在两者之间产生了不流过负载仅在变压器绕组间流动的动态环流,此环流依靠串接在两组整流器之间的电抗器予以抑止;该运行模式仅适用于中、小容量的系统,运行时,整流器和变压器中除负载电流外还叠加有环流,致使设备的容量需加大,而且,在大容量系统中环流电抗器的容量也很难满足要求。
逻辑无环流运行即当一组整流器工作时,用逻辑电路封锁另一组整流器的触发脉冲,当检测到电流过零时,将两组整流器同时封锁;在该种运行方式中,虽环流不存在,节省了环流电抗器和变压器、整流装置的附加设备容量,但却存在着不足之处,首先,主回路的零电流难以检测,在大容量系统中,电流一般上万安培,无法要求任何一个传感器既能检测上万安培的电流,又能精确检测出极小的近乎零电流;其次,将两组整流器同时封锁即意味着有控制死区,使电流不能连续过零,无论零电流检测不准确或控制死区时间不够,都会导致两组整流器地同时导通,形成变压器绕组间短路,造成整流装置和电源的损坏。
发明内容 本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处,提供一种合理、实用,使用方便的大电流整流装置四象限运行控制方法。
所采用的技术方案通过含有反并连接于两绕组间电角度相差180度的三绕组变压器副边上的两台同相逆并联结构的晶闸管整流器TC1、TC2,或反并连接于变压器副边上的两台非同相逆并联结构的晶闸管整流器TC3、TC4,以及与晶闸管整流器TC1、TC2或晶闸管整流器TC3、TC4的触发端电连接的脉冲触发器、串接于负载回路中的电流传感器和与所说脉冲触发器、电流传感器电连接的计算机,所说晶闸管整流器TC1的输出正端与晶闸管整流器TC2的输出负端间串接有电抗器L1,晶闸管整流器TC1的输出负端与晶闸管整流器TC2的输出正端间串接有电抗器L2,所说晶闸管整流器TC1由晶闸管整流器TC11、TC12构成、晶闸管整流器TC2由晶闸管整流器TC21、TC22构成,所说晶闸管整流器TC3的输出正端与晶闸管整流器TC4的输出负端间串接有电抗器L3、L4,晶闸管整流器TC3的输出负端与晶闸管整流器TC4的输出正端间串接有电抗器L5、L6,使其执行有环流或无环流运行,特别是所说方法包含以下步骤:确定主回路电流的预设值为主回路额定电流值的10%~20%,产生一个决定有环流运行或无环流运行方式的判断基准;检测电流传感器的电流值,当其小于预设值时,采用有环流运行方式,即对于同相逆并联结构的晶闸管整流器TC1、TC2,触发其中的晶闸管整流器TC11、TC22导通,对于非同相逆并联结构的晶闸管整流器TC3、TC4,则同时触发正、反向晶闸管整流器TC3、TC4导通;检测电流传感器的电流值,当其大于预设值时,采用无环流运行方式,即无论同相逆并联结构的晶闸管整流器TC1、TC2,还是非同相逆并联结构的晶闸管整流器TC3、TC4,均对于电流正向流过时触发正向晶闸管整流器导通,对于电流反向流过时触发反向晶闸管整流器导通。
作为技术方案的进一步改进,所述的电流传感器为霍尔传感器或电流互感器;所述的电流传感器为霍尔传感器时的主回路电流的预设值为主回路额定电流值的10%~15%;所述的电流传感器为电流互感器时的主回路电流的预设值为主回路额定电流值的15%~20%。
相对于现有技术的有益效果是,其一,主回路电流预设值的恰当确定,以及控制模式的切换点设在该电流预设值,使主回路的电流检测仅需准确检测该预设值,而无需准确检测零电流,既减轻了传感器检测小电流时的难度,使检测变得简便易行,又能使检测精度得到保证;其二,当主回路的电流小于预设值时,采用有环流运行,避免了控制死区,使电流的过渡平滑,大于预设值时,采用无环流运行,整流器和变压器中流过的电流仅为预设值加环流电流或额定电流,即不大于额定电流,因此,整流器和变压器的容量不仅没有增加,同时还允许流过的环流电流可达到预设值的30%以上,减少了环流电抗器的大小及容量;其三,对于同相逆并联结构的整流器而言,有环流运行时,可以利用已有的两套变压器绕组,使导通的整流器分别连接不同的变压器绕组,从而使环流通道仅为一条,环流电抗器的个数减少了却并没有增加设备。
附图说明 下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
图1是本发明采用同相逆并联结构构成的晶闸管整流器对的一种实施例电路结构图;
图2是本发明采用非同相逆并联结构构成的晶闸管整流器对的一种实施例电路结构图;
图3是本发明运行控制方法的流程图;
图4是本发明实施后整流器输出的电流波形图,其中,纵坐标为电流,单位为千安培,横坐标为时间,单位为秒。
具体实施方式 参见图1,三绕组变压器BY1的副边为电角度相差180度的两个绕组(abc,-a-b-c),该两个绕组(abc,-a-b-c)均与两台反并连接的同相逆并联结构的晶闸管整流器(TC1,TC2)电连接,其中,晶闸管整流器TC1由晶闸管整流器(TC11,TC12)构成、晶闸管整流器TC2由晶闸管整流器(TC21,TC22)构成,两个绕组之一的abc与晶闸管整流器TC11、TC21电连接,-a-b-c与晶闸管整流器TC12、TC22电连接。晶闸管整流器TC1的输出正端与晶闸管整流器TC2的输出负端间串接有电抗器L1,晶闸管整流器TC1的输出负端与晶闸管整流器TC2的输出正端间串接有电抗器L2。电流传感器CG(现选为霍尔传感器)串接于负载FZ的回路中,且与计算机PC电连接。脉冲触发器MC分别与晶闸管整流器(TC1,TC2)的触发端、计算机PC电连接。
参见图2,变压器BY2的副边def与两台反并连接的非同相逆并联结构的晶闸管整流器(TC3,TC4)电连接。晶闸管整流器TC3的输出正端与晶闸管整流器TC4的输出负端间串接有电抗器(L3,L4),晶闸管整流器TC3的输出负端与晶闸管整流器TC4的输出正端间串接有电抗器(L5,L6)。电流传感器CG(现选为电流互感器)串接于负载FZ的回路中,且与计算机PC电连接。脉冲触发器MC分别与晶闸管整流器(TC3,TC4)的触发端、计算机PC电连接。
参见图1、图2、图3和图4,大电流整流装置四象限运行控制方法和装置工作流程如下:步骤10为初始动作。在步骤20中,设定整流器为两台同相逆并联结构的晶闸管整流器(TC1,TC2)或两台非同相逆并联结构的晶闸管整流器(TC3,TC4),以适用于两种不同结构的晶闸管整流器。在步骤30中,根据实际的电路情况和所选用的电流传感器CG,设定主回路的额定电流值和主回路电流的预设值,以产生一个决定有环流运行或无环流运行方式的判断基准;其中,若电流传感器CG为霍尔传感器时的主回路电流的预设值为主回路额定电流值的10%~15%,电流传感器CG为电流互感器时的主回路电流的预设值为主回路额定电流值的15%~20%。在步骤40中,根据实际需要,确定负载两端的电流方向。在步骤50中,判断现行的整流器为何种?若为两台同相逆并联结构的晶闸管整流器(TC1,TC2),则在步骤100通过电流传感器CG采集主回路的电流;若步骤50中为两台非同相逆并联结构的晶闸管整流器(TC3,TC4),则转入步骤200。
在步骤110中,将采集到的主回路的电流值与主回路电流的预设值进行大小的比较?若比较的结果为大,则采用无环流运行方式,即在步骤120中判断负载两端的电流方向?若比较的结果为小,则采用有环流运行方式,转入步骤150。在步骤120中,若电流方向为正,则触发正向晶闸管整流器导通,即在步骤130使脉冲触发器MC触发导通晶闸管整流器TC1,同时封锁晶闸管整流器TC2,使整流装置中的电流流动方向为:变压器绕组(a、b、c)中某相→TC11共阴极某晶闸管→L1、CG、FZ→TC11共阳极某晶闸管→变压器绕组(a、b、c)中另一相,变压器绕组(-a、-b、-c)中某相→TC12共阴极某晶闸管→L1、CG、FZ→TC12共阳极某晶闸管→变压器绕组(-a、-b、-c)中另一相,然后返回步骤100。若电流方向为负,则触发反向晶闸管整流器导通,即转入步骤140,使脉冲触发器MC触发导通晶闸管整流器TC2,同时封锁晶闸管整流器TC1,使整流装置中的电流流动方向为:变压器绕组(a、b、c)中某相→TC21共阴极某晶闸管→L2、FZ、CG→TC21共阳极某晶闸管→变压器绕组(a、b、c)中另一相,变压器绕组(-a、-b、-c)中某相→TC22共阴极某晶闸管→L2、FZ、CG→TC22共阳极某晶闸管→变压器绕组(-a、-b、-c)中另一相,然后返回步骤100。在步骤150中,使脉冲触发器MC触发导通晶闸管整流器TC1中的TC11、晶闸管整流器TC2中的TC22,同时封锁晶闸管整流器TC1中的TC12、晶闸管整流器TC2中的TC21,使整流装置中的环流电流流动方向为:变压器绕组(a、b、c)中某相→TC11共阴极某晶闸管→L1→TC22共阳极某晶闸管→变压器绕组(-a、-b、-c)中某相→变压器绕组(-a、-b、-c)中另一相→TC22共阴极某晶闸管→L2→TC11共阳极某晶闸管→变压器绕组(a、b、c)中另一相,同时,整流器还供给负载ZF电流;然后返回步骤100。
在步骤200中,通过电流传感器CG采集主回路的电流。在步骤210中,将采集到的主回路的电流值与主回路电流的预设值进行大小的比较?若比较的结果为大,则采用无环流运行方式,即在步骤220中判断负载两端的电流方向?若比较的结果为小,则采用有环流运行方式,转入步骤250。在步骤220中,若电流方向为正,则触发正向晶闸管整流器导通,即在步骤230使脉冲触发器MC触发导通正向晶闸管整流器TC3,同时封锁反向晶闸管整流器TC4,使整流装置中的电流流动方向为:变压器绕组(d、e、f)中某一相→TC3共阴极某晶闸管→L3、CG、FZ、L5→TC3共阳极某晶闸管→变压器绕组(d、e、f)中另一相,然后返回步骤200。若电流方向为负,则触发反向晶闸管整流器导通,即转入步骤240,使脉冲触发器MC触发导通反向晶闸管整流器TC4,同时封锁正向晶闸管整流器TC3,使整流装置中的电流流动方向为:变压器绕组(d、e、f)中某相→TC4共阴极某晶闸管→L6、FZ、CG、L4→TC4共阳极某晶闸管→变压器绕组(d、e、f)中另一相,然后返回步骤200。在步骤250中,使脉冲触发器MC同时触发导通正、反向晶闸管整流器TC3,TC4,使整流装置中的环流电流流动方向为:变压器绕组(d、e、f)中某相→TC3共阴极某晶闸管→L3、L4→TC4共阳极某晶闸管→变压器绕组(d、e、f)中另一相,变压器绕组(d、e、f)中某一相→TC4共阴极某晶闸管→L6、L5→TC3共阳极某晶闸管→变压器绕组(d、e、f)中另一相,同时,整流器还供给负载FZ电流;然后返回步骤200。
不论是采用同相逆并联结构构成的晶闸管整流器对,还是采用非同相逆并联结构构成的晶闸管整流器对,实施本四象限运行控制方法后,其整流器输出的电流波形图均为图4所示,由图中可看出,电流的过渡非常平滑,且无任何控制死区。
显然,本领域的技术人员可以对本发明的整流装置进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。