本發(fā)明涉及數(shù)字整流技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種應用于大功率整流器的控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著氯堿和有色金屬冶煉行業(yè)的飛速發(fā)展，對大功率整流器的需求與日俱增，并且整流器輸出的直流電流達到數(shù)萬甚至數(shù)十萬安培，因此對直流供電的可靠性提出了非常高的要求。

為了解決此問題，目前國內(nèi)大多采用以下兩種方案：一是在采用多臺整流機組并聯(lián)輸出的直流供電方案時，增加一臺或多臺備用的整流機組；二是在采用單臺整流機組的直流供電方案時，為降低投資成本，并且考慮到整流機組的故障主要發(fā)生在整流器的控制裝置，一般采用雙通道熱備用控制裝置。

目前的雙通道熱備用控制裝置主要采用一主一備的運行方式，主控通道處于運行狀態(tài)，產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖輸出到整流主電路的脈沖分配單元，同時檢測自身的硬件，一旦檢測到硬件發(fā)生故障，馬上通過繼電器或通訊方式切換到備用通道投入運行。如果主控通道的故障自診斷模塊發(fā)生故障，會導致備用通道無法進行切換，降低了運行的可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種用于大功率整流器的雙通道熱備用控制裝置，以整流器控制系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種用于大功率整流器的雙通道熱備用控制裝置，包括兩個控制大功率整流器晶閘管觸發(fā)控制角的數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器和用于控制兩個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器工作狀態(tài)的熱備用控制器；所述數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器包括相互通信的第一控制模塊和第二控制模塊，第一控制模塊的輸入端分別連接開關(guān)量信號和交直流反饋信號，第一控制模塊的輸出端依次連接有脈沖功放電路和脈沖切除電路，脈沖切除電路的輸出端連接大功率整流器的脈沖分配單元；所述第二控制模塊分別與脈沖功放電路和熱備用控制器連接。

上述一種用于大功率整流器的雙通道熱備用控制裝置，所述第一控制模塊包括智能調(diào)節(jié)主控制器、鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器、開關(guān)量輸入/輸出電路以及AD轉(zhuǎn)換器；所述AD轉(zhuǎn)換器的輸入端連接大功率整流器的直流反饋信號端和交流反饋信號端，AD轉(zhuǎn)換器的輸出端連接智能調(diào)節(jié)主控制器的輸入端；開關(guān)量輸入/輸出電路的輸入端連接開關(guān)量信號端，開關(guān)量輸入/輸出電路的輸出端連接智能調(diào)節(jié)主控制器的輸入端；智能調(diào)節(jié)主控制器的輸出端連接鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器的輸入端，鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器的輸出端連接脈沖功放電路的輸入端。

上述一種用于大功率整流器的雙通道熱備用控制裝置，所述鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器采用軟件鎖相環(huán)。

上述一種用于大功率整流器的雙通道熱備用控制裝置，所述第一控制單元還包括用于接入電網(wǎng)三相同步信號的智能同步模塊，智能同步模塊的輸出端連接鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器的輸入端。

上述一種用于大功率整流器的雙通道熱備用控制裝置，所述第二控制單元包括故障自診斷電路和通信接口，故障自診斷電路的輸入端與脈沖功放電路連接，故障自診斷電路的輸出端連接智能調(diào)節(jié)主控制器的輸入端；通信接口用于連接熱備用控制器和智能調(diào)節(jié)主控制器。

上述一種用于大功率整流器的雙通道熱備用控制裝置，所述熱備用控制器包括通道故障檢測電路、通道切除電路、以太網(wǎng)通信接口以及分別與兩個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器連接的兩個RS485通信接口，所述通道故障檢測電路分別與通道切除電路和兩個RS485通信接口連接，通道切除電路的輸出端分別連接兩個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器的受控端；所述通道故障檢測電路經(jīng)以太網(wǎng)通信接口計算機監(jiān)控系統(tǒng)相互通訊。

由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進步如下。

本發(fā)明應用于大功率整流器中，由兩個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器和一個熱備用控制器組成，兩個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器均能獨立完成所有的控制功能，采用一主一備的運行方式；熱備用控制器對兩個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器的硬件進行實時檢測，一旦主控通道的數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器發(fā)生故障，立即自動將備用通道的數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器無擾動地切換為主控通道，并將發(fā)生故障的原主控通道的數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器切除，避免發(fā)生停車事故，大大提高了故障檢測的可靠性，進一步保證整個整流器工作的穩(wěn)定性。本發(fā)明的備用通道還能夠?qū)崟r跟蹤主控通道的控制變量，在進行通道切換時，主控通道和備用通道的控制變量大小一致，確保通道切換時無擾動。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)任何一個部件發(fā)生故障時，不會造成停車事故，并且可以在整流器不停機的情況下，更換發(fā)生故障的部件，大大地提高了運行可靠性。

本發(fā)明數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器的第一控制單元具有同步缺相保護、電網(wǎng)晃電保護、故障自以及直流/交流反饋熱備用功能，可任意選擇直流反饋信號或交流反饋信號參與穩(wěn)流控制，另一路反饋信號則為備用狀態(tài)。當參與穩(wěn)流控制的反饋信號發(fā)生故障時，自動切換到另一路反饋信號參與穩(wěn)流控制，避免發(fā)生停車事故，提高了大功率整流器運行的可靠性。數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器中設置的脈沖切除電路能夠在控制通道的脈沖功放管發(fā)生短路故障時完全切除故障通道，不會影響另一個通道的正常工作。

本發(fā)明的數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器可通過自身的故障自診斷模塊對自身的硬件進行檢測，并將故障信息發(fā)送給熱備用控制器，同時熱備用控制器還可對主控通道和備用通道的數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器進行檢測，可以大大提高故障檢測的可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明所述數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明所述熱備用控制器的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。

一種用于大功率整流器的雙通道熱備用控制裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括一個熱備用控制器和兩個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器，數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器用于控制大功率整流器晶閘管的觸發(fā)控制角，熱備用控制器用于控制兩個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器的工作狀態(tài)。

數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，包括相互通信的第一控制模塊和第二控制模塊，第一控制模塊的輸入端分別連接開關(guān)量信號和交直流反饋信號，第一控制模塊的輸出端依次連接有脈沖功放電路和脈沖切除電路，脈沖切除電路的輸出端連接大功率整流器的脈沖分配單元；所述第二控制模塊分別與脈沖功放電路和熱備用控制器連接。

第一控制模塊負責同步信號的監(jiān)視和測量、模數(shù)轉(zhuǎn)換、閉環(huán)調(diào)節(jié)運算、參數(shù)設置、鎖相環(huán)運算、移相控制、晶閘管觸發(fā)脈沖的形成優(yōu)化和智能調(diào)節(jié)；具體包括智能調(diào)節(jié)主控制器、鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器、開關(guān)量輸入/輸出電路以及AD轉(zhuǎn)換器；其中，AD轉(zhuǎn)換器的輸入端連接大功率整流器的直流反饋信號端和交流反饋信號端，AD轉(zhuǎn)換器的輸出端連接智能調(diào)節(jié)主控制器的輸入端；開關(guān)量輸入/輸出電路的輸入端連接開關(guān)量信號端，開關(guān)量輸入/輸出電路的輸出端連接智能調(diào)節(jié)主控制器的輸入端；智能調(diào)節(jié)主控制器的輸出端連接鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器的輸入端，鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器的輸出端連接脈沖功放電路的輸入端。

智能調(diào)節(jié)主控制器用于對整流器輸出的直流電流進行穩(wěn)流控制，具有穩(wěn)流精度高、響應速度快、超調(diào)量小的特點，同時采用了直流/交流反饋的冗余控制，提高了運行可靠性。

鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器，用于對智能調(diào)節(jié)主控制器輸出的脈沖觸發(fā)控制角信號進行鎖定，產(chǎn)生的脈沖對稱度高，并可確保在電網(wǎng)發(fā)生晃電造成同步信號暫時缺失時，仍然能輸出正常的脈沖。本發(fā)明中，鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器采用軟件鎖相環(huán)實現(xiàn)。

第二控制單元負責通信網(wǎng)絡控制、相關(guān)電路的監(jiān)視和故障自診斷；具體包括故障自診斷電路和通信接口。其中，故障自診斷電路的輸入端與脈沖功放電路連接，故障自診斷電路的輸出端連接智能調(diào)節(jié)主控制器的輸入端；通信接口用于連接熱備用控制器，用于實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)主控制器與熱備用控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。

故障自診斷電路用于對數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器的各個部件進行不斷檢測、數(shù)據(jù)采集以及診斷，當某一部件出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或故障時，熱備用控制器將備用通道切換為主控方式，同時將發(fā)生故障的原主控通道切除。

本發(fā)明中的第一控制單元還包括用于接入電網(wǎng)三相同步信號的智能同步模塊，智能同步模塊的輸出端連接鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器的輸入端。本發(fā)明通過向智能同步模塊提供電網(wǎng)三相電壓，當電網(wǎng)波動、瞬間掉電、瞬間斷相等現(xiàn)象發(fā)生時，智能同步模塊會向鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器發(fā)出信號，鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器根據(jù)三相同步信號的線性相關(guān)性用程序模擬產(chǎn)生丟失的同步信號輸出給智能調(diào)節(jié)主控制器，智能調(diào)節(jié)主控制器經(jīng)過數(shù)字濾波、相序檢測、缺相檢測、相位數(shù)字合成處理后，自動調(diào)整移相控制量到鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器，鎖相環(huán)數(shù)字觸發(fā)器鎖定輸出的晶閘管觸發(fā)脈沖，使晶閘管觸發(fā)控制角恒定處于優(yōu)化狀態(tài)。即使發(fā)生缺失一相同步信號的故障，仍可正常運行。

熱備用控制器用于實時監(jiān)測兩個是否數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器工作是否正常，當檢測到一個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器工作狀況發(fā)生故障或工作狀況不及另一個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器的工作狀況好時，經(jīng)綜合分析、判斷后發(fā)出指令，自動將好的數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器切換為工作狀態(tài)。

熱備用控制器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，具體包括：通道故障檢測電路、通道切除電路、以太網(wǎng)通信接口、RS485通信接口1和RS485通信接口2；其中，RS485通信接口1連接在數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器A與通道故障檢測電路之間，RS485通信接口2連接在數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器B與通道故障檢測電路之間，通道切除電路的受控端連接通道故障檢測電路的輸出端，通道切除電路的輸出端分別與數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器A和數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器B的受控端連接；通道故障檢測電路經(jīng)以太網(wǎng)通信接口連接計算機監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對整流設備進行遠程遙測和遙控。

通道故障檢測電路實時監(jiān)測數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器A和數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器B，一旦其中一個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器發(fā)生故障，立即發(fā)出通道切換和故障通道切除指令。通道切除電路能夠?qū)崿F(xiàn)在某一數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器發(fā)生故障時，確保完全切除故障數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器，不會影響另一個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器的正常工作。

本發(fā)明中，可設定其中一個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器為主控通道，另一數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器則為備用通道，主控通道和備用通道的硬件和軟件完全相同，所有的外部信號同時送至主控通道和備用通道，主控通道和備用通道均能獨立完成所有的控制功能。主控通道和備用通道的脈沖輸出端直接并聯(lián)后，再送至大功率整流器的脈沖分配單元，只有主控通道產(chǎn)生的脈沖輸出到脈沖分配單元，而備用通道產(chǎn)生的脈沖處于封鎖狀態(tài)。

實際運行時，熱備用控制器通過通信接口與主控通道和備用通道進行數(shù)據(jù)傳輸，備用通道實時跟蹤主控通道的運行變量；在進行通道切換時，主控通道和備用通道的控制變量大小一致，確保通道切換時無擾動。同時，故障的數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器中的脈沖切除電路，可在脈沖功放管發(fā)生短路故障，可以確保完全切除故障數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器，不會影響另一個數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器的正常工作。

本發(fā)明的具體運行方式具體如下所述。

方式一：主控通道和備用通道均無故障，可以通過手動控制熱備用控制器發(fā)出指令，將主控通道和備用通道進行無擾動切換。

方式二：如果主控通道發(fā)生故障，熱備用控制器立即發(fā)出指令，將備用通道無擾動切換為主控通道，并將發(fā)生故障的原主控通道切除，避免發(fā)生停車事故，保證了在整流器不停機的情況下，更換發(fā)生故障的通道。

方式三：如果備用通道發(fā)生故障，熱備用控制器可以確保不進行通道的切換，并立即發(fā)出通道切除指令，將發(fā)生故障的備用通道切除，避免發(fā)生停車事故。

方式四：如果熱備用控制器喪失了通道切換功能，不會造成停車事故，可以在整流器不停機的情況下，更換發(fā)生故障的熱備用控制器。