一種基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)，具體說(shuō)是一種基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于勵(lì)磁系統(tǒng)而言，穩(wěn)定可靠是最基本也是最重要的要求，所以勵(lì)磁系統(tǒng)一般都配置了兩個(gè)全功能控制通道，一個(gè)在線控制，另一個(gè)通道熱備用。這樣在線通道故障時(shí)備用通道可以立即轉(zhuǎn)為在線控制，保證設(shè)備的可靠性。但是如果勵(lì)磁調(diào)節(jié)器出現(xiàn)了導(dǎo)致雙通道故障的問(wèn)題，例如電源電路故障，則無(wú)法通過(guò)多通道冗余技術(shù)進(jìn)行規(guī)避。
[0003]勵(lì)磁系統(tǒng)一般包括進(jìn)行控制計(jì)算的勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜、整流輸出的功率柜和帶有滅磁開(kāi)關(guān)的滅磁柜。對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組，一個(gè)功率柜允許輸出的最大勵(lì)磁電流通常不能滿(mǎn)足控制要求，需要多個(gè)功率柜并聯(lián)輸出。
[0004]常規(guī)功率柜和滅磁柜沒(méi)有控制模塊，由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器生成觸發(fā)脈沖，并聯(lián)輸出到各功率柜，經(jīng)過(guò)放大后觸發(fā)整流橋的可控硅。而常規(guī)的智能功率柜不帶有勵(lì)磁系統(tǒng)控制功能，且功率柜之間不要求相互通信。應(yīng)用智能功率柜并沒(méi)有提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)，使功率柜和滅磁柜均可以擔(dān)任檢測(cè)和控制的作用，大幅提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性。
[0006]所述基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)，其特征在于:所述勵(lì)磁系統(tǒng)包括與通信網(wǎng)絡(luò)連接的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、智能滅磁柜和多個(gè)并聯(lián)連接的智能功率柜，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、智能滅磁柜和智能功率柜各設(shè)有獨(dú)立的控制模塊，所述控制模塊通過(guò)電流互感器和/或電壓互感器采樣從勵(lì)磁主回路進(jìn)行電流和/或電壓采樣；
[0007]其中智能功率柜的電壓互感器從三相陽(yáng)極電源采樣，并通過(guò)信號(hào)調(diào)制模塊輸出兩路信號(hào)到控制模塊，一路為三相過(guò)零方波參考信號(hào)，另一路為用于陽(yáng)極電壓幅值測(cè)量的正弦波信號(hào)，智能功率柜的控制模塊輸出端連接到本柜可控硅控制端，用于根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上主控信號(hào)提供的導(dǎo)通角數(shù)據(jù)生成并輸出觸發(fā)脈沖到本柜可控硅控制端。
[0008]作為優(yōu)化方案，所述智能滅磁柜和智能功率柜均設(shè)有信號(hào)調(diào)理模塊，智能滅磁柜和智能功率柜分別從本柜的輸出電流端通過(guò)電流互感器取樣，電流互感器的輸出端與信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接，信號(hào)調(diào)理模塊將采樣的電流信號(hào)輸出給所述控制模塊做恒電流控制。O
[0009]作為優(yōu)化方案，所述勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)有與通信網(wǎng)絡(luò)連接的人機(jī)界面，所述人機(jī)界面設(shè)有獨(dú)立的控制模塊。
[0010]本實(shí)用新型使大型發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)的功率柜和滅磁柜與調(diào)節(jié)柜通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)連為一個(gè)整體，每個(gè)功率柜、滅磁柜均可以獨(dú)立檢測(cè)和控制整個(gè)系統(tǒng)，功率柜和滅磁柜都可以作為備用控制通道在勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜的控制通道退出后轉(zhuǎn)為在線控制，通信網(wǎng)絡(luò)連接了勵(lì)磁系統(tǒng)所有控制通道的CPU模塊，各控制通道通過(guò)通信判斷其余控制通道是否正常。使得勵(lì)磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到大幅的提升。
[0011]對(duì)于大型發(fā)電機(jī)組，一個(gè)功率柜允許輸出的最大勵(lì)磁電流通常不能滿(mǎn)足控制要求，需要多個(gè)功率柜并聯(lián)輸出。智能功率柜帶有CPU模塊，能夠根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞的觸發(fā)角和來(lái)自陽(yáng)極電源的同步信號(hào)生成控制柜內(nèi)整流橋的觸發(fā)脈沖，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)向控制通道發(fā)送整流柜的狀態(tài)信息，各個(gè)控制模塊同時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和主控制通道的工作是否正常，并可以隨時(shí)接管控制權(quán)，并均可以實(shí)現(xiàn)智能均流功能:通過(guò)調(diào)整觸發(fā)脈沖，使各個(gè)功率柜的輸出電流趨于一致。
[0012]這些勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜以外的備用控制通道在線運(yùn)行時(shí)可以通過(guò)開(kāi)關(guān)量或本地人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)操作。在優(yōu)先級(jí)更高的控制通道恢復(fù)正常后，在線控制的備用控制通道不會(huì)主動(dòng)放棄在線控制，但可以通過(guò)現(xiàn)地操作人為恢復(fù)高優(yōu)先級(jí)控制通道的在線控制。保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，
[0014]圖2是智能功率柜控制結(jié)構(gòu)示意圖，
[0015]圖3是智能滅磁柜控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1 一勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，2—智能滅磁柜，3—智能功率柜，4一通信網(wǎng)絡(luò)，5—控制模塊，6一彳目號(hào)調(diào)制模塊，7一可控娃整流橋，8一電壓互感器，9一電流互感器，10一人機(jī)界面。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1所示，所述基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)，其系統(tǒng)組成和連接結(jié)構(gòu)為，所述勵(lì)磁系統(tǒng)包括與通信網(wǎng)絡(luò)4連接的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器1、智能滅磁柜2和多個(gè)并聯(lián)連接的智能功率柜3，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器1、智能滅磁柜2和智能功率柜3各設(shè)有獨(dú)立的控制模塊5，所述控制模塊5通過(guò)電流互感器9和/或電壓互感器8采樣從勵(lì)磁主回路進(jìn)行電流和/或電壓采樣。
[0018]其中智能功率柜可以同時(shí)設(shè)有電流互感器9和電壓互感器8，由于智能功率柜是并聯(lián)輸出，電流互感器的采樣電流盡是本柜的輸出電流，所有智能功率柜的輸出電流之和是勵(lì)磁電流，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)，可以獲得各個(gè)智能功率柜的采樣電流之和。
[0019]智能滅磁柜僅設(shè)有電流互感器9，直接采樣得到勵(lì)磁電流。
[0020]其中智能功率柜的電壓互感器8從三相陽(yáng)極電源采樣，并通過(guò)信號(hào)調(diào)制模塊6輸出兩路信號(hào)到控制模塊，一路為三相過(guò)零方波參考信號(hào)，另一路為用于陽(yáng)極電壓幅值測(cè)量的正弦波信號(hào)，智能功率柜的控制模塊輸出端連接到可控硅控制端，用于根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上主控信號(hào)提供的導(dǎo)通角數(shù)據(jù)輸出觸發(fā)脈沖到可控硅控制端?；蛘?，該智能功率柜作為主控通道，向其他智能功率柜提供恒電壓控制的導(dǎo)通角數(shù)據(jù)，其他智能功率柜將獲得的導(dǎo)通角數(shù)據(jù)生成觸發(fā)脈沖到可控硅整流橋。
[0021 ] 電流和電壓的控制過(guò)程祥見(jiàn)后面的控制方法。
[0022]所述勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)有與通信網(wǎng)絡(luò)連接的人機(jī)界面10，所述人機(jī)界面設(shè)有獨(dú)立的控制模塊，可以通過(guò)人機(jī)界面對(duì)控制參數(shù)在允許范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
[0023]基于上述系統(tǒng)的控制方法是，設(shè)置各控制模塊的控制優(yōu)先級(jí)，最高優(yōu)先級(jí)的控制模塊取得控制權(quán)，取得控制權(quán)的控制模塊獨(dú)立對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行恒輸出電壓控制或恒輸出電流控制；其中智能滅磁柜僅作恒電流控制，智能功率柜可以切換恒電流控制或恒電壓控制。
[0024]恒電流或恒電壓控制中，可通過(guò)現(xiàn)有的控制算法得到可控硅整流橋中可控硅的導(dǎo)通角，并通過(guò)通信網(wǎng)將導(dǎo)通角傳遞給各智能功率柜，各智能功率柜按照相同的導(dǎo)通角控制整流橋輸出。
[0025]做恒電流控制時(shí)，智能滅磁柜針對(duì)采樣所得的勵(lì)磁電流進(jìn)行運(yùn)算，得到智能功率柜中可控硅整流橋的導(dǎo)通角；每個(gè)智能功率柜由于作為并聯(lián)支路，需要將各智能功率柜所采樣的電流數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算出各智能功率柜的采樣電流總和得到勵(lì)磁電流，根據(jù)勵(lì)磁電流做恒電流控制，將計(jì)算得到的導(dǎo)通角發(fā)送給其他智能功率柜，各智能功率柜將導(dǎo)通角生成觸發(fā)脈沖輸出給可控硅整流橋。
[0026]勵(lì)磁調(diào)節(jié)器在線控制時(shí)，通過(guò)本柜測(cè)量得到的陽(yáng)極電壓或勵(lì)磁電流數(shù)據(jù)控制輸出電流或輸出電壓。智能滅磁柜在線控制時(shí)，通過(guò)本柜測(cè)量得到的勵(lì)磁電流數(shù)據(jù)控制輸出電流。智能功率柜在線控制時(shí)，若以恒電壓方式運(yùn)行，則通過(guò)本柜測(cè)量得到的陽(yáng)極電壓數(shù)據(jù)控制輸出電壓；若以恒電流方式運(yùn)行，各智能功率柜測(cè)量的輸出電流發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)，將所有智能功率柜所測(cè)得的輸出電流的總和作為恒電流控制的對(duì)象。
[0027]若為自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)，則僅以陽(yáng)極電壓為控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)恒電壓控制。
[0028]一種典型的實(shí)施例為，所述智能滅磁柜和每一個(gè)智能功率柜各設(shè)有一個(gè)控制通道，所述勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立的控制通道。
[0029]各控制通道通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)獲取勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)其余控制通道的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并據(jù)此判斷其余控制通道是否可以正常運(yùn)行，不能正常運(yùn)行的控制通道則退出優(yōu)先級(jí)排序；在線控制的控制通道出現(xiàn)故障，則控制權(quán)切換到其余控制通道中優(yōu)先級(jí)最高的控制通道。
[0030]低優(yōu)先級(jí)控制通道在線控制時(shí)，如果有高優(yōu)先級(jí)控制通道恢復(fù)運(yùn)行，在線控制的控制通道不主動(dòng)放棄在線控制權(quán)，只能通過(guò)開(kāi)關(guān)量或人機(jī)界面恢復(fù)高優(yōu)先級(jí)控制通道的在線控制權(quán)。
[0031]一種典型的控制通道的優(yōu)先級(jí)依次為:勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜、智能滅磁柜、智能功率柜，勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜的控制通道將控制計(jì)算得到的觸發(fā)角通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到智能功率柜，由智能功率柜輸出觸發(fā)脈沖；如果勵(lì)磁調(diào)節(jié)柜的兩個(gè)控制通道均出現(xiàn)故障，則智能滅磁柜的控制模塊轉(zhuǎn)為在線控制，以恒勵(lì)磁電流方式運(yùn)行；如果滅磁柜再發(fā)生故障，則由預(yù)置優(yōu)先級(jí)最高的智能功率柜取得在線控制權(quán)，以該智能功率柜所測(cè)得的陽(yáng)極電壓為控制對(duì)象，或者以各個(gè)功率柜測(cè)量值累加的總勵(lì)磁電流為控制對(duì)象。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)，其特征在于:所述勵(lì)磁系統(tǒng)包括與通信網(wǎng)絡(luò)(4)連接的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器(I)、智能滅磁柜(2)和多個(gè)并聯(lián)連接的智能功率柜(3)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器(I)、智能滅磁柜(2)和智能功率柜(3)各設(shè)有獨(dú)立的控制模塊(5)，所述控制模塊(5)通過(guò)電流互感器(9)和/或電壓互感器⑶回路進(jìn)行電流和/或電壓采樣； 其中智能功率柜的電壓互感器(8)從三相陽(yáng)極電源采樣，并通過(guò)信號(hào)調(diào)制模塊(6)輸出兩路信號(hào)到控制模塊，一路為三相過(guò)零方波參考信號(hào)，另一路為用于陽(yáng)極電壓幅值測(cè)量的正弦波信號(hào)，智能功率柜的控制模塊輸出端連接到本柜可控硅控制端，用于根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上主控信號(hào)提供的導(dǎo)通角數(shù)據(jù)生成并輸出觸發(fā)脈沖到本柜可控硅控制端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)，其特征在于:所述智能滅磁柜(2)和智能功率柜(3)均設(shè)有信號(hào)調(diào)理模塊(6)，智能滅磁柜(2)和智能功率柜(3)分別從本柜的輸出電流端通過(guò)電流互感器取樣，電流互感器的輸出端與信號(hào)調(diào)理模塊(6)的輸入端連接，信號(hào)調(diào)理模塊將采樣的電流信號(hào)輸出給所述控制模塊(5)做恒電流控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)，其特征在于:所述勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)有與通信網(wǎng)絡(luò)連接的人機(jī)界面(10)，所述人機(jī)界面設(shè)有獨(dú)立的控制模塊。
【專(zhuān)利摘要】一種基于分布式控制的高冗余度勵(lì)磁系統(tǒng)，包括與通信網(wǎng)絡(luò)連接的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、智能滅磁柜和多個(gè)并聯(lián)連接的智能功率柜，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、智能滅磁柜和智能功率柜各設(shè)有獨(dú)立的控制模塊，所述控制模塊通過(guò)電流互感器和/或電壓互感器采樣從勵(lì)磁主回路進(jìn)行電流和/或電壓采樣；且均可以在高優(yōu)先級(jí)的控制通道退出后接管系統(tǒng)的控制權(quán)，智能功率柜根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上主控信號(hào)提供的導(dǎo)通角數(shù)據(jù)輸出觸發(fā)脈沖控制整流橋輸出。通過(guò)通信可獲得并累加得到勵(lì)磁電流，并針對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行恒電流控制。保證所有功率柜按照相同的導(dǎo)通角控制整流橋輸出。
【IPC分類(lèi)】H02P9/38
【公開(kāi)號(hào)】CN204906242
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520705888
【發(fā)明人】余翔, 王瑞清, 樂(lè)緒鑫
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月10日