[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)均流控制的智能功率控制單元

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210526921.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN103023145A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳繼軍;劉智棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 樂山晟嘉電氣有限公司
• 主分類號(hào): H02J13/00
• 分類號(hào): H02J13/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 方強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大功率直流整流技術(shù)，特別是一種實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)均流控制的智能功率控制單元。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的大功率直流整流系統(tǒng)的功率柜中普遍存在監(jiān)測(cè)功能不全，通信技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)落后等問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)均流，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、均流問(wèn)題：對(duì)于多個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的功率柜目前一般采用長(zhǎng)線均流、電抗器均流、及磁環(huán)均流等方式，以上均流方式都必須配合晶閘管元件參數(shù)，否則均流效果可能不盡人意。這些均流措施一方面對(duì)備件的質(zhì)量和數(shù)量提出更高的要求；另一方面，隨時(shí)時(shí)間的推移，晶閘管的特性有可能發(fā)生變化，功率柜主回路的接觸電阻也有可能發(fā)生變化，這些因素都會(huì)引起電流分配的變化，影響均流效果；

2、功率柜的檢查功能很少，往往只檢查風(fēng)機(jī)和快速熔斷器的接點(diǎn)，至于其它信號(hào)如橋臂電流的大小、晶閘管溫度、觸發(fā)脈沖是否正常等則少有檢測(cè)，甚至不檢測(cè)；

3、傳統(tǒng)的功率柜與調(diào)節(jié)系統(tǒng)之間采用硬線聯(lián)接，由于功率柜與調(diào)節(jié)系統(tǒng)有一定距離，脈沖容易受到干擾而影響輸出；

4、功率柜是一個(gè)整流裝置的孤立節(jié)點(diǎn)，只能被動(dòng)接受主控制系統(tǒng)的命令，與其它功率柜沒有聯(lián)系，功率柜的狀態(tài)一般采用繼電器節(jié)點(diǎn)方式傳輸，導(dǎo)致柜內(nèi)布線復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供了一種實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)均流控制的智能功率控制單元，實(shí)現(xiàn)了在大功率直流整流裝置功率柜中增加設(shè)計(jì)了具有通信、監(jiān)測(cè)能力、高速檢測(cè)運(yùn)算的智能功率控制單元，通過(guò)先進(jìn)數(shù)字處理器的控制器解決了功率柜中高速檢測(cè)控制、通信功能、信號(hào)監(jiān)測(cè)、觸發(fā)導(dǎo)通監(jiān)視和信號(hào)干擾等控制問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)整流系統(tǒng)功率柜的智能化和自動(dòng)均流控制，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)均流控制的智能功率控制單元，其特征在于：包括中央處理器控制模塊、通信模塊、電源模塊、觸發(fā)模塊、采樣模塊、信號(hào)監(jiān)視模塊、溫度檢測(cè)模塊，中央處理器控制模塊與通信模塊、電源模塊、觸發(fā)模塊、采樣模塊、信號(hào)監(jiān)視模塊分別連接，所述中央處理器控制模塊采用DSP芯片，設(shè)置于CPU主板上；通信模塊連接DSP芯片的增強(qiáng)型控制器局域網(wǎng)絡(luò)ECAN接口，電源模塊通過(guò)專用TPS73HD301芯片連接DSP芯片的引腳上，觸發(fā)模塊連接DSP芯片的脈寬調(diào)制模塊PWM，采樣模塊連接DSP芯片的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，信號(hào)監(jiān)視模塊連接DSP芯片的輸出接口GPIO。

所述中央處理器控制模塊采用的DSP芯片可以是美國(guó)德州儀器TI公司推出的32位浮點(diǎn)運(yùn)算DSP?TMS320F28335芯片，具有150MHz的高速處理能力，具備32位浮點(diǎn)處理單元，6個(gè)直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)DMA通道支持模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、多通道緩沖串行端口McBSP和?外部存儲(chǔ)器接口EMIF，有多達(dá)18路的PWM輸出，其中有6路為TI特有的更高精度的脈寬調(diào)制模塊PWM輸出?(HRPWM)，雙窄觸發(fā)脈沖直接由芯片內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生，觸發(fā)脈沖精度可達(dá)?20000?碼/180。

所述智能功率控制單元設(shè)置于大功率直流整流裝置的功率柜中，作為功率柜控制核心。

所述通信模塊配置有MODBUS?協(xié)議、PROFIBUS協(xié)議的CAN接口，智能功率控制單元通過(guò)所述通信模塊的CAN接口與大功率直流整流裝置的主控制柜控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)交換信息，接受主控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制命令，滿足通信要求。

所述通信模塊采用美國(guó)德州儀器TI公司的ISO-1050芯片做為通信模塊的主要器件，該器件允許很大的共模電壓變化下保證不間斷的通信。通信模塊提供40kbps—1Mbps的高速數(shù)據(jù)通信速率，同時(shí)每根總線能夠支持多達(dá)110個(gè)節(jié)點(diǎn)。增強(qiáng)的ESD防護(hù)能力使得該模塊能夠承受高達(dá)±4KV耐壓，而不會(huì)方式閉鎖或受損現(xiàn)象，使得整個(gè)通信模塊防干擾能力大大增強(qiáng)。

所述電源模塊采用性能優(yōu)異的開關(guān)電源配合專用電源芯片，外部交流電源經(jīng)過(guò)開關(guān)電源輸出+5V，該輸出再通過(guò)專用TPS73HD301芯片根據(jù)需要提供+3.3V、+1.9V等電源，供給所述DSP芯片使用，隔離電源變壓器初級(jí)次級(jí)絕緣在3000V以上，以滿足抗電性能和抗干擾的要求，符合GB/T15290標(biāo)準(zhǔn)要求。

所述觸發(fā)模塊包括光耦、場(chǎng)效應(yīng)管、脈沖隔離變壓器（初級(jí)次級(jí)絕緣在3000V以上），光耦連接場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管連接脈沖隔離變壓器，脈沖隔離變壓器將脈沖隔離放大后觸發(fā)晶閘管。所有脈沖隔離變壓器其基本原理與一般普通變壓器(如電力變壓器、電源變壓器等)相同，但就磁芯的磁化過(guò)程這一點(diǎn)來(lái)看是有區(qū)別的:?