[實(shí)用新型]晶閘管整流微機(jī)智能控制電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320273171.2
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN203278683U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉覺民;周冰航;郭剛;魯文軍;秦攀;肖樂;陳小青;孫韜;王勁宇;陶振
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)器件領(lǐng)域，特別涉及一種晶閘管整流微機(jī)智能控制電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個工業(yè)部門。晶閘管整流技術(shù)是最早應(yīng)用的電力電子技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于電化學(xué)處理、通用交直交電源、新能源發(fā)電技術(shù)等領(lǐng)域。其中，基于晶閘管的相控整流電路的是目前工業(yè)應(yīng)用中最為廣泛的大功率整流電路之一。基于微機(jī)智能控制的數(shù)字化技術(shù)是電力電子整流技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。相較于傳統(tǒng)的模擬控制技術(shù)，基于微機(jī)智能控制的數(shù)字化技術(shù)除了觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、溫漂影響小、控制精度可通過軟件補(bǔ)償以外，還具有輸出波形穩(wěn)定、可靠性高、移相范圍易于調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。基于微機(jī)智能控制的相控整流電路，以單片微機(jī)為核心，不僅可以方便地實(shí)現(xiàn)脈沖輸出、移相觸發(fā)、保護(hù)限制、狀態(tài)檢測及多種控制算法設(shè)計(jì)等諸多功能，而且具有控制移相精度高、觸發(fā)可靠性強(qiáng)、軟件修改靈活等優(yōu)點(diǎn)，因而在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。

目前使用的晶閘管整流控制器存在的問題如下：

1．由分離元件或中小規(guī)模集成電路構(gòu)成的模擬觸發(fā)器，存在元件參數(shù)的分散性、零點(diǎn)漂移、抗干擾能力差、觸發(fā)脈沖的對稱度不理想等缺點(diǎn)。另外，就模擬觸發(fā)器而言，當(dāng)輸入三相電源的相序不同時，觸發(fā)脈沖所對應(yīng)的晶閘管及相應(yīng)的同步變壓器還必須用示波器進(jìn)行嚴(yán)格比對，才能保證觸發(fā)相序的一致性。而諸如缺相檢測功能、軟起停功能、過流保護(hù)功能等輔助功能也必須通過另外設(shè)計(jì)電路才能加以實(shí)現(xiàn)。所以，整個控制電路在設(shè)計(jì)與調(diào)試階段相當(dāng)繁瑣。

2．專用數(shù)字觸發(fā)器而言，其核心是CMOS大規(guī)模數(shù)字集成電路，并且在調(diào)節(jié)器與大功率主電路之間設(shè)有一個性能優(yōu)良的緩沖接口。另外，隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展，基于CPLD的新型數(shù)字觸發(fā)電路充分利用了CPLD強(qiáng)大的系統(tǒng)編程(ISP)功能和數(shù)字邏輯處理能力，因而大大提高了觸發(fā)電路的可靠性和靈活性。對于專用數(shù)字觸發(fā)器而言，其存在的主要缺點(diǎn)在于適用通用性受限，靈活性不足，以及觸發(fā)器普遍采用的PID算法中相應(yīng)參量整定不便等。

3．對于基于微機(jī)控制的數(shù)字觸發(fā)器，由于受控制系統(tǒng)采用的編程算法及硬件設(shè)計(jì)方法的影響，相位抖動、抗干擾能力差、控制精度較低等是其目前普遍存在的主要問題。

4．在工程上，PID調(diào)節(jié)因其結(jié)構(gòu)簡單且具有相當(dāng)?shù)聂敯粜裕识允菓?yīng)用最廣泛的控制規(guī)律。然而，可控整流系統(tǒng)的被控對象機(jī)理復(fù)雜，不僅具有參數(shù)時變性和嚴(yán)重的非線性，而且系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)通常具有很強(qiáng)的不確定性。在這種情況下，當(dāng)要求控制系統(tǒng)具備較高的控制性能時，采用經(jīng)典的PID控制算法便很難達(dá)到相應(yīng)的控制要求。另外，經(jīng)典PID算法對PID參數(shù)依賴較大，參數(shù)的整定通常較為繁瑣，工作量很大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決目前晶閘管整流控制器所存在的問題，本實(shí)用新型提供一種基于STC89S52系列單片機(jī)，將數(shù)字觸發(fā)器與數(shù)字調(diào)節(jié)器結(jié)合起來的晶閘管整流微機(jī)智能控制電路。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種晶閘管整流微機(jī)智能控制電路，包括主回路與控制回路，所述的主回路包括依次串聯(lián)的供電電源和晶閘管整流電路；所述的控制回路包括電源與同步信號采集模塊、反饋與給定信號采樣模塊、脈沖移相觸發(fā)與輸出模塊和數(shù)字電壓與電流調(diào)節(jié)模塊；所述的數(shù)字電壓與電流調(diào)節(jié)模塊分別和電源與同步信號采集模塊、脈沖移相觸發(fā)與輸出模塊和反饋與給定信號采樣模塊通信連接，電源與同步信號采集模塊連接至脈沖移相觸發(fā)與輸出模塊，反饋與給定信號采樣模塊通過直流檢測模塊連接主回路，脈沖移相觸發(fā)與輸出模塊的輸出端連接至主回路。

所述的一種晶閘管整流微機(jī)智能控制電路，所述的主回路的晶閘管整流電路包括依次串聯(lián)的整流變壓器和三相整流橋，所述的整流變壓器連接供電電源，三相整流橋連接脈沖移相觸發(fā)與輸出模塊的輸出端。

所述的一種晶閘管整流微機(jī)智能控制電路，所述的電源與同步信號采集模塊包括同步變壓器、直流穩(wěn)壓電源輸出模塊、同步電路、相序自適應(yīng)電路和缺相保護(hù)電路，所述的同步變壓器的輸入端連接供電電源，輸出端連接至同步電路和直流穩(wěn)壓電源輸出模塊，直流穩(wěn)壓電源輸出模塊的輸出端連接至數(shù)字電壓與電流調(diào)節(jié)模塊，同步電路的輸出端分別連接至相序自適應(yīng)電路和缺相保護(hù)電路，缺相保護(hù)電路的輸出端連接至相序自適應(yīng)電路，相序自適應(yīng)電路的輸出端連接至脈沖移相觸發(fā)與輸出模塊。

所述的一種晶閘管整流微機(jī)智能控制電路，還包括過流保護(hù)繼電器和繼電器控制輸出電路，所述的過流保護(hù)繼電器設(shè)置于供電電源的輸出端，所述的繼電器控制輸出電路的控制端分別連接電源與同步信號采集模塊和數(shù)字電壓與電流調(diào)節(jié)模塊，繼電器控制輸出電路的輸出端連接過流保護(hù)繼電器的控制端。