[發明專利]一種氣體離心機中頻電源同步裝置

有效

• 申請號: 201610814194.8
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN107809168B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 韓國棟;朱德文;王樹林;段東權;徐金榜
• 申請（專利權）人: 中核蘭州鈾濃縮有限公司
• 主分類號: H02M1/092
• 分類號: H02M1/092
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 張雅丁

本發明要解決的技術問題是提供一種氣體離心機中頻電源同步裝置，應用于離心機大功率IGBT?PWM整流逆變型中頻電源技術，包括單臺同步信號發生裝置和同步冗余控制裝置。一方面，本發明提出了離心機大功率中頻電源同步運行的方式；另一方面解決單臺中頻電源相互備用時負載切換擾動大、產生低頻振蕩的技術難題，提高離心機中頻供電的可靠性，為以后設計更大規模的離心工程提供技術條件。

技術領域

本發明屬于鈾同位素離心法分離領域，應用于離心機大功率IGBT-PWM整流逆變型中頻電源技術，其中也包括了中頻電源的相關功率變換、變流、電力電子等領域的先進技術。

背景技術

氣體離心機供電采用一臺中頻電源帶若干臺離心機負載的方式，該技術的溯源是由俄羅斯引進的離心工程而來，從俄方引進的離心工程配套俄產中頻電源，該類中頻電源由于采用相控整流、逆變技術，諧波高、效率比較低，并且功率小，所帶的離心機數量少(≤2000臺)。隨著國產離心工程的建設需要，離心機專用中頻電源也研制成功并得到實際應用，目前應用于工程的離心機中頻電源采用IGBT-PWM整流逆變技術，該電源單位功率因數高、諧波污染很小、效率高。

以上種類的中頻電源在運行過程中都是以獨立方式運行，沒有實現同步并機功能(同步并機功能定義：多臺中頻電源通過一種獨立于電源本身之外的同步信號發生器，能輸出同頻率1550Hz、同相位的三相交流電380V，實現電源輸出端直接連接、共同帶負載、自動均流等功能的統稱，以下簡稱同步功能)。

隨著離心級聯設計規模的增大，要求單臺中頻電源所帶的離心機數量也要增加，如果還采用獨立運行方式，當發生一臺中頻電源故障時，另一臺中頻電源需要帶增加一倍的負載，一方面要求電源容量增大，另一方面負載切換產生擾動，會發生低頻振蕩，對離心機安全運行產生影響。若實現同步功能，則能有效解決以上諸多問題，也能適應更大規模的離心工程對離心機中頻電源的要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種氣體離心機中頻電源同步裝置，一方面，提出了離心機大功率中頻電源同步運行的方式；另一方面解決單臺中頻電源相互備用時負載切換擾動大、產生低頻振蕩的技術難題，提高離心機中頻供電的可靠性，為以后設計更大規模的離心工程提供技術條件。

為了實現這一目的，本發明采取的技術方案是：

一種氣體離心機中頻電源同步裝置，應用于離心機大功率IGBT-PWM整流逆變型中頻電源技術，包括單臺同步信號發生器和同步冗余控制裝置：

(1)單臺同步信號發生器

該裝置包括外部光纖板、外部光電轉換電路、n路光纖、n個變頻器；每個變頻器包括主控板、內部光電轉換電路、主控制器DSP、功率開關器件；

外部光纖板定時產生同步脈沖，經過外部光電轉換電路將同步脈沖的電信號轉換為光信號，作為公共同步信號經過n路光纖到達n個變頻器的主控板；n個變頻器的主控板上的內部光電轉換電路將光信號變為電信號后，由主控制器DSP接收，DSP的內部ePWM模塊產生PWM電壓信號，作為統一的PWM脈沖時間基準來控制功率開關器件的開通和關斷；

ePWM模塊內部計數器始終從初始值計數至周期設定值，生成相應的PWM方波；在外部同步信號SYNCI未到來之前ePWM模塊內部計數器始終保持正常計數；當檢測到有效SYNCI信號后，ePWM模塊內部計數器計數值重新從初始值開始計數，改變當前PWM脈沖的占空比，使下一個PWM信號從同一時間基準上重新同步；

各個變頻器的ePWM模塊在接收到公共同步信號后一起動作，從而保證系統中的所有變頻器都從同一時間基準上重新同步，輸出頻率和相位均一致的PWM電壓波形。

(2)同步冗余控制裝置

該裝置由三臺同步信號發生器組成，互為冗余，每臺同步信號發生器就是一個光纖電路板；