一種12脈波相控直流電源均流控制方法及電路與流程

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種12脈波相控直流電源均流控制方法及電路。

背景技術：

大功率整流系統通過交直流電能變換為電能利用提供了一個新途徑，已成為國民產業的重要組成部分。晶閘管是大功率電力變換較理想器件。晶閘管具有容量大、耐壓高、效率高、無噪音、體積小、重量輕、反應快、可控制、可靠性好等優點，成為了變流技術發展的基礎。晶閘管變流裝置在現代工業中的各行各業得到廣泛的應用。

由于2組6脈波三相全控晶閘管整流橋之間相互影響，而不能同時以同樣的電壓、電流輸出，就會造成其中一臺模塊電源進行調節時另1臺模塊電源跟作進行調節，這臺電源的調節又引起第一臺電源的調節，如此惡性循環，從而引發振蕩。輕微的振蕩，會造成負載兩端電流、電壓不穩，影響充電運行效果，振蕩幅度過大，輕則燒壞負載、電源本身，重則引起供電線路毀損，造成嚴重事故。可見，當多個模塊并聯運行時，有必要對各臺模塊的輸出電流進行監測，同時采用適當的控制策略來保證每臺變換器模塊較為平均地分擔總的輸出電流，實現多個模塊的并聯均流運行。只有選擇了適當的均流策略，才能防止模塊運行在輸出電流臨界狀態，才能保證變換器并聯運行的可靠性。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種12脈波相控直流電源均流控制方法及電路，以實現通過輸出穩壓或者穩流控制功能來實現整流橋的均流。

為解決上述技術問題，本發明提供一種12脈波相控直流電源均流控制方法，兩組整流橋均設置均流環，兩均流環的給定信號相同：

當恒壓充電時，均流環的給定信號為給定電壓信號與直流電源輸出電壓信號的誤差信號；

當恒流充電時，均流環的給定信號為給定電流信號與直流電源輸出電流信號之差經過PI之后與直流電源輸出電壓的誤差信號。

本發明還提供一種12脈波相控直流電源均流控制電路，所述電路包括電流外環、電壓內環和第一整流橋均流環、第二整流橋均流環；

電流外環：給定電流信號通過第一跟隨器與第一運放器的同相輸入端相連，直流電源輸出電流信號與第一運放器的反相輸入端相連，第一運放器的輸出信號為電流外環的輸出信號；

電壓內環：給定電壓信號通過第二跟隨器與第二運放器的同相輸入端相連，電流外環的輸出信號經過反向的二極管與第二運放器的同相輸入端相連，直流電源輸出電壓信號與第二運放器的反相輸入端相連，第二運放器的輸出信號為電壓內環的輸出信號；

第一整流橋均流環：電壓內環的輸出信號連接第三運放器的同相輸入端，第一整流橋輸出電流信號經過第三跟隨器連接第三運放器的反相輸入端，第三運放器的輸出用于連接驅動電路；

第二整流橋均流環：電壓內環的輸出信號連接第四運放器的同相輸入端，第二整流橋輸出電流信號經過第四跟隨器連接第四運放器的反相輸入端，第四運放器的輸出用于連接驅動電路。

本發明的有益效果是：通過在不同的控制模式，即恒壓或恒流模式，采用不同的均流環的給定信號，實現整流橋的均流；同時，控制電路采用電流外環、電壓內環、均流環依次相結合的控制方式，實現輸出穩壓或者穩流控制功能的同時使兩組三相整流橋的輸出電流相等，實現了均流控制。本發明防止模塊運行在輸出電流臨界狀態，保證變換器并聯運行的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明的原理結構示意圖；

圖2是本發明的控制電路示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明進行進一步地詳細說明。

結合圖1和圖2，總的輸出電流i_o、總的輸出電壓u_o、以及2組整流橋的輸出電流i_o1和i_o2經SCR控制單元中的調理電路變換為0～10V的模擬電壓信號，分別為直流電源輸出電流信號i_of、直流電源輸出電壓信號u_f、第一整流橋輸出電流信號i_o1f和第二整流橋輸出電流信號i_o2f。

所述電路包括電流外環、電壓內環和均流環。如圖2所示，其中，從給定電流信號i_ref和直流電源輸出電流信號i_of進入到電流外環的輸出信號i_e為電流外環；從電流外環的輸出信號i_e、給定電壓信號u_ref和直流電源輸出電壓信號u_f進入到電壓內環的輸出信號u_e為電壓內環；從電壓內環的輸出信號u_e和第一整流橋輸出電流信號i_o1f到第三運放器的輸出信號u_k1以及電壓內環的輸出信號u_e和第一整流橋輸出電流信號i_o2f到第四運放器的輸出信號u_k2為均流環，前面環路的輸出作為后面環路的給定信號。

給定電流信號i_ref進入第一跟隨器U₁的同相輸入端，第一跟隨器U₁的反相輸入端與U₁的輸出端相連得到給定信號i_G，i_G作為電流環的給定輸入經電阻R₁與第一運放器U₂的同相輸入端相連；直流電源輸出電流信號i_of作為電流環的反饋輸入連接第一運放器U₂的反相輸入端，同時第一運放器U₂的反相輸入端經電阻R_iG和電容C_iG與第一運放器U₂的輸出端相連，得到電流外環的輸出信號i_e。

電流外環的輸出信號i_e作為電壓內環的給定輸入經電阻R₂和反向二極管D連接第二運放器U₄的同相輸入端；給定電壓信號u_ref進入第一跟隨器U₃的同相輸入端，第一跟隨器U₃的反相輸入端與U₃的輸出端相連得到給定信號u_G，u_G作為電壓環的給定輸入經電阻R₃連接第二運放器U₄的同相輸入端；直流電源輸出電壓信號u_f作為電壓環的反饋輸入連接第二運放器U₄的反相輸入端，同時第二運放器U₄的反相輸入端經電阻R_uG和電容C_uG與第二運放器U₄的輸出端相連，得到電壓內環的輸出信號u_e。

第一整流橋輸出電流信號i_o1f進入第三跟隨器U₅的同相輸入端，第三跟隨器U₅的反相輸入端與第三跟隨器U₅的輸出端相連得到第一整流橋的均流反饋信號，作為第一整流橋均流環的反饋輸入經電阻R₅連接第三運放器U₇的反相輸入端；電壓內環的輸出信號u_e作為第一整流橋均流環的給定輸入經電阻R₄連接第三運放器U₇的同相輸入端，同時第三運放器U₇的反相輸入端經電阻R_e和電容C_e與第三運放器U₇的輸出端相連，得到第一輸出信號u_k1。

第二整流橋輸出電流信號i_o2f進入第四跟隨器U₆的同相輸入端，第四跟隨器U₆的反相輸入端與第四跟隨器U₆的輸出端相連得到第二整流橋的均流反饋信號，作為第二整流橋均流環的反饋輸入經電阻R₆連接第四運放器U₈的反相輸入端；電壓內環的輸出信號u_e作為第二整流橋均流環的給定輸入經電阻R₉連接第四運放器U₈的同相輸入端，同時第四運放器U₈的反相輸入端經電阻R_e和電容C_e與第四運放器U₈的輸出端相連，得到第二輸出信號u_k2。

根據運放的虛短虛斷特性可知，當R₄＝R₉，R₅＝R₆時，i_o1f與i_o2f相等，從而實現均流。

兩組整流橋均設置均流環，兩均流環的給定信號相同：當恒壓充電時，均流環的給定信號為給定電壓信號與直流電源輸出電壓信號的誤差信號；當恒流充電時，均流環的給定信號為給定電流信號與直流電源輸出電流信號之差經過PI之后與直流電源輸出電壓的誤差信號。具體的工作過程為：

當核島12脈波相控直流電源處于恒流充電時，直流電源輸出電流信號i_of經過電流環輸出電流外環的輸出信號i_e，i_e比給定電壓信號u_ref小，電流外環的輸出信號i_e作為電壓內環的給定信號，經過電壓內環輸出電壓內環輸出信號u_e，u_e作為兩組三相整流橋的給定信號經過均流環輸出的誤差信號來控制晶閘管的觸發角，最終使直流電源輸出電流信號i_of等于恒流控制的給定信號。由于i_e＜u_ref使輸出直流電源輸出電壓信號u_f小于恒壓充電的電壓值，并且均流環的給定u_e相同，經均流環的PI后，控制調節i_o1f和i_o2f都等于u_e且等于的i_of一半。

當核島12脈波相控直流電源處于恒壓充電時，由于i_of＜i_ref則二極管D截止，電流環不起作用，電流外環的輸出信號i_e不影響電壓環的給定，直流電源輸出電壓信號u_f作為電壓內環的給定信號。經過電壓內環輸出電壓內環輸出信號u_e，u_e作為兩組三相整流橋的給定信號經過均流環輸出的誤差信號來控制晶閘管的觸發角，最終使輸出直流電源輸出電壓信號u_f等于電壓給定信號u_ref，并且均流環的給定u_e相同，經均流環的PI后，控制調節i_o1f和i_o2f都等于輸出電流i_of一半。

第一輸出信號u_k1經電阻R₇與SCR驅動單元相連接，同時1組6脈波三相全控晶閘管整流橋的同步信號也與SCR驅動單元相連接，其輸出驅動信號SCR1控制此組6脈波三相全控晶閘管整流橋的6個晶閘管；第二輸出信號u_k2經電阻R₈與SCR驅動單元相連接，同時另1組6脈波三相全控晶閘管整流橋的同步信號也與SCR驅動單元相連接，其輸出驅動信號SCR2控制此組6脈波三相全控晶閘管整流橋的6個晶閘管。實現了輸出穩壓或者穩流的控制功能，同時實現了2組整流橋均流控制。

以上給出了本發明涉及具體的實施方式，但本發明不局限于所描述的實施方式。在本發明給出的思路下，采用對本領域技術人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術手段進行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發明中的相應技術手段基本相同、實現的發明目的也基本相同，這樣形成的技術方案是對上述實施例進行微調形成的，這種技術方案仍落入本發明的保護范圍內。