用于控制整流器的控制系统和方法

用于控制整流器的控制系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制整流器的控制系统。此外，本发明涉及用于控制整流器的方法。特别地，本发明涉及用于控制二极管整流器的控制系统。
【背景技术】
[0002]众所周知整流器将交流电压或电流信号转换成直流电压或电流信号。它在大的应用和工业过程的领域中使用。整流器的输出电压的控制通常通过下列方法来进行:为了粗调整流器的输出电压，使用具有有载抽头转换器(OLTC)的变压器。为了细调输出电压，使用饱和电抗器，其耦合于整流器用于控制整流器。电抗器的控制由两个电流电路实现，这在现有技术中是一般惯例:一个偏置电路和一个控制电路。偏置电路的电流可由单相自耦变压器和B2 二极管整流器实现。备选地，可使用具有许多固定抽头(在其二次侧上)的变压器和整流器电路。控制电路的电流可由B6晶闸管整流器实现。控制电路通常由对饱和电抗器的控制绕组馈电的可控直流电源组成。备选地，控制电流还可以是可变交流信号，其通过无源整流器来整流(例如使用二极管)。
[0003]然而，这样的实现的劣势是对于这些电流电路中的每个，需要两个独立整流桥-一个桥针对偏置电流电路并且一个桥针对控制电流电路。然而，这导致更加复杂并且从而导致对于控制整流器的制造和维护成本增加。另外的劣势是用于偏置电路的自耦变压器必须手动设置，从而也导致在试运转和操作这样的整流器系统时服务和维护时间量增加。
[0004]特别在试运转整流器期间并且在操作整流器期间过程参数改变的情况下，偏置电流和控制电流范围需要适于允许整流器系统的最佳控制响应。该调整通常手动进行以在可控电抗器元件的特征滞后曲线中找到适合线性操作范围的最佳值。然而，这在由于过程参数改变而需要迅速作出反应时通常是耗时的。则整流器必须适应于(adopted)新的过程参数以允许有耦合于整流器的技术系统的最佳控制响应。
[0005]本发明的目标是提供用于控制整流器以便使得更简单且更快配置和更改(adopt)整流器操作的改进控制系统。特别地，在整流器的操作条件改变时，应相应地更改整流器的操作行为以便能够在最佳操作范围内操作整流器。本发明的另一个技术目标是提供改进的控制系统用于控制整流器，从而使制造和维护成本量减少。本发明的另外的技术目标是提供改进的方法用于控制整流器以便在过程参数改变的情况下使调整整流器的时间减少并且因此对可耦合于整流器的技术系统提供最佳控制响应。

【发明内容】

[0006]技术方案是提供控制系统用于控制如由独立权利要求1的特征所定义的整流器。另外的技术方案是提供用于用如由独立权利要求17的特征所定义的控制系统来控制整流器的方法。本发明的优选示例由附上的独立权利要求阐述。
[0007]本发明的核心思想是用于控制整流器的控制系统，其包括:每相至少一个电抗器，其连接到整流器以用于向整流器提供输入信号；用于提供偏置电流以用于控制电抗器的另外的设备；和用于提供控制电流以用于控制电抗器的设备。偏置电流固定为预定义值，其视为对于用于提供控制电流的设备的输入信号，而用于提供控制电流的设备补偿偏置电流的预定义值与定义电抗器的线性操作范围的起始点的起始值之间的差异。
[0008]本发明的重要方面是整流器(优选地，二极管整流器)的输出参数(例如输出电压或输出电流)可以通过控制连接到整流器的调节器来控制。电抗器本身由凭借偏置电流电路和控制电流电路提供的偏置电流和/或控制电流来控制。电抗器的电气行为取决于它的特征滞后曲线，其定义电抗器的操作范围。滞后曲线的形式取决于电抗器的操作参数，并且从而可根据例如信号干扰、影响电抗器行为的温度等变化的外部条件来改变。如本领域内技术人员已知的，电抗器应优选地在所述滞后曲线的线性范围内操作。与现有技术相比，发明性控制系统使用预定义值，其是被测量且用作用于控制电抗器的输入信号的偏移值。
[0009]所述电抗器的所述滞后曲线的线性操作范围由定义起始点的起始值和定义所述电抗器的线性操作范围的终点的终值来定义。
[0010]根据偏移值在所述电抗器的所述滞后曲线上的位置，控制电流由使用控制电流电路来补偿所述偏移值与所述电抗器的线性操作范围的起始点之间的差异的设备提供。从而，所述电抗器的线性操作范围的起始点也可由于影响电抗器并且从而影响它的特征滞后曲线的位置和形状的信号干扰而改变，发明性控制系统能够拉平(level)并且平衡偏移值与所述电抗器的线性操作范围的起始点之间的差异，从而使得更容易且更快找到所述电抗器的线性操作范围的起始点。
[0011]本发明的一个优势是偏置电流(其简单地是预定义偏移值)可以设置为在整流器试运转期间的参数。这允许短的整流器系统试运转时间。此外，在必需最小时间来找到电抗器的线性操作范围时将整流器设置成期望操作模式，这简单得多且快得多。从而，如现有技术中常见的那样找到所述电抗器的线性操作范围的起始和终点的迭代过程不再是必需的。
[0012]发明性控制系统还允许整流器对影响整流器系统的操作的外部信号干扰(例如信号噪声)更鲁棒。即使信号干扰影响整流器，发明性控制系统使人能够更快且高效地将整流器的行为设置成它的优选线性操作模式。
[0013]本发明的另外的优势是它可以非常容易实现为不同的技术系统，例如控制和通信系统，因为它提供可以连接到外部系统部件的定义接口。发明性控制系统本身主要自给自足地操作，并且从而，它可以独立于连接到发明性系统的控制和通信系统操作。
[0014]本发明的另外的核心方面是提供用于由具有至少一个电抗器(其耦合于整流器)的控制系统控制整流器的方法。电抗器具有由特征控制曲线(例如滞后曲线)定义的操作行为并且电抗器耦合于整流器，其中电抗器控制整流器。
[0015]方法包括下列步骤:
I通过用于控制电抗器的设备将偏置电流值设置为预定义值；
I通过补偿偏置电流的预定义值(其视为对于提供用于控制电抗器的控制电流的设备的输入信号)与起始值之间的差异以找到在电抗器的控制曲线内定义线性操作范围的起始点的起始值；
I找到定义所述电抗器的线性操作范围的终点的终值，而起始点和终点定义所述电抗器的控制曲线内的线性操作范围。
[0016]在全视图中应注意定义电抗器的线性操作范围的起始点和终点通过或可以通过自动调谐来设置。
[0017]在更详细视图中应注意电抗器的线性操作范围的起始点是由用于提供控制电流的设备(例如耦合于至少一个电抗器的控制电流电路)所提供的控制电流值。控制电流的自动设置旨在补偿预定义偏置电流值(其在第一步骤中设置)与所述起始点之间的差异。偏置电流值可以是固定偏移参数。偏置电流值可与电抗器的线性操作范围的起始点匹配，但如果预定义偏置电流值与所述起始点不同，控制电流值必须设置成补偿预定义偏置电流值与所述起始点之间的差异。这也可以通过自动调谐来进行。
[0018]自动调谐允许自动设置偏置和控制电流极限。找到并且设置偏置和控制电流值的极限的目标是具有影响电抗器控制的电抗器的最大线性控制范围。应注意自动调谐也可使用具有固定抽头(在试运转来设置偏置电流期间选择它们)的变压器采用半自动方式进行。
[0019]自动调谐的另外的实现是它也可以对仅具有单个控制电流电路(其提供控制电流)而没有提供偏置电流的独立偏置电路的控制系统运作。这因为可以防止对电抗器的线性操作范围手动找到最佳设定值的耗时过程而有利地允许快得多的整流器试运转。
[0020]应进一步注意因为偏置电流值作为预定义值可以在整流器试运转期间手动或自动设置成固定值，但它也可以在电抗器的线性操作范围的起始点和终点的自动重调谐期间设置成不同的值。
[0021]使用偏置和/或控制电流值的极限的自动调谐的另外的优势是它在对控制电路找到最佳设定值中减少对手动试运转的依赖。自