专利名称：一种晶闸管变流器主回路控制装置的制作方法
技术领域：
本发明属于晶闸管变流技术领域，特别提供了一种晶闸管变流器主回路控制装置。
背景技术：
传统的晶闸管变流器主回路控制，一般由晶闸管变流器系统控制回路的数字控制器配合外围检测电路和输出控制电路整体完成，在数字控制器与主回路之间，需要连接触发脉冲、主回路电压和电流信号检测、触发同步电源等较多的信号线，一些中大功率晶闸管变流器主回路还需要多组整流桥同时工作，如晶闸管多相整流或是交交变频的应用场合， 其主回路与系统控制回路分离，隔柜之间需要相互连接的弱电信号线较多易受电磁干扰， 且由于接线较多其主回路控制功能的扩展也受到一定限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗干扰能力强且便于功能扩展的晶闸管变流器主回路控制装置。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种晶闸管变流器主回路控制装置，包括主回路状态检测电路、FPGA控制电路、光纤高速通信电路和触发脉冲信号驱动电路，主回路状态检测电路的输出、光纤高速通信电路的输出分别与FPGA控制电路输入相连接，FPGA控制电路的输出分别与光纤高速通信电路的输入、触发脉冲信号驱动电路的输入相连接。而且，所述的主回路状态检测电路包括主回路电压采样电路、主回路直流电压检测电路、主回路交流电压检测电路、主回路晶闸管端电压检测电路、主回路交流电流检测电路，主回路电压采样电路的输出分别与主回路直流电压检测电路的输入、主回路交流电压检测电路的输入、主回路晶闸管端电压检测电路的输入相连接。而且，所述的FPGA控制电路由FPGA芯片及外围电路构成实现高速通信与编解码控制、主回路交流电压反馈信号锁相控制、主回路的运行调节与控制、触发脉冲形成、主回路交直流电压和电流的故障判别与处理、主回路零电流信号检测、主回路可逆系统逻辑无环流控制、主回路晶闸管的导通与故障状态监测、触发信号相序与主回路相序自适应功能。而且，所述的光纤高速通信电路由光纤信号接收与发送电路组成用于光电与电光信号转换与驱动。而且，所述的触发脉冲信号驱动电路由触发脉冲信号分驱动电路组成用于驱动光纤信号或是双绞线电信号。本发明的优点和积极效果是1、本控制装置通过系统架构的优化，简化了晶闸管变流器系统控制回路与主回路之间的接线关系，提高了晶闸管变流器系统控制的抗干扰能力，将其安装在主回路整流柜附近，就近处理所有与该主回路有关的信号，使得系统控制回路原本需要与该主回路相互连接的大量弱电信号线转为少量的光纤高速通信线，适合晶闸管变流器主回路的本地化控制。2、本控制装置采用以FPGA控制电路为核心的控制模式，具备对变流器主回路完整的检测与控制能力，可以方便地实现主回路控制功能的扩展功能，不仅可以完成基本的触发脉冲形成、主回路交直流电压和电流的信号检测以及故障判别与处理等功能，而且还可以通过编写FPGA控制电路的程序，获得许多新的和检测与控制有关的功能，如主回路的运行调节与控制、主回路零电流信号检测、主回路可逆系统逻辑无环流控制、主回路晶闸管导通与故障状态监测、触发信号相序与主回路相序自适应等项功能。
图1是本发明应用在晶闸管变流器主回路三相全桥控制的示意图；图2是本发明的电路方框原理图；图3是本发明的主回路状态检测电路的方框原理图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例做进一步详述一种晶闸管变流器主回路控制装置，如图1所示，可用于晶闸管变流器主回路三相全桥控制电路，该控制电路由一组晶间管变流器主回路三相全桥可逆系统电路、系统控制回路主数字控制器、12个晶间管触发脉冲信号接收与驱动电路和本控制装置连接构成。 本控制装置接收来自系统控制回路主数字控制器输出的主回路三相全桥运行控制命令光纤信号Fi，同时采集主回路三相全桥中的5个主回路交直流电压信号队、队、 、队、队，以及 3个主回路交流电流信号Wlw，经由本控制装置处理后，产生η个触发脉冲信号，对应输出到η个晶闸管触发脉冲信号接收与驱动电路SD，该驱动电路SD直接控制主回路中对应晶闸管的导通状态，同时由本控制装置生成的反馈信息光纤信号1 ，输出至系统控制回路的主数字控制器进行处理。本控制装置可以应用在晶闸管变流器主回路由三相全桥或其派生电路组成的晶闸管变流系统，η的数量取决于晶闸管变流器主回路晶闸管的数量，如本实例的晶闸管主回路由一组可逆三相全桥电路组成，η = 12。如图2所示，本控制装置由主回路状态检测电路、FPGA控制电路、光纤高速通信电路和触发脉冲信号驱动电路组成，主回路状态检测电路的输出、光纤高速通信电路的输出分别与FPGA控制电路输入相连接，FPGA控制电路的输出分别与光纤高速通信电路的输入、 触发脉冲信号驱动电路的输入相连接。系统控制回路的主数字控制器向本控制装置发出主回路三相全桥运行控制命令光纤信号，由光纤高速通信电路接收并将该光纤信号Fi转换为电信号，送至FPGA控制电路处理。来自主回路三相全桥中的5个交直流电压信号U 、Uv、Uw、Uc、Ud和3个电流信号 Iu> Iv、Iw，通过本控制装置的主回路状态检测电路生成数字量的主回路交直流电压反馈信号Uuv、Uvw、Uwu、U。d和数字量的主回路电流反馈信号Iuvw，以及开关量的主回路晶闸管端电压反馈信号u。u、Udu, Ucv, Udv, Ucw, Udw，送至FPGA控制电路处理。FGPA控制电路根据系统控制回路的主数字控制器发出的主回路三相全桥运行状态控制命令，以及主回路状态检测电路检测到的主回路状态，进行编解码控制、运行调节与控制、触发脉冲形成、故障信息判断与处理等工作，产生主回路运行状态反馈信息，由高速光纤通信电路将电信号转变为光信号你，发送至系统控制回路的主数字控制器；该FPGA控制电路产生的触发脉冲信号经由触发脉冲信号驱动电路将电信号转变为光信号，送至主回路晶闸管触发脉冲信号接收与驱动电路SD，控制主回路三相全桥中12个晶闸管的导通状态。FPGA控制电路可以连接多于一个由图2中所示的主回路状态检测电路或是触发脉冲信号驱动电路，使一台本控制装置实现以FPGA控制电路为核心，实时控制多组三相全桥或其派生电路组成的晶闸管变流器系统；也可以连接多于一个由图2中所示的光纤高速通信电路，使本控制装置与变流器系统控制回路的主数字控制器的光纤高速通信方式多样化，如实现星形结构、菊花链形结构或是其它冗余类型结构的光纤高速通信方式。如图3所示，主回路状态检测电路由主回路电压采样电路、主回路直流电压检测电路、主回路交流电压检测电路、主回路晶闸管端电压检测电路、主回路交流电流检测电路组成。主回路电压采样电路分别输入来自晶闸管变流器主回路三相全桥中的5个交直流电压信号υυ、uv、uw、uc、UD，采用电阻分压的方法，生成分别与主回路交直流电压信号u 、 Uv、Uw、Uc、Ud成比例的模拟量信号Uu、Uv、Uw、U。、Ud,分别送至本图的主回路直流电压检测电路、主回路交流电压检测电路、主回路晶闸管端电压检测电路进行处理。主回路直流电压检测电路，分别输入来自主回路电压采样电路的两个模拟量信号 U。、Ud，将这两个模拟量信号相减，再经Σ /Δ模数转换电路处理，可以获得与主回路三相全桥直流电压成比例的1个数字量直流电压反馈信号U。d，送至由图2所示的FPGA控制电路处理。主回路交流电压检测电路，分别输入来自主回路电压采样电路的3个模拟量信号 UU、UV、UW，将这3个模拟量信号两两相减，再经Σ /Δ模数转换电路处理，可以获得与主回路三相全桥交流线电压同步且成比例的3个数字量交流电压反馈信号UUV、UVW、UWU，送至图2所示的FPGA控制电路处理。主回路晶闸管端电压检测电路，分别输入来自电压采样电路所述的5个模拟量信号Uu、Uv、Uw、U。、Ud,取主回路三相全桥交直流电压之间的、对应每一支路反并联晶闸管的两个端电压信号两两相减，取绝对值，再经门槛电路比较后，可以获得6个与主回路6路晶闸管端电压绝对值大小相关的开关量信号U。u、Udu, Ucv, Udv, Ucw, Udw，送至图2所示的FPGA控制电路处理。主回路交流电流检测电路，分别输入来自晶闸管变流器主回路三相全桥中的3个主回路交流电流信号1 、Iv、lw，经整流，再经Σ /Δ模数转换电路处理，得到与主回路三相全桥交流电流成比例的数字量电流反馈信号Iuvw，送至图2所示的FPGA控制电路处理。需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种晶闸管变流器主回路控制装置，其特征在于包括主回路状态检测电路、FPGA 控制电路、光纤高速通信电路和触发脉冲信号驱动电路，主回路状态检测电路的输出、光纤高速通信电路的输出分别与FPGA控制电路输入相连接，FPGA控制电路的输出分别与光纤高速通信电路的输入、触发脉冲信号驱动电路的输入相连接。
2.根据权利要求1所述的一种晶间管变流器主回路控制装置，其特征在于所述的主回路状态检测电路包括主回路电压采样电路、主回路直流电压检测电路、主回路交流电压检测电路、主回路晶闸管端电压检测电路、主回路交流电流检测电路，主回路电压采样电路的输出分别与主回路直流电压检测电路的输入、主回路交流电压检测电路的输入、主回路晶闸管端电压检测电路的输入相连接。
3.根据权利要求1所述的一种晶间管变流器主回路控制装置，其特征在于所述的 FPGA控制电路由FPGA芯片及外围电路构成实现高速通信与编解码控制、主回路交流电压反馈信号锁相控制、主回路的运行调节与控制、触发脉冲形成、主回路交直流电压和电流的故障判别与处理、主回路零电流信号检测、主回路可逆系统逻辑无环流控制、主回路晶闸管的导通与故障状态监测、触发信号相序与主回路相序自适应功能。
4.根据权利要求1所述的一种晶间管变流器主回路控制装置，其特征在于所述的光纤高速通信电路由光纤信号接收与发送电路组成用于光电与电光信号转换与驱动。
5.根据权利要求1所述的一种晶间管变流器主回路控制装置，其特征在于所述的触发脉冲信号驱动电路由触发脉冲信号分驱动电路组成用于驱动光纤信号或是双绞线电信号。
全文摘要
一种晶闸管变流器主回路控制装置，其主要技术特点是包括主回路状态检测电路、FPGA控制电路、光纤高速通信电路和触发脉冲信号驱动电路，主回路状态检测电路的输出、光纤高速通信电路的输出分别与FPGA控制电路输入相连接，FPGA控制电路的输出分别与光纤高速通信电路的输入、触发脉冲信号驱动电路的输入相连接。本发明设计合理，通过对系统控制回路架构的优化，提高了晶闸管变流器系统控制的抗干扰能力，同时可以方便的实现对晶闸管变流器主回路控制功能的扩展，可广泛用于晶闸管变流器主回路的本地化控制。
文档编号H02M1/06GK102437717SQ20121001317
公开日2012年5月2日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者尤轶, 徐莉, 李晓燕, 袁媛, 许希, 金学峰 申请人:天津天传电气有限公司, 天津电气传动设计研究所