一种组合式电弧加热器的整流电源供电控制装置的制作方法

1.本发明涉及工业自动化控制技术领域，尤其是涉及一种组合式电弧加热器的整流电源供电控制装置。


背景技术：

2.随着我国空间技术的不断发展，航天器材料研究成为其中的关键技术之一。航天器在穿越大气层的过程中，高速的摩擦会使其表面材料承受高温、高压等外部环境。为了防止气动加热损伤甚至毁坏航天器，造成严重的事故，其防热系统的防热材料需要在地面进行气动热试验，以考核其防热性能，气动热试验一般在电弧加热器射流或电弧风洞中进行，它利用电弧的高温来加热气体，可以提供航天器用防热材料的筛选、烧蚀和烧蚀外形变化实验，从而大大提高航天的安全可靠性。
3.目前采用直流电源供电的直流电弧加热器得到广泛应用，直流电源系统多采用晶闸管器件的整流技术，根据加热器特性的不同提供加热器所需的电压、电流，现有的技术方案是单台整流电源供电单台直流加热器运行。
4.随着气动热地面模拟技术的发展，更高状态，更大功率的电弧加热器被研制出来。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种组合式电弧加热器的整流电源供电控制装置，旨在解决大功率组合式直流加热器的同时供电和故障信息查找分析的问题。
6.本发明实施例提供一种组合式电弧加热器的整流电源供电控制装置，包括：控制模块、整流模块和加热模块，所述控制模块包括加热器上位机、plc主站和电源上位机，所述加热上位机和所述电源上位机与所述plc主站相互通讯，所述加热模块为组合式电弧加热器，用于利用直流电源把空气电离形成等离子电弧，所述整流模块包括左路整流模块和右路整流模块，所述左路整流模块包括，整流电源plc从站、整流电源晶闸管脉冲控制器、整流电源继电器单元和整流电源，所述整流电源plc从站与plc主站相互通讯，所述整流电源plc从站与所述整流电源晶闸管脉冲控制器和所述整流电源继电器单元相通讯，所述整流电源晶闸管脉冲控制器和所述整流电源继电器单元与所述整流电源相连接，所述整流电源与所述组合电弧加热器的其中一个连接，所述整流电源的负极通过所述组合式电弧加热器共地连接，所述左路整流模块和所述右路整流模块结构相同；
7.所述电源上位机用于对所述整流电源远程控制操作和显示，所述加热器上位机为所述组合式电弧加热器运行的控制主机，所述加热器上位机下发指令到所述plc主站，所述plc主站发送指令到所述电源上位机，所述电源上位机发送指令给所述plc主站去执行所述加热器上位机的加热器运行状态需求，所述plc主站分配指令到所述整流电源plc从站，所述整流电源plc从站接收所述plc主站发出的操作指令，将信号传输给所述晶闸管触发控制器，同时与所述整流电源继电器单元通讯，所述整流电源继电器单元用于所述整流电源现场开关量的控制和显示，为所述组合式电弧加热器提供电流，实现两套整流电源同时供电
信号的分发以及采集。
8.优选的，所述电源上位机，电源上位机的控制信号通过profibus
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dp总线到plc主站，现场反馈信号再通过所述plc主站传输给所述电源上位机进行显示。
9.优选的，所述plc主站通过profibus
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dp总线与所述电源上位机、所述加热器上位机及所述整流电源plc从站通讯，同时采集所述整流电源plc从站的回馈信号，将信号回传给所述电源上位机进行显示。
10.优选的，所述加热器上位机将加热器运行状态传输给plc主站。
11.优选的，所述整流电源plc从站通过profibus
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dp总线与所述plc主站和所述整流电源晶闸管脉冲控制器建立通讯，接收所述plc主站发出的操作指令，将开、停车以及电流给定信号传输给整流电源晶闸管脉冲控制器来实现晶闸管触发，同时给整流电源继电器单元指令实现对现场开关量的操作和信号采集。
12.优选的，所述整流电源晶闸管脉冲控制器为直流调速驱动器，用于进行数据采集、运算、产生晶闸管触发脉冲序列，进行所述整流电源的晶闸管的触发和保护。
13.优选的，所述整流电源晶闸管脉冲控制器通过profibus
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dp总线将输出的电流、电压回馈给所述plc主站。
14.优选的，所述整流电源继电器单元包括中间继电器、微型断路器和接触器，用于操作整流电源的开关变量，实现整流电源状态选择和投切。
15.优选的，所述整流电源，采用晶闸管整流技术的大功率直流电源，设计功率为63mw，通过开关柜组合输出不同的电源模式。
16.优选的，组合式电弧加热器采用两台管弧加热器，同时产生两个电弧，通过混合室共同作用产生高压，低焓的热环境运行功率达到50mw～70mw量级。
17.采用本发明实施例，将上位机、plc、整流电源晶闸管脉冲控制器、整流电源继电器单元进行组网，实现对两台整流电源的远程操作，同步控制，同步输出、同步保护，以满足对某新型组合式直流电弧加热器的同时供电条件。
18.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明实施例的一种组合式电弧加热器的整流电源供电控制装置示意图；
21.附图标记说明：
22.1：电源上位机；2：plc主站；3：加热器上位机；4：整流电源plc从站；5：整流电源晶闸管脉冲控制器；6：整流电源继电器单元；7：整流电源；8：组合式电弧加热器。
具体实施方式
23.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.根据本发明实施例，提供了一种组合式电弧加热器8的整流电源供电控制装置，图1是本发明实施例的组合式电弧加热器8的整流电源供电控制装置的示意图，如图1所示，根据本发明实施例的组合式电弧加热器8的整流电源供电控制装置具体包括，控制模块、整流模块和加热模块，控制模块包括加热器上位机3、plc主站2和电源上位机1，加热上位机和电源上位机1与plc主站2相互通讯，加热模块为组合式电弧加热器8，用于利用直流电源把空气电离形成等离子电弧，整流模块包括左路整流模块和右路整流模块，左路整流模块包括，整流电源plc从站4、整流电源晶闸管脉冲控制器5、整流电源继电器单元6和整流电源7，整流电源plc从站4与plc主站2相互通讯，整流电源plc从站4与整流电源晶闸管脉冲控制器5和整流电源继电器单元6相通讯，整流电源晶闸管脉冲控制器5和整流电源继电器单元6与整流电源7相连接，整流电源7与组合电弧加热器的其中一个连接，整流电源7的负极通过组合式电弧加热器8共地连接，左路整流模块和右路整流模块结构相同；
27.电源上位机1用于对整流电源7远程控制操作和显示，加热器上位机3下发指令到plc主站2，plc主站2发送指令到电源上位机1，电源上位机1发送指令给plc主站2去执行加热器上位机3的加热器运行状态需求，plc主站2分配指令到整流电源plc从站4，整流电源plc从站4接收plc主站2发出的操作指令，将信号传输给晶闸管触发控制器，同时与整流电源继电器单元6通讯，整流电源继电器单元6用于整流电源7现场开关量的控制和显示，为所述组合式电弧加热器提供电流，实现两套整流电源7同时供电信号的分发以及采集。
28.电源上位机1，通过内置组态软件实现对整流电源7的操作，电源上位机1的控制信号通过profibus
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dp总线到plc主站2，现场反馈信号再通过plc主站2传输给电源上位机1进行显示，从而实现了两套整流电源7同时供电时的远程操作及监视。plc主站2采用西门子公司的s7
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400系列，通过profibus
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dp总线与电源上位机1、加热器上位机3及整流电源plc从站4通讯，接收电源上位机1和加热器上位机3发出的操作指令，并将指令分发至相应的整流
电源plc从站4，同时采集整流电源plc从站4的回馈信号，将信号回传给电源上位机1进行显示，从而实现了两套整流电源7同时供电的信号和数据的实时传输。加热器上位机3为组合式电弧加热器8运行的控制主机，并将加热器运行状态传输给plc主站2。整流电源plc从站4采用西门子公司的s7
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300系列，通过profibus
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dp总线与plc主站2和整流电源晶闸管脉冲控制器5建立通讯，接收plc主站2发出的操作指令，将开、停车以及电流给定信号传输给整流电源晶闸管脉冲控制器5来实现晶闸管触发，同时给整流电源继电器单元6指令实现对现场开关量的操作和信号采集。整流电源晶闸管脉冲控制器5，采用西门子公司的直流调速驱动器symandynd，用于进行数据采集、运算、产生晶闸管触发脉冲序列，进行所述整流电源的晶闸管的触发和保护。整流电源晶闸管脉冲控制器5通过profibus
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dp总线将输出的电流、电压回馈给plc主站2。整流电源继电器单元6包括中间继电器、微型断路器和接触器，用于操作整流电源7的开关变量，实现整流电源7状态选择和投切。整流电源7采用晶闸管整流技术的大功率直流电源，设计功率为63mw，通过开关柜组合输出不同的电源模式。组合式电弧加热器8采用两台管弧加热器，同时产生两个电弧，通过混合室共同作用产生高压，低焓的热环境运行功率达到50mw～70mw量级。
29.具体实施步骤如下：
30.步骤一、由电源上位机1通过plc主站2接收来自加热器上位机3的加热器运行状态需求，并通过plc主站2下发指令给整流电源plc从站4，整流电源plc从站4通过操作整流电源继电器单元6来建立整流电源7相适应电源输出模式。此时两台整流电源7具备相同的空载电压和电流档位，电源处于热备状态。
31.步骤二、由电源上位机1通过plc主站2接收来自加热器上位机3传输来的起弧电流数值，并通过整流电源plc从站4分配相同的数据到整流电源晶闸管脉冲控制器5，两套电源处于热备状态。
32.步骤三、由电源上位机1通过plc主站2接收来自加热器上位机3传来的开车信号，两套电源进入运行状态，同时plc主站2接收来自加热器上位机3传来的动态电流变量，实时通过整流电源plc从站4分配相同的数据到整流电源晶闸管脉冲控制器5，由整流电源晶闸管脉冲控制器5触发两套整流电源7输出相同的电源参数，保证组合式电弧加热器8的两个电弧运行状态一致。
33.步骤四、由电源上位机1通过plc主站2实时接收加热器上位机3传来的电弧运行状态和整流电源晶闸管脉冲控制器5传来的电源运行状态，某一加热器或某套电源出现异常，电源上位机1将发出停车指令，两套电源停止运行。
34.本发明实施例利用plc数字控制技术以及dp工业网络总线技术，将上位机、plc、整流电源晶闸管脉冲控制器5、整流电源继电器单元6进行组网，实现对两台整流电源7的远程操作，同步控制，同步输出，以满足对大功率组合式直流加热器的同时供电条件。当其中一组电源状态异常或一个电弧震荡时，两组电源同时停车，进行保护，并可将故障信息上传便于查找、分析。
35.本发明实施例的控制方式实现了两组大功率整流电源7的同时供电的并机运行，对于新型组合式电弧加热器8供电提供一种全新的控制方法，同时将该方法推广至更多的控制领域，可以实现更大功率直流加热器的运行。
36.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。