阅读说明：本技术 三相全控整流桥触发脉冲的相序自适应控制系统及方法 (Phase sequence self-adaptive control system and method for three-phase full-control rectifier bridge trigger pulse ) 是由 林元飞 许其品 朱宏超 赵志成 徐春建 季婷婷 郝勇 王亚婧 郑尧山 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种三相全控整流桥可控硅触发脉冲的相序自适应控制系统及方法,包括：测量整流桥三相交流电源的相序,若存在负序并经用户确认后,则根据交流电源相序实时调整励磁系统输出的触发脉冲,从而保证三相全控整流桥的正确输出,无需调整交流电源进线。本发明可以解决调试检修过程中,由于铜排设计错误或人为接线错误导致励磁系统无法正常运行的问题。本发明完善了励磁调节器触发脉冲的控制逻辑,提升了励磁系统的冗余容错能力,通过减少工作量提高了现场调试效率。(The invention discloses a phase sequence self-adaptive control system and method for silicon controlled trigger pulse of a three-phase full-control rectifier bridge, which comprises the following steps: and measuring the phase sequence of the three-phase alternating current power supply of the rectifier bridge, and if a negative sequence exists and is confirmed by a user, adjusting the trigger pulse output by the excitation system in real time according to the phase sequence of the alternating current power supply, so that the correct output of the three-phase fully-controlled rectifier bridge is ensured, and the incoming line of the alternating current power supply is not required to be adjusted. The invention can solve the problem that the excitation system cannot normally operate due to wrong copper bar design or artificial wiring errors in the debugging and overhauling process. The invention improves the control logic of the trigger pulse of the excitation regulator, improves the redundancy fault-tolerant capability of the excitation system, and improves the field debugging efficiency by reducing the workload.)

三相全控整流桥触发脉冲的相序自适应控制系统及方法

技术领域

本发明提供一种三相全控整流桥触发脉冲的相序自适应控制系统及方法，属于发电机励磁控制技术领域。

背景技术

由三相全控整流桥组成的整流柜是发电机励磁系统的重要组成部分，将交流电源整流成直流电，送至发电机转子绕组提供稳定的磁场。作为一种可控的功率电源电路，触发脉冲控制是三相全控整流桥的核心技术部分，其需要三相同步变压器提供同步信号，作为触发角度的基准信号。对于三相交流电源，正序供电的相位为B相滞后A相120°，C相滞后B相120°。若同步变压器三相进线输入端的接入方式为A，B，C或B，C，A或C，A，B三种顺序，则任意相邻两相的相位差均为120°，此为正相序；若接入方式为A，C，B或C，B，A或B，A，C三种顺序，则任意相邻两相的相位差均为240°，此为负相序。通过测量和判断同步相序类别，可得出三相交流电源的相序类别。

只有在外部输入的三相交流电缆或铜排为正序连接时，励磁调节器输出的触发脉冲对应整流柜的可控硅是可以正常导通和换相的，三相全控整流桥输出的电压波形和数值才是正确的。但是，当因为铜排设计错误或人为接线错误而出现负序连接时，励磁调节器的触发脉冲依旧按照正序选择同步基准信号和生成脉冲去触发可控硅，此时，可控硅将无法正确换相，输出的整流波形也存在角度误差，整流桥输出异常，励磁系统无法正常运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相全控整流桥触发脉冲的相序自适应控制方法，通过测量和判断同步相序，实现触发脉冲的相序自适应控制，克服相序的约束，解决调试检修过程中，由于铜排设计错误或人为接线错误导致励磁系统无法正常运行的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

三相全控整流桥触发脉冲的相序自适应控制系统，包括：

同步电压回路，用于采样三相交流同步信号并完成电压一次幅值变换和隔离，进行电压二次幅值变换，以及将三相交流同步信号转换为同步方波信号；

同步相序测量单元，用于判断同步相序的正序与负序；

可控硅触发脉冲控制单元，用于产生可控硅触发脉冲，通过正序/负序选通开关，实现对输出的可控硅触发脉冲进行选择和切换控制。

进一步的，所述同步电压回路，具体用于，通过三相同步变压器TBB采样三相交流同步信号并进行电压一次幅值变换和隔离，通过三相隔离互感器及RC滤波器进行电压二次幅值变换，相位匹配及谐波抑制处理，利用运算放大器进行同步电压幅值调节，以及通过迟滞比较器将三相交流同步信号转换为同步方波信号。

进一步的，所述三相同步变压器TBB与励磁变压器LCB的输出端连接，接法为Y/△-11。

进一步的，所述三相隔离互感器与三相同步变压器TBB的输出端连接，接法为△/Y-11。

进一步的，所述同步相序测量单元，具体用于，根据同步方波信号的上升沿和下降沿，记录当前三相同步方波信号的电平，获得同步方波信号的相序序列；

根据所获取的相序序列，判断同步相序的正序与负序。

进一步的，所述可控硅触发脉冲控制单元具体用于产生双窄脉冲，双窄脉冲的第一个脉冲信号依据同步方波信号产生，第二个脉冲信号通过下一个导通可控硅的脉冲后补产生。

进一步的，所述可控硅触发脉冲控制单元具体用于，如果同步相序为正序，则依据A相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+A相和-A相可控硅触发脉冲；依据B相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+B相和-B相可控硅触发脉冲；依据C相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+C相和-C相可控硅触发脉冲；

如果同步相序为负序，则依据B相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+A相和-A相可控硅触发脉冲；依据C相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+B相和-B相可控硅触发脉冲；依据A相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+C相和-C相可控硅触发脉冲。

三相全控整流桥触发脉冲的相序自适应控制方法，包括：

采样三相交流同步信号；

将所述三相交流同步信号进行电压一次幅值变换和隔离，进行电压二次幅值变换后，转换为同步方波信号；

根据所述同步方波信号的上升沿和下降沿，获得同步方波信号的相序序列；

根据所获取的相序序列，判断同步相序的正序与负序；

根据同步相序的正序与负序分别采用不同的信号为同步信号，分别产生触发脉冲。

进一步的，正序的同步相序序列为：

负序的同步相序序列为：

根据所获取的相序序列，判断同步相序的正序与负序，包括：

检测到A相同步方波信号的上升沿/下降沿后，可编程逻辑芯片读取并记录A、B，C同步信号的电平，B和C相同理；经过一个周期的处理，若八进制序列数为563，则判定为正序的同步相序，若八进制序列数为635，则判定为负序的同步相序。

进一步的，所述根据同步相序的正序与负序分别采用不同的信号为同步信号，分别产生触发脉冲，包括：

如果同步相序为正序，则依据A相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+A相和-A相可控硅触发脉冲；依据B相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+B相和-B相可控硅触发脉冲；依据C相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+C相和-C相可控硅触发脉冲；

如果同步相序为负序，则依据B相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+A相和-A相可控硅触发脉冲；依据C相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+B相和-B相可控硅触发脉冲；依据A相同步方波信号的上升沿和下降沿延时角度产生+C相和-C相可控硅触发脉冲。

本发明所达到的有益效果为：

本发明可以解决调试检修过程中，由于铜排设计错误或人为接线错误导致励磁系统无法正常运行的问题。

本发明完善了励磁调节器触发脉冲的控制逻辑，提升了励磁系统的冗余容错能力，通过减少工作量提高了现场调试效率。

附图说明

图1是本发明中同步相序自适应控制系统原理图。

图2是本发明中同步相序检测原理图，图2(a)为正序检测；图2(b)为负序检测；

图3是本发明中同步相序判断流程图。

图4是本发明中负序下同步相电压与同步方波相位图。

图5是本发明中正相序下的三相全控整流桥脉冲序列图。

图6是本发明中负相序下的三相全控整流桥脉冲序列图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种同步相序自适应控制系统，包含励磁变压器LCB用于提供三相交流电源，励磁变压器LCB通过交流刀闸连接三相全控整流桥FLZ。

励磁变压器LCB的输出端依次连接三相同步变压器TBB、同步电压检测板、RC滤波器，迟滞比较器和励磁调节器。其中，励磁调节器是励磁系统的控制单元，根据给定值和实测值，采用偏差量闭环控制，使得被控制量维持在给定水平。

进一步的，三相同步变压器接法为Y/△-11，同步电压检测板为三相隔离互感器，接法为△/Y-11。

下面以同步发电机励磁整流桥脉冲控制为例进行说明本发明实施例的相序自适应控制过程：

步骤一：根据励磁变压器LCB副边到三相全控整流桥输入侧交流电缆或铜排实际接法，三相同步变压器TBB进行信号采样并完成一次幅值变换和隔离，再经过三相隔离互感器及RC滤波器进行电压二次幅值变换，相位匹配及谐波抑制处理，将接入的含有大量谐波高电压值的同步信号变换为只有基波信号的交流信号，利用运算放大器进行同步电压幅值调节，并结合迟滞比较器将交流的同步信号转换为方波信号。

根据三相同步变压器和同步电压检测板的接法可知，在正序接线下，经过两次幅值变换后的三相同步相电压的相位超前原始信号60°电角度，RC滤波器的基频信号相位特性为滞后90°。因此，最终的方波信号滞后相应的相电压30°电角度，刚好将同步方波信号的上升沿和下降沿对应各相脉冲的0°触发角度(自然换流点)。

步骤二：利用同步方波信号的上升沿和下降沿，记录当前三相同步方波信号的电平，获得同步方波信号的相序序列，如图2所示，图中①和④对应A相同步方波信号的上升沿和下降沿读取三相同步方波电平的时刻，其他时刻点类推。正序的同步相序序列如下表1所示。

表1正相序下的同步相序序列

负序的同步相序序列如下表2所示。

表2负相序下的同步相序序列

根据所获取的同步相序序列，判断同步相序的正序与负序，以利用上升沿进行同步相序判断为例，参见图3，具体如下：

检测到A相同步信号的上升沿后，可编程逻辑芯片读取并记录A、B，C同步信号的电平，B和C相同理。经过一个周期的处理，若八进制序列数为563，则判定为正序的同步相序，若八进制序列数为635，则判定为负序的同步相序。

利用下降沿进行同步相序判断的原理与上升沿一致。

步骤三：在同步相序为正序时，励磁系统能正常工作。在同步相序为负序时，同步变压器(Y/△-11)滞后30°相位，同步电压检测板△/Y-11滞后30°相位，同步RC滤波器滞后90°相位，所以同步方波信号的相位滞后原始相电压150°电角度。参见图4，在负序情况下，B相电压由正序的滞后A相120°角度，变为了超前A相120°角度。因此，用B相作为A相同步信号，相位上滞后30°，刚好对应A相可控硅的自然换流点。同理，C相作为B相同步信号，A相作为C相同步信号。因此，在正序和负序电压的情况下，分别采用不同的信号为同步，分别产生触发脉冲，通过正序\负序开关，完成对输出的脉冲进行选择和切换控制。

可控硅触发脉冲分为单脉冲、双窄脉冲和脉冲群，其中双窄脉冲应用较为广泛。双窄脉冲的第一个脉冲信号是依据同步信号产生的，第二个脉冲信号是下一个导通可控硅的脉冲后补产生的，在正序相序下的三相全控整流桥可控硅的触发脉冲序列如图5所示。图中的1和7是依据A相同步的上升沿和下降沿延时角度产生的+A相和-A相可控硅脉冲；5和11是依据B相同步的上升沿和下降沿延时角度产生的+B相和-B相可控硅脉冲；9和3是依据C相同步的上升沿和下降沿延时角度产生的+C相和-C相可控硅脉冲，2、4、6、8、10和12为补脉冲。

延时角度是CPU闭环调节后产生的，通过总线将延时角度值写入逻辑芯片。上升沿后开始延时，时间等效为角度，延时到后，即产生可控硅脉冲。

正序下的可控硅导通顺序为VT6/VT1→VT1/VT2→VT2/VT3→VT3/VT4→VT4/VT5→VT5/VT6→VT6/VT1。“/”表示：此刻的两个可控硅是导通的。

在负序相序下的三相全控整流桥可控硅的触发脉冲序列如图6所示。图中的1和7是依据B相同步的上升沿和下降沿延时角度产生的+A相和-A相可控硅脉冲；5和11是依据C相同步的上升沿和下降沿延时角度产生的+B相和-B相可控硅脉冲；9和3是依据A相同步的上升沿和下降沿延时角度产生的+C相和-C相可控硅脉冲，2、4、6、8、10和12为补脉冲。负序下的可控硅导通顺序为VT1/VT6→VT6/VT5→VT5/VT4→VT4/VT3→VT3/VT2→VT2/VT1→VT1/VT6。