一种励磁系统的脉冲混合传输方法及系统
阅读说明：本技术 一种励磁系统的脉冲混合传输方法及系统 (Pulse mixed transmission method and system of excitation system ) 是由 顾建嵘 朱红伟 单华鹏 彭钢 王斌 张绍峰 刘玉林 宋文渊 于 2021-07-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种发电机励磁系统技术领域的励磁系统的脉冲混合传输方法及系统。系统包括励磁调节装置和功率柜控制器,励磁调节装置将对应单个整流支路的控制数据报文信号与触发脉冲信号先后结合设置,并将对应所有整流支路的结合后信号,按照功率柜整流桥触发脉冲时序通过串行控制总线进行传输；其中,对应单个整流支路的控制数据报文包括特征码,不同特征码表征与控制数据报文结合的触发脉冲信号所对应的整流支路；功率柜控制器解析报文脉冲序列中的各支路脉冲,根据特征码以及触发脉冲信号的接收时刻和脉宽,生成功率柜整流桥中相应整流支路的驱动脉冲。本发明能够简化调试步骤和工程成本,保证励磁系统的可靠性,进而提高发电机运行的稳定性。(The invention discloses a pulse mixed transmission method and a pulse mixed transmission system of an excitation system in the technical field of generator excitation systems. The system comprises an excitation adjusting device and a power cabinet controller, wherein the excitation adjusting device combines and sets a control data message signal corresponding to a single rectifying branch with a trigger pulse signal in sequence, and transmits the combined signals corresponding to all the rectifying branches through a serial control bus according to a power cabinet rectifying bridge trigger pulse time sequence; the control data message corresponding to a single rectification branch comprises feature codes, and different feature codes represent the rectification branches corresponding to the trigger pulse signals combined with the control data message; and the power cabinet controller analyzes each branch pulse in the message pulse sequence and generates a driving pulse of a corresponding rectifying branch in a rectifier bridge of the power cabinet according to the feature code and the receiving time and the pulse width of the trigger pulse signal. The invention can simplify the debugging step and the engineering cost, ensure the reliability of the excitation system and further improve the running stability of the generator.)
技术领域
本发明涉及一种励磁系统的脉冲混合传输方法及系统，属于发电机励磁系统技术领域。
背景技术
在常见的发电机励磁系统中，由励磁调节装置控制功率柜内的可控硅整流桥工作，将励磁电源的交流电整流成直流电输出到发电机转子励磁绕组上，以提供发电机运行所需的励磁电流。目前励磁调节装置实现对功率柜整流桥的控制主要有两种技术方案：
1、脉冲信号电缆连接，由励磁调节装置采集同步信号，装置内的脉冲放大模块产生调理移相后的脉冲信号通过多芯屏蔽电缆传输至功率柜，规格一般为直流DC 24V脉冲，可直接驱动功率柜内的脉冲变压器产生可控硅整流桥工作所需的触发脉冲；
2、现场通信总线连接，在每个功率柜安装就地控制器，配置专用的通信模块，通过现场通信总线接收励磁调节装置发出的触发角度、脉冲投退等控制指令。同时需要功率柜就地控制器采集同步信号，根据同步信号和触发角度产生对应的移相触发脉冲驱动可控硅整流桥进行工作。
但励磁系统运行时功率柜所处的现场环境大都较为恶劣，易受震动、噪音、灰尘影响，电磁环境复杂。励磁调节装置和功率柜整流桥之间若采用脉冲信号电缆连接，易产生信号衰减和受现场环境电磁干扰，影响可控硅整流桥触发工作，降低励磁系统的可靠性；若采用现场通信总线连接，则需要在每个功率柜安装就地控制器负责通信和同步信号采集，增加了功率柜的器件成本和调试难度，提高了工程应用成本。
公开于该
背景技术
部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种励磁系统的脉冲混合传输方法及系统，有效降低现场环境带来的信号衰减和电磁干扰影响，提高发电机运行的稳定性。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种适用于励磁系统功率柜的脉冲混合传输方法，包括：
将对应单个整流支路的控制数据报文信号与触发脉冲信号先后结合设置；
将对应所有整流支路的结合后信号，按照功率柜整流桥触发脉冲时序通过串行控制总线进行传输；
其中，对应单个整流支路的控制数据报文包括特征码，不同特征码表征与控制数据报文结合的触发脉冲信号所对应的整流支路。
以上脉冲混合传输方法可适用于励磁调节装置执行，串行控制总线的另一端由功率柜控制器接收相应的串行报文，以执行功率柜整流桥的驱动控制。
进一步的，还包括，通过串行控制总线传输脉冲封锁报文或脉冲列触发报文，所述脉冲封锁报文包括对应脉冲封锁指令的特征码；脉冲列触发报文包括对应脉冲列触发指令的特征码。
进一步的，特征码位宽设置为3位，000对应脉冲封锁指令；100、010、001、011、101和110分别对应功率柜整流桥的不同整流支路；111对应脉冲列触发指令。
可选的，结合后信号中，触发脉冲宽度为励磁电源信号周期的1/32周期宽度。如对于励磁电源频率为50Hz，周期20ms，触发脉冲宽度为625us，对应1个周期360°的11.25°。如采用常见的100M传输率的光纤线路，所添加的串行数据报文以及硬件解析报文所占用的时间最大可控制在1us（0.018°）以内，对脉冲角度和脉冲宽度的影响在合理的范围内。
第二方面，本发明提供一种励磁系统功率柜的整流桥控制方法，包括：
接收通过串行控制总线传输的报文脉冲序列，其中，所述报文脉冲序列包括按照功率柜整流桥触发脉冲时序排列的多个支路脉冲，所述支路脉冲由对应单个整流支路的控制数据报文信号与触发脉冲信号先后结合组成，所述对应单个整流支路的控制数据报文包括特征码，不同特征码表征与控制数据报文结合的触发脉冲信号所对应的整流支路；
依次获取并解析报文脉冲序列中的各支路脉冲，得到支路脉冲中控制数据报文信号的特征码及其对应的整流支路；
获取支路脉冲中的触发脉冲信号，根据特征码所对应的整流支路以及触发脉冲信号的接收时刻和脉宽，生成功率柜整流桥中相应整流支路的驱动脉冲。
上述整流桥控制方法可适用于功率柜控制器执行，从串行通信总线获取的报文脉冲序列来自于励磁调节装置。
进一步的，方法还包括，响应于设定时长内未接收到报文，则判断为串行控制总线的通信中断，输出通信故障信号。
进一步的，方法还包括：接收通过串行控制总线传输的脉冲封锁报文或脉冲列触发报文，解析得到特征码，根据特征码：响应于接收到脉冲封锁报文，执行脉冲封锁指令，停止所有整流支路的驱动脉冲输出；响应于接收到脉冲列触发报文，执行脉冲列发出指令，对所有整流支路发出连续的触发脉冲。
第三方面，本发明提供一种励磁系统的脉冲混合传输系统，包括励磁调节装置和功率柜，所述励磁调节装置和功率柜之间通过串行控制总线连接；所述功率柜包括功率柜控制器和功率柜整流桥；
所述励磁调节装置通过串行控制总线向功率柜控制器传输报文脉冲序列；其中，所述报文脉冲序列包括按照功率柜整流桥触发脉冲时序排列的多个支路脉冲，所述支路脉冲由对应单个整流支路的控制数据报文信号与触发脉冲信号先后结合组成，所述对应单个整流支路的控制数据报文包括特征码，不同特征码表征与控制数据报文结合的触发脉冲信号所对应的整流支路；
功率柜控制器接收所述报文脉冲序列，获取其中的支路脉冲、支路脉冲中控制数据报文信号的特征码及其对应的整流支路，以及支路脉冲中的触发脉冲信号，根据特征码所对应的整流支路以及触发脉冲信号的接收时刻和脉宽，生成功率柜整流桥中相应整流支路的驱动脉冲。
进一步的，励磁调节装置向功率柜控制器传输的报文脉冲序列中还包括脉冲封锁报文或脉冲列触发报文，所述脉冲封锁报文包括对应脉冲封锁指令的特征码；脉冲列触发报文包括对应脉冲列触发指令的特征码；
功率柜控制器响应于接收到脉冲封锁报文，停止对所有整流支路的驱动脉冲输出；功率柜控制器响应于接收到脉冲列触发报文，执行脉冲列发出指令，对所有整流支路发出连续的触发脉冲。每个功率柜配置仅需配置一条串行控制线路，由励磁调节装置发出混合传输报文，将功率柜整流桥6个支路可控硅的控制合并到一串报文中。
进一步的，所述串行控制总线为高速光纤线路。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明通过为每个功率柜配置一条串行控制线路，将控制数据报文配合触发脉冲时序进行混合传输，实现对功率柜可控硅整流桥的工作控制，可有效降低现场环境带来的信号衰减和电磁干扰影响，同时无需在每个功率柜安装就地控制器采集同步信号模块，简化了调试步骤和工程成本，保证了励磁系统的可靠性，进而提高发电机运行的稳定性。
附图说明
图1是功率柜控制器的工作流程；
图2是一种励磁系统的脉冲混合传输装置；
图3是添加串行数据报文的示意图；
图4是三相全控整流桥示意图。
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。
实施例1
如图4所示，目前常规的励磁系统功率柜整流桥多数为三相全控整流桥，即功率柜整流桥由6只可控硅组成，分别为+A、-A、+B、-B、+C、-C六个支路，将三相交流励磁电源整流成直流，施加到发电机的转子励磁绕组上。
本实施例介绍一种励磁系统的脉冲混合传输系统，如图2所示，系统包括励磁调节装置和功率柜，励磁调节装置和功率柜之间通过串行控制总线连接；功率柜包括功率柜控制器和功率柜整流桥；串行控制总线优选为高速光纤线路。
励磁调节装置通过串行控制总线向功率柜控制器传输报文脉冲序列；其中，报文脉冲序列包括按照功率柜整流桥触发脉冲时序排列的多个支路脉冲，支路脉冲由对应单个整流支路的控制数据报文信号与触发脉冲信号先后结合组成，对应单个整流支路的控制数据报文包括特征码，不同特征码表征与控制数据报文结合的触发脉冲信号所对应的整流支路；
功率柜控制器接收报文脉冲序列，获取其中的支路脉冲、支路脉冲中控制数据报文信号的特征码及其对应的整流支路，以及支路脉冲中的触发脉冲信号，根据特征码所对应的整流支路以及触发脉冲信号的接收时刻和脉宽，生成功率柜整流桥中相应整流支路的驱动脉冲。
进一步的，励磁调节装置向功率柜控制器传输的报文脉冲序列中还包括脉冲封锁报文或脉冲列触发报文，脉冲封锁报文包括对应脉冲封锁指令的特征码；脉冲列触发报文包括对应脉冲列触发指令的特征码。
本实施例中，控制数据报文中的特征码位宽设置为3位， 000对应脉冲封锁；100、010、001、011、101和110分别对应功率柜整流桥的不同整流支路；111对应脉冲列触发指令。当然也不限于其他特征码的区分形式。
具体的，当功率控制器接收到的特征码为000时，执行脉冲封锁功能，后续停止当前所有支路的触发脉冲的发出，功率柜整流桥的输出即停止；特征码为100、010、001、011、101、110时，功率控制器对应发出“+A、+B、+C、-A、-B、-C”中对应的一路支路的触发脉冲；特征码为111时，功率控制器执行脉冲列发出功能，后续同时对所有支路发出连续的触发脉冲，实现功率柜整流桥在交流侧电压较低时的输出。
结合后信号中，触发脉冲宽度为励磁电源信号周期的1/32周期宽度。如对于励磁电源频率为50Hz，周期20ms，触发脉冲宽度为625us，对应1个周期360°的11.25°。如采用常见的100M传输率的光纤线路，所添加的串行数据报文以及硬件解析报文所占用的时间最大可控制在1us（0.018°）以内，对脉冲角度和脉冲宽度的影响在合理的范围内。
实施例2
与实施例1基于相同的发明构思，本实施例介绍一种适用于励磁系统功率柜的脉冲混合传输方法，可适用于实施例1中的励磁调节装置执行，方法包括：
将对应单个整流支路的控制数据报文信号与触发脉冲信号先后结合设置；
将对应所有整流支路的结合后信号，按照功率柜整流桥触发脉冲时序通过串行控制总线进行传输；
其中，对应单个整流支路的控制数据报文包括特征码，不同特征码表征与控制数据报文结合的触发脉冲信号所对应的整流支路。
如图3所示，在混合传输时，以+A脉冲为例，在+A脉冲前添加一个控制数据报文。
方法还包括，通过串行控制总线传输脉冲封锁报文或脉冲列触发报文，脉冲封锁报文包括对应脉冲封锁指令的特征码；脉冲列触发报文包括对应脉冲列触发指令的特征码。
特征码位宽设置为3位， 000对应脉冲封锁；100、010、001、011、101和110分别对应功率柜整流桥的不同整流支路；111对应脉冲列触发指令。
结合后信号中，触发脉冲宽度为励磁电源信号周期的1/32周期宽度。如对于励磁电源频率为50Hz，周期20ms，触发脉冲宽度为625us，对应1个周期360°的11.25°。
实施例3
与实施例1和2基于相同的发明构思，本实施例介绍一种励磁系统功率柜的整流桥控制方法，适用于实施例1中的功率控制器执行，如图1所示，方法包括：
接收通过串行控制总线传输的报文脉冲序列，其中，报文脉冲序列包括按照功率柜整流桥触发脉冲时序排列的多个支路脉冲，支路脉冲由对应单个整流支路的控制数据报文信号与触发脉冲信号先后结合组成，对应单个整流支路的控制数据报文包括特征码，不同特征码表征与控制数据报文结合的触发脉冲信号所对应的整流支路；
依次获取并解析报文脉冲序列中的各支路脉冲，得到支路脉冲中控制数据报文信号的特征码及其对应的整流支路；
获取支路脉冲中的触发脉冲信号，根据特征码所对应的整流支路以及触发脉冲信号的接收时刻和脉宽，生成功率柜整流桥中相应整流支路的驱动脉冲。
具体的，如解析所接收到的数据报文特征码为000，则执行脉冲封锁功能，则停止所有支路的触发脉冲的发出，功率柜整流桥的输出停止；如特征码为100、010、001、011、101、110，则对应发出“+A、+B、+C、-A、-B、-C”中对应的一路支路的触发脉冲；如特征码为111，则执行脉冲列发出功能，后续同时对所有支路发出连续的触发脉冲，实现功率柜整流桥在交流侧电压较低时的输出。
本实施例中，方法还包括：在接收报文脉冲序列的过程中，判断通信状态是否正常；判断的依据为，是否在设定的时长内未接收到串行通信总线传输的报文数据，若是，则认为该功率柜整流桥通信中断，此时可输出通信故障信号，退出运行。
本发明所提出的一种励磁系统的脉冲混合传输方法及系统，为每个功率柜配置一条串行控制线路，将控制数据报文配合触发脉冲时序进行混合传输，实现对功率柜可控硅整流桥的工作控制。
使用该方法可有效避免现场环境带来的信号衰减和电磁干扰，也无需在每个功率柜安装就地控制器采集同步信号模块，简化调试步骤和工程成本，保证了励磁系统的可靠性，进而提高了发电机运行的稳定性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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