[发明专利]船用大功率串联型十二脉波晶闸管整流器触发装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种晶闸管整流设备的触发装置，本发明也涉及一种晶闸管整流设备的控制方法。特别是船用大功率串联型十二脉波晶闸管整流设备的触发装置和控制方法。

背景技术

为了减少对电网的影响，工业中应用的大功率晶闸管整流设备通常都选择多脉波工作方式。对于设备中晶闸管的触发通常有模拟触发集成电路和数字触发集成电路。由于分立元器件参数的分散性，模拟晶闸管触发电路通常都存在触发脉冲不平衡问题。例如王卫兵、孙永杰和刘卫东在哈尔滨理工大学学报2009年14卷第3期所著的“单片机和FPGA的可控硅触发电路的设计与实现”中描述不平衡度通常约为o3π。由于数字触发电路能够很容易克服不平衡问题，而且控制方式简单，因此得到了广泛应用。例如Francis P.Dawson和Richard Bonert在IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS 1994年41卷第4期中所著的“HighPerformance Single-Chip Gating circuit for a phase-controlled bridge”；郝浩和李宏在电子设计工程2009年17卷第2期中所著的“基于单片机的晶闸管触发器的设计”；夏长远、舒兴胜、孟月东和沈洁在电测与仪表2007年44卷第500期中所著的“基于FPGA的三相可控硅电源数字触发电路的设计”；刘政和黄席樾在重庆大学学报(自然科学版)2002年25卷中所著的“基于单片机的可控硅全控桥数字触发控制系统”；黄德胜在中国氯碱2008年4卷中所著的“可控硅触发电路”。但是这些数字控制触发集成电路都是以三相全桥六脉波晶闸管整流电路为对象。中国专利申请号为200910252822.8的专利文件中公开了一种用于大功率可控硅整流开关的触发电路、中国专利申请号为200820211101.3的专利文件中公开了整流电源触发控制器、中国专利申请号为200920259066.7的专利文件中公开了新型晶闸管整流可逆变触发装置、中国专利申请号为201020199382.2的专利文件中公开了电解电源整流控制系统、中国专利申请号为200910010214.6的专利文件中公开了基于三相脉冲整流器的直流稳压电源及其控制方法，这些技术方案均是以三相全桥六脉波晶闸管整流电路为对象。

十二脉波晶闸管整流电路按照结构类型分为并联型和串联型。并联型十二脉波晶闸管整流电路的晶闸管和负载结构如图1所示，其实质为两个三相全桥整流电路的并联，因此当十二个晶闸管中任意一个晶闸管换相时，并联型十二脉波晶闸管整流电路的触发装置只需要同时发出两个触发脉冲，这与三相全桥六脉波整流电路的触发装置相同。例如，张勇、陈庚军、华学明和吴毅雄等在电焊机2004年34卷第3期中所著的“基于DSP控制的十二相焊接电源主电路数字化触发”和中国专利申请号为201010125276.4的专利文件中公开的晶闸管整流桥并列运行全数字化智能均流控制装置。另外，在“基于DSP控制的十二相焊接电源主电路数字化触发”中，作者利用外部硬件电路(单稳态触发电路)实现触发脉冲的30°角延时。

对于串联型联型十二脉波晶闸管整流电路的晶闸管和负载结构如图2所示，其实质为两个三相全桥整流电路的串联。由于在直流回路中有四个晶闸管，因此当十二个晶闸管中的任意一个晶闸管换相时，串联型十二脉波晶闸管整流电路的触发装置必需要同时发出四个触发脉冲，比并联型十二脉波触发装置要多两个触发脉冲。

目前，在串联型十二脉整流设备中使用的触发装置有“并联型十二脉波整流触发装置+两个并联电阻”和“两个六脉波整流触发装置+两个并联电阻”两种模式，由于第二种方案控制比较复杂，通常都选用第一种方式，其结构如图3所示。由于并联型十二脉波触发装置在每个晶闸管换相时只能提供两个触发脉冲，因此并联电阻的目的是为两个串联的三相全桥六脉整流电路提供电流回路，这不仅降低了系统的可靠性，还消耗了有功功率、降低了整流电路的转换效率。

其次，由于船舶电网容量有限，而且船上负载类型又很多，因此必须要考虑船上负载对十二脉波整流设备输出电压的影响。当负载变化较大时，传统的PID控制器很难维持整流电路输出电压的稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决负载变化影响整流电路输出电压问题的船用大功率串联型十二脉波晶闸管整流器触发装置。本发明的目的还在于提供一种基于船用大功率串联型十二脉波晶闸管整流器触发装置的控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的船用大功率串联型十二脉波晶闸管整流器触发装置的组成包括：