[发明专利]功率控制系统中对瞬变的防护

说明书

技术领域

本发明涉及功率控制系统中，例如海下流体生产井功率控制系统中对瞬变和浪涌电流的防护。

背景技术

在海下流体生产井功率控制系统中，与电感型负载的导通/关断开关固有关联的电压瞬变潜在地非常有害，因为通信调制解调器直接耦合（电连接）到功率线路以便实现功率上通信（COP）系统。高电压瞬变可能损坏基于COP的通信系统中使用的舷顶调制解调器和海下调制解调器以及舷顶配电变压器和海下配电变压器。

在现代功率控制系统中，对变压器进行AC功率开关典型地由半导体开关，如硅控整流器（SCR）、三端双向晶闸管（triacs）和栅极可关断晶闸管（GTO）来实现。现有技术的方法，如WO 01/03323、US5563459、US 2006/262881和US 4745515中披露的那些方法，教导了为了将变压器初级的浪涌电流减到最小，明智的做法是在输入电流下降到0时的AC波形点处对半导体器件的关断进行相位控制，从而确保在AC供电恢复时，变压器芯中的剩磁为0，由此将不进入饱和。但是，如果在变压器初级中正在通过电流时无意间撤除AC电源，即不是零电流相控关断，从而在芯中留下剩磁，且潜在地在电源恢复时导致饱和以及大浪涌电流，则这个防护是没有价值的。

此情况通过欧洲专利申请第11194360.1号披露的发明予以避免，该专利申请描述一种防止变压器馈电的供电系统中的导通瞬变的方法，该方法是在关断时从DC供电源注入DC电流，从而将变压器芯预先磁化到低剩磁，以使下次导通时的浪涌电流减到最小。

本发明无需单独的DC供电源即可实现相同的预先磁化。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种向至少一个电感型负载提供交流电的系统，该系统包括用于导通和关断到所述至少一个负载的功率的至少一个开关装置、调适为用于控制所述至少一个开关装置的控制装置和预先磁化装置，其中预先磁化装置配置成生成促使开关装置将电感型负载预先磁化的脉冲。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于向至少一个电感型负载提供交流电的方法，其包括如下步骤： 

提供用于导通和关断到所述至少一个负载的功率的至少一个开关装置；

提供调适为用于控制所述至少一个开关装置的控制装置；以及

使用预先磁化装置生成促使开关装置将电感型负载预先磁化的脉冲。

该控制装置可以包括电压过零比较器和相位控制逻辑，以及所述比较器的输出可以被相位控制逻辑使用来控制开关装置以与输入交流电同相地在交流电波形的正向过零点处导通和关断到所述至少一个负载的功率。

该预先磁化装置可以包括预先磁化脉冲发生器。

该预先磁化装置可以包括预先磁化控制逻辑，该预先磁化控制逻辑配置成控制预先磁化脉冲发生器以生成一列脉冲，其中每个脉冲控制开关装置以在交流电波形的负向过零点之前导通到所述至少一个负载的功率。

该交流电波形可以包括正弦波。

至少一个电感型负载可以包括变压器的绕组。

根据本发明的系统典型地包括用于海下井的功率控制系统，以及根据本发明的方法典型在这种系统中执行。

根据本发明的第一方面，提供了一种向至少一个电感型负载提供交流电的系统，所述系统包括用于导通和关断到所述至少一个负载的功率的至少一个开关装置、调适为用于控制所述至少一个开关装置的控制装置、以及预先磁化装置，其中所述预先磁化装置配置成生成促使所述开关装置将所述电感型负载预先磁化的脉冲。

优选地，所述控制装置包括电压过零比较器和相位控制逻辑，以及其中所述比较器的所述输出被所述相位控制逻辑使用来控制所述开关装置，以与输入交流电同相地在所述交流电波形的正向过零点处导通和关断到所述至少一个负载的功率。进一步地，所述预先磁化装置包括预先磁化脉冲发生器。更进一步地，所述预先磁化装置包括预先磁化控制逻辑，所述预先磁化控制逻辑配置成控制所述预先磁化脉冲发生器以生成一列脉冲，其中每个脉冲控制所述开关装置以在所述交流电波形的负向过零点之前导通到所述至少一个负载的功率。

优选地，所述至少一个电感型负载包括变压器的绕组。

优选地，所述交流电电流波形是正弦波。

优选地，根据第一方面的系统包括用于海下井的功率控制系统。