[发明专利]控制单相或多相交流电流调节器的方法及装置

说明书

本发明涉及通过半导体整流器的相位边际控制来实现单相或多相交流电流调节器控制的方法。

为了在交流电网中对电负载的供电功率进行调节，需要使用交流电流调节器，它是通过半导体整流器的相位边际控制实现调节的。尤其在交流电动机运行情况下需要可变的运行条件，例如电动机有各种不同的负荷，在接通和断开时的起动或减速阶段均要求调整电动机的供电功率，以防护电网和电动机免受过负荷的损害。因此这时为了调整供给电动机的功率，确定电压和电流间的相位角是十分必要的。

在英国专利文件2084359中已经公开了一种交流电动机的控制装置，它用于使电动机在低载时产生的不良功率因数得到改善。对此，在每个电动机的供电相上均设置了可控的半导体整流器，尤其是双向晶闸管或反并联的晶闸管电路，通过相位边际控制，使得取决于电动机实际操作条件的功率输入成为可能。这种公知的装置实现了功率因数的改善，其解决方案是：每相中的电流与电压间的相位差在控制装置中被检测出来，并通过相应地加大的触发角、即在相应相位中电流过零点与触发时刻间经过的时间间隔相应地加入，使上述相位差得以减小。

作为导出触发时刻的时间基准，在公知的装置中采用了电流过零时间点，电流过零可以通过测量通过双向晶闸管降落的电压求得。该电压被接到一个比较器上，其输出状态相当于双向晶闸管的开关状态。电流过零点相应于比较器输出信号的一个边沿，借助于单稳态触发器，产生一个用于与供电电压过零点同步的斜坡电压的采样脉冲。斜坡电压被采样值被一个由外部通过电位器输入的基准电压值减去，然后接到一个差分放大器的反相输入端上，其输出电压连同斜坡电压一起输入到下一个比较器上。如果斜坡电压超过差分放大器的输出电压时，则比较器通过一个连接于后的触发脉冲发生器产生一个主触发信号。因此通过该电路，电动机电流与电压间的相位移以及功率因数均被稳定在一个值上，该值是由电位器上调整好的基准电压给定的。

除了用一种与电源电压同步的斜坡电压的办法来摸拟地确定相位角之外，还有一种用计数器数字地测定相位角的办法也已经公知了。当电压过零时启动计数器，当电流过零时停止计数器计数。这样，计数器中的内容值就相当于相位角，并可将它进一步用于控制电动机的功率因数。触发角可一直变化，直至实际测得的相位角与所希望的相位角完全一致为止（见美国专利US-A-4361792）。

其中显示出：由于干扰不仅施加到电压上而且也叠加到电流上，所测得的相位角将随着周期发生变化。在公知装置上所测得的相位角的波动会影响到触发角，并造成不稳定的调节特性，若在调整电动机时就会导致电动机运转时转速不匀和不稳定。

本发明的任务在于提供一种能控制单相或多相交流电流调节器的方法，其中每个周期所出现的波动在测量相位角时不会导致不稳定的调节特性。

上述任务是利用本发明的下述的主要技术特性而解决的，具体地说，作为本发明的一种通过半导体整流器（4）的相位边际控制来对单相或多相交流电流调节器进行控制的方法，其中为了调节负载功率因数，通过测量电压过零点与电流过零点之间的时间差值来确定相位角（φ_i），其特征在于：为了确定相位角（φ_i），总是这样地考虑电压过零的基准时间点（P_i），即它是由在前的实际电压过零时间点的测量值求得的。本发明基于如下的认识，即主要是由于电压过零点的波动对于测量相位角时的波动以及由此引起的调节特性的不稳定负有责任。

本发明基于以下考虑：在确定相位角时，不仅应考虑到电压过零和电流过零的实际测量值，而且还应在计算相位角时要考虑到基准时间点，基准时刻是由在前的电压过零测量值所确定的。因此，该基准时刻与实际的电压过零时间点不一致，并且不依赖于其的随机变化。

考虑到在前的电压过零测量值，便使对后继的电压过零稳定预测值的计算成为可能，其作为基础的算法远与实际电压过零时间点的短时随机波动无关。随机波动通常是由于叠加在电源电压上的干扰引起的。因此，本方法又相当于电网数字滤波技术。

考虑到电源频率的长期波动，把在前的基准时间点加上一个计算得来的周期以求得基准时刻是有利的，因为该周期是通过在前计算出的周期加上一个修正值而获得的。该修正值的符号是和电压过零时间点的测试值与对在前电压过零点所求得基准时间点之间的差值的符号相一致的。

该修正值可以是常数，或者也可以是依赖于所求得的基准而变化的，此修正值最好远小于待修正的计算得到的周期，以使电压过零点从一个周期到另一周期的波动保持很小。