[发明专利]高精度交流恒流恒压控制方法及装置

说明书

本发明涉及一种自动化控制中通过调节可控硅来实现交流电流或电压有效值的高精度恒流或恒压控制方法及装置。

目前在自动化控制领域中大多数控制仪表及工业控制用可编程控器的输出控制信号都属小功率的弱信号范围，因此要求配接一个功率转换器才能实现对大功率的交流设备进行控制，而现有的交流功率转换器其转换精度都非常低，它们都按输入的控制信号直接决定可控硅触发量，再由可控硅去完成大功率输出，这种控制方法的缺点是转换精度非常低，不具有输出恒流或恒压等功能，在遇到电压波动，频率漂移，负载阻抗变化等的干扰时就会产生失控现象。用这种方法设计制造的功率转换器代表产品由上海自动纶仪表六厂生产的ZK系列可控硅调整器。

本发明的目的是提供一种通过调节可控硅来实现交流电流或电压有效值的高精度恒流或恒压控制方法及装置。

恒流控制是用电流互感器采样负载上的电流，恒压控制是用电压互感器采样负载上的电压。其他控制方法相同，故而下面一般只介绍恒流控制的方法。

一种高精度交流恒流控制方法，其步骤为：

（1）由电流互感器采样检测到交流电流信号经放大将它变换成绝对值信号，然后用双积分A/O采样这个绝对值的积分值，用2个计数器分别对一次积分和二次积分计时，使得一次积分时间等于交流周期的整数倍n，读出这二个计数器中的值，就得到交流信号积分值和交流周期值;

（2）在微机中输入要求目标交流电流有效值，和可以选择的触发方式，它们分别为移相触发、过零触发、软起动方式;按照输入目标及采样得到的积分值，按照以下公式在微机中算得可控硅的触发量即移相角或可控硅通断比例值，

移相触发的计算公式为：

Ar =ApK2(1- φπtSin2φ2π)1/2(1) ]]>

移相时间

t_c＝ (φ)/(2π) T （2）

式中：Apk-电流峰值;

T-交流周期;

φ-移相角;

Ar-电流有效值;

过零触发的计算公式为：

(M)/(M+N) ＝（ (Ao)/(Ai) ）²（3）

式中：M-导通周波数;

M-关闭周波数;

Ao-要求输出目标电流有效值;

Ai-负载上电流有效值。

用最大公约数同时缩小M和N，提高响应速度。

注：将公式中的各种电流值发改成相应的电压值就是恒压控制的方式。

（3）触发量t_c1M和N分别送触发计数器经延时或定量计数后去触发可控硅;

整个恒流过程就是不断重复上述步骤，采样-运算-计数-触发始终保持所要求的恒定电流目标值。

在负载电流变化很大的场合，采用软起动方式即移相触发和过零触发交叉使用，当采样到全导通电流大于1.3倍额定值时，采用移相方式工作，它可避免大电流冲击，反之就切换到过零触发方式工作，可以清洁电网，还有在Ai/Ao比较大，而工作频率比较低，过零触发的分辨能力达不到精度指标时自动切换到移相触发方式工作，但如果工作频率大于960Hz时移相触发的分辨率精度太低，这时可自动切换到过零触发方式工作，内部时钟的频率受到一定制约，可选用1.5MHz时钟，它对50Hz工频的移相分辨率为1/15000，而在同样工频下过零触发的分辨率为1/2000，这是因为M+N的总量如取得过大，将会使循环周期太长，影响控制的实时性，但随着电源频率的增高，过零触发的分辨能力反过来比移相触发越来越好，故而大于400Hz应选用过零触发，大于960Hz就不能用移相触发了，这种过零触发和移相触发在本发明的装置中能自动切换。