用于控制整流器的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及用于控制整流器(2)的控制系統(tǒng)(1)。控制系統(tǒng)(1)使得能夠由于改變運(yùn)行條件而以較簡(jiǎn)單和快速的方式配置且采用整流器的運(yùn)行，以及在最佳運(yùn)行范圍中運(yùn)行整流器(2)。一種用于控制整流器(2)的控制系統(tǒng)(1)包括：每相至少一個(gè)電抗器(6)，其連接到整流器(2)，用于對(duì)整流器(2)提供輸入信號(hào)；用于提供用于控制電抗器(6)的偏壓電流的裝置(7)；用于提供用于控制電抗器(6)的控制電流的裝置(8)。為了在線性運(yùn)行范圍中運(yùn)行整流器(2)，偏壓電流固定成預(yù)定義值，該預(yù)定義值被認(rèn)為是裝置(8)的輸入信號(hào)，而裝置(8)補(bǔ)償偏壓電流的預(yù)定義值和定義電抗器(6)的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)的起始值之間的差異。
【專利說明】用于控制整流器的控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及控制整流器的領(lǐng)域。特別地，本實(shí)用新型涉及用于控制二極管整流器的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]從現(xiàn)有技術(shù)中知道，通過使用帶載分接開關(guān)(OLTC)來對(duì)二極管整流器的輸出電壓進(jìn)行粗調(diào)控制，以控制二極管整流器的輸出電壓。為了對(duì)整流器的輸出電壓進(jìn)行微調(diào)，通常使用可飽和電抗器，所述可飽和電抗器實(shí)現(xiàn)為兩個(gè)電流電路-偏壓電流電路和控制電流電路。
[0003]在與單相自耦變壓器和B2 二極管整流器一起投入運(yùn)行期間，調(diào)節(jié)偏壓電流電路。控制電流電路通常由B6晶閘管整流器組成。備選地，控制電流也可實(shí)現(xiàn)為可變AC信號(hào)，無源整流器對(duì)該可變AC信號(hào)整流，該無源整流器可為例如二極管。
[0004]這種實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)在于，對(duì)于這些電流電路中的每個(gè)來說，需要兩個(gè)獨(dú)立的整流器電橋-一個(gè)電橋用于偏壓電流電路，以及一個(gè)電橋則用于控制電流電路。但是，這會(huì)導(dǎo)致控制整流器更復(fù)雜，以及增加整流器系統(tǒng)的制造和維護(hù)成本。另一個(gè)缺點(diǎn)在于，必須手動(dòng)地設(shè)置用于偏壓電路的自耦變壓器，從而導(dǎo)致在運(yùn)行這種整流器系統(tǒng)時(shí)，服務(wù)和維護(hù)時(shí)間增加。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目標(biāo)是提供一種用于控制整流器的改進(jìn)的控制系統(tǒng)，所以由于改變運(yùn)行條件而更簡(jiǎn)單和快速地配置且采用整流器的運(yùn)行，以及在最佳運(yùn)行范圍中運(yùn)行整流器。本實(shí)用新型的另一個(gè)技術(shù)目標(biāo)是提供一種改進(jìn)的控制系統(tǒng)，其用于控制整流器從而降低制造成本和維護(hù)成本的量。
[0006]解決方法是提供一種獨(dú)立權(quán)利要求1的特征所定義的、用于控制整流器的控制系統(tǒng)。所附從屬權(quán)利要求闡述了本實(shí)用新型的優(yōu)選示例。
[0007]本實(shí)用新型的核心思想是一種用于控制整流器的控制系統(tǒng)，其包括:每相至少一個(gè)電抗器，其連接到整流器，以對(duì)整流器提供輸入信號(hào)；用于提供用于控制電抗器的偏壓電流的另外的裝置；以及用于提供用于控制電抗器的控制電流的另外的裝置。偏壓電流固定成預(yù)定義值，該預(yù)定義值被認(rèn)為是用于提供控制電流的裝置的輸入信號(hào)，而用于提供控制電流的裝置補(bǔ)償偏壓電流的預(yù)定義值和定義電抗器的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)的起始值之間的差異。
[0008]本實(shí)用新型的重要方面在于，可通過控制連接到整流器的調(diào)整器來控制整流器(優(yōu)選二極管整流器)的輸出參數(shù)，諸如輸出電壓或輸出電流。電抗器本身由借助于偏壓電流電路和控制電流電路而提供的偏壓電流和/或控制電流控制。電抗器的電性能取決于定義電抗器的運(yùn)行范圍的其特征磁滯回線。磁滯回線的形狀取決于電抗器的運(yùn)行參數(shù)，并且因而可取決于變化的外部條件(諸如影響電抗器的性能的溫度、信號(hào)擾動(dòng))而改變。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣，電抗器應(yīng)當(dāng)優(yōu)選在所述磁滯回線的線性范圍中運(yùn)行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)使用預(yù)定義值，所述預(yù)定義值是被測(cè)得并且被用作用于控制電抗器的輸入信號(hào)的偏移值。
[0009]所述電抗器的所述磁滯回線的線性運(yùn)行范圍由定義所述電抗器的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)的起始值和定義所述電抗器的線性運(yùn)行范圍的最終點(diǎn)的最終值定義。
[0010]取決于所述電抗器的所述磁滯回線上的偏移值的位置，通過使用控制電流電路來補(bǔ)償所述偏移值和所述電抗器的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)之間的差異的裝置，來提供控制電流。因而，由于信號(hào)擾動(dòng)影響電抗器，以及因而影響其特征磁滯回線的位置和形狀，所述電抗器的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)也可改變，有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)能夠拉平和平衡偏移值和所述電抗器的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)之間的差異，從而使得較容易和較快速地找到所述電抗器的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)。
[0011]本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，在整流器投入運(yùn)行期間，可將簡(jiǎn)單地是預(yù)定義偏移值的偏壓電流設(shè)置成參數(shù)。這允許整流器系統(tǒng)的短的投入運(yùn)行時(shí)間。另外，將整流器設(shè)置成期望運(yùn)行模式是更簡(jiǎn)單和快速得多的，因?yàn)闀r(shí)間的最小化對(duì)于找到電抗器的線性運(yùn)行范圍是必要的。因而，在現(xiàn)有技術(shù)中普通的尋找所述電抗器的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)和最終點(diǎn)的迭代過程就不再需要了。
[0012]有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)還允許整流器對(duì)影響整流器系統(tǒng)的運(yùn)行的外部信號(hào)擾動(dòng)(諸如信號(hào)噪聲)更魯棒。即使信號(hào)擾動(dòng)影響整流器，有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)也使人們能夠較快速和高效地將整流器的性能設(shè)置成其優(yōu)選的線性運(yùn)行模式。
[0013]本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，可在不同的技術(shù)系統(tǒng)(諸如控制和通信系統(tǒng))中非常容易地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，因?yàn)楸緦?shí)用新型提供可連接到外部系統(tǒng)組件上的定義接口。有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)本身主要自主地運(yùn)行，并且因而它可獨(dú)立于連接到有創(chuàng)造性的系統(tǒng)的控制和通信系統(tǒng)而運(yùn)行。
[0014]根據(jù)用于控制用于工業(yè)應(yīng)用(例如鋁電解)中的整流器的控制系統(tǒng)的第一優(yōu)選實(shí)施例，電抗器的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)取決于過程參數(shù)。這些過程參數(shù)可為整流器的輸入電壓和/或電流。有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是主要獨(dú)立于控制整流器的電抗器特性的整流器的運(yùn)行的提高的靈活性。另外，當(dāng)相對(duì)于外部信號(hào)改變或變化運(yùn)行模式采用整流器時(shí)，可得到較快速和準(zhǔn)確的結(jié)果。
[0015]在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，由諸如偏壓電流電路的裝置提供的偏壓電流的預(yù)定義偏移值取決于定義電抗器的電信號(hào)性能的電抗器的特征磁滯回線。因?yàn)榇艤鼐€的形狀由于信號(hào)擾動(dòng)影響電抗器和整流器系統(tǒng)而可改變，所以偏壓電流的預(yù)定義偏移值也可改變。但是，然后可通過由諸如控制電流電路的裝置提供的合適的控制電流來校正和補(bǔ)償這個(gè)改變。
[0016]應(yīng)當(dāng)注意，預(yù)定義偏移值可匹配定義電抗器的線性運(yùn)行范圍的開始的起始點(diǎn)，但這可為例外的情況。因而，在找到所述起始點(diǎn)的工作中，必須補(bǔ)償與預(yù)定義偏移值的差異。通過由控制電流電路提供具有合適值的控制電流來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
[0017]另外，應(yīng)當(dāng)注意，有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)包括偏壓電流電路，作為用于提供偏壓電流的裝置，以及包括用于提供控制電流的控制電流電路的裝置。
[0018]但是，有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)也可按控制電流電路單獨(dú)用于控制系統(tǒng)中，而不使用偏壓電流電路(意思是說整流器由控制電流電路獨(dú)占地控制)的方式工作。這具有使用數(shù)量減少的電組件，并且因而導(dǎo)致用于運(yùn)行和維護(hù)整流器的成本降低的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步注意的是，通過對(duì)每個(gè)電抗器單獨(dú)使用控制電路，可使相之間的電流不平衡均衡。
[0020]在優(yōu)選實(shí)施例中，取決于整流器應(yīng)用的要求，至少一個(gè)電抗器安裝在系統(tǒng)的變壓器部分(compartment)中或外部。
[0021]在有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中，帶載分接開關(guān)連接到用于對(duì)整流器的輸出信號(hào)進(jìn)行粗調(diào)控制的變壓器部(department)。這具有下列優(yōu)點(diǎn)，即降低控制系統(tǒng)的成本，同時(shí)可顯著地減小電抗器的尺寸，從而降低電抗器的無功功率。
[0022]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，偏壓電流電路和控制電流電路互連到彼此。這具有僅需要使用電抗器中的具有單個(gè)繞組的電流電路，并且從而降低整流器系統(tǒng)的組件成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0023]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，偏壓電流電路和控制電流電路是兩個(gè)獨(dú)立的電流電路。這也是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，因?yàn)樾盘?hào)交疊減少了。在控制電流電路失效的情況下，這個(gè)實(shí)施例幫助防止超過電流極限，超過電流極限將導(dǎo)致整流器由于安全原因而被切斷，因?yàn)橥ǔ＃珘弘娏麟娐返慕M件對(duì)信號(hào)擾動(dòng)更魯棒。
[0024]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，在控制單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)用于提供偏壓電流的裝置和用于提供控制電路的裝置，以便減少整流器所需的空間。
[0025]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，用于提供控制電流電路的裝置包含軟件模塊。
[0026]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，在整流器中實(shí)現(xiàn)用于控制整流器的有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)。有創(chuàng)造性控制系統(tǒng)的應(yīng)用不限于特定的整流器應(yīng)用，并且因而，也可在用于控制二極管整流器的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)有創(chuàng)造性的系統(tǒng)。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述并連同附圖，本實(shí)用新型的另外的有創(chuàng)造性的目標(biāo)、備選方案和特征將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]在附圖中:
[0029]圖1顯示連接到整流器的有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)的示例。
[0030]在附圖標(biāo)記列表中以匯總的形式列出附圖中使用的附圖標(biāo)記及其含義。原則上，在圖中，相同部件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。任何描述的實(shí)施例都表示本實(shí)用新型的主題的示例，并且沒有任何約束作用。
[0031]部件列表:
[0032]I控制系統(tǒng)
[0033]2整流器
[0034]3控制單元
[0035]5變壓器部分
[0036]6電抗器
[0037]7用于提供用于控制電抗器的偏壓電流的裝置
[0038]8用于提供用于控制電抗器的控制電流的裝置
[0039]9輸出整流器的參數(shù)。【具體實(shí)施方式】
[0040]圖1顯示用于控制具有輸出信號(hào)9的整流器2的控制系統(tǒng)1，輸出信號(hào)9可為到耦合到整流器2的負(fù)載(未顯示)的輸出電壓或輸出電流。整流器2可為二極管整流器。負(fù)載可為例如鋁電解應(yīng)用。控制系統(tǒng)I包括每相至少一個(gè)電抗器6、用于提供用于控制電抗器6的偏壓電流的裝置7，以及用于提供用于控制電抗器6的控制電流的裝置8。優(yōu)選地，裝置7和裝置8存儲(chǔ)在控制單元3中，控制單元3耦合到至少一個(gè)電抗器6。
[0041]在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例中，耦合到至少一個(gè)電抗器6的控制單元3還可僅包括具有單個(gè)繞組電路的裝置8。
[0042]另外，單個(gè)控制單元3可耦合到控制系統(tǒng)I的多個(gè)電抗器6。因此，單個(gè)控制單元3可運(yùn)行控制系統(tǒng)I的多個(gè)電抗器6。
[0043]在本實(shí)用新型的備選實(shí)施例中，如果控制系統(tǒng)I針對(duì)每個(gè)相包括多個(gè)電抗器6，則對(duì)于每相的每個(gè)電抗器6，單個(gè)控制單元3耦合到所述電抗器6是可行的。在這種結(jié)構(gòu)中，多個(gè)控制單元3耦合到所述多個(gè)電抗器6。因此，在本實(shí)用新型的這種備選實(shí)施例中，多個(gè)所述控制單元3中的每個(gè)控制單元3運(yùn)行多個(gè)所述電抗器6中的至少一個(gè)電抗器6。
[0044]作為另一個(gè)示例，用僅一個(gè)控制單元3運(yùn)行一個(gè)相的兩個(gè)電抗器將是可行的。
[0045]電抗器6耦合到整流器2，以對(duì)整流器2提供輸入信號(hào)。用于提供用于控制電抗器6的偏壓電流的裝置7和用于提供用于控制電抗器6的控制電流的裝置8連接到電抗器
6。至少一個(gè)電抗器6耦合到變壓器5，變壓器5也可包括用于對(duì)整流器的輸出電壓進(jìn)行粗調(diào)控制的帶載分接開關(guān)(未顯示)。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，控制電抗器6，以控制輸出信號(hào)9,輸出信號(hào)9可為整流器2的輸出電壓或輸出電流。電抗器6的運(yùn)行性能取決于其磁滯回線，磁滯回線可由于運(yùn)行參數(shù)(諸如影響電抗器的性能的外部信號(hào)擾動(dòng))而改變。
[0046]為了確保電抗器6在其磁滯回線的線性運(yùn)行范圍中運(yùn)行，同時(shí)考慮整流器2的不同的運(yùn)行模式或影響電抗器6的信號(hào)擾動(dòng)，必須因此設(shè)置電抗器的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)和最終點(diǎn)。有創(chuàng)造性的控制系統(tǒng)以這樣的方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，即，偏壓電流固定成預(yù)定義值，所述預(yù)定義值被認(rèn)為是用于提供用于控制電抗器的控制電流的裝置8的輸入信號(hào)，而裝置8則補(bǔ)償偏壓電流的預(yù)定義值和定義電抗器6的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)的起始值之間的差異。最終點(diǎn)指的是裝置8的固定值，其中，達(dá)到所述電抗器6的線性運(yùn)行范圍的末端。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制整流器(2)的控制系統(tǒng)(1)，具有: 每相至少一個(gè)電抗器(6)，其連接到所述整流器(2)，用于對(duì)所述整流器(2)提供輸入信號(hào)， 用于提供用于控制所述電抗器(6)的偏壓電流的裝置(7)， 用于提供用于控制所述電抗器(6)的控制電流的裝置(8)， 所述控制系統(tǒng)的特征在于，所述偏壓電流固定成預(yù)定義值，所述預(yù)定義值被認(rèn)為是所述裝置(8)的輸入信號(hào)，而裝置(8)補(bǔ)償所述偏壓電流的所述預(yù)定義值和定義所述電抗器(6)的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)的起始值之間的差異。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述電抗器(6)的運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)取決于所述整流器(2)的過程參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述偏壓電流的預(yù)定義偏移值取決于所述電抗器(6)的特征磁滯回線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述電抗器(6)的磁滯回線內(nèi)的線性運(yùn)行范圍由定義所述電抗器(6)的線性運(yùn)行范圍的起始點(diǎn)的起始值和定義所述電抗器(6)的線性運(yùn)行范圍的最終點(diǎn)的最終值定義。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述裝置(7)包括偏壓電流電路，而所述裝置(8)包括控制電流電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述偏壓電流電路(7)和所述控制電流電路⑶互連到彼此。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述偏壓電流電路(7)和所述控制電流電路(8)是兩個(gè)獨(dú)立的電流電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(I)包括控制電流電路⑶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，帶載分接開關(guān)連接到變壓器部(5)，以對(duì)所述整流器(2)的輸出信號(hào)進(jìn)行粗調(diào)控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的用于控制整流器(2)的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(I)包括控制單元(3)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于控制整流器(2)的控制系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述控制單元⑶包括裝置(7)和裝置⑶。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于控制整流器(2)的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述控制單元(3)僅包括裝置(8)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于控制整流器(2)的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)⑴包括多個(gè)控制單元⑶，其中，多個(gè)所述控制單元(3)中的每個(gè)控制單元(3)耦合到每相至少一個(gè)電抗器(6)，并且能夠運(yùn)行每相至少一個(gè)電抗器(6)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于控制整流器(2)的控制系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(I)包括單個(gè)控制單元(3)，所述單個(gè)控制單元(3)耦合到所述控制系統(tǒng)(I)的多個(gè)電抗器(6)，并且能夠運(yùn)行多個(gè)所述電抗器(6)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的用于控制整流器(2)的控制系統(tǒng)(1)，其特征在于，裝置(8)包含軟件模塊。
16.一種整流器(2)，包括根據(jù)所述權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的用于控制整流器⑵的控制系 統(tǒng)⑴。
【文檔編號(hào)】H02M7/06GK203416182SQ201320289323
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月19日
【發(fā)明者】R.施塔德勒, A.阿克雷特, R.布格納, W.M.勞夫倫斯 申請(qǐng)人:Abb 技術(shù)有限公司