一种用于无刷励磁系统的数字控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于无刷励磁系统的数字控制系统及方法，其特征在于，包括控制信号处理单元，用于接收无刷励磁系统的直流回路信号以及附加电阻带电的检测信号；同步信号处理单元，用于接收无刷电机的交流励磁机转子发送的三相交流电压并发送至主控制单元；模拟量信号调理单元，用于测量无刷电机的参数；AD处理单元，用于将模拟信号转化为数字信号；高低通处理单元，用于确定向无刷励磁系统的启动可控硅提供的触发脉冲信号；时钟复位单元，用于提供运行时钟信号和复位信号；主控制单元，用于确定控制信号；输出控制单元，用于向无刷励磁系统的三相主桥整流回路的可控硅以及启动回路的启动可控硅提供触发脉冲信号，本发明专利技术可广泛用于数字控制领域中。用于数字控制领域中。用于数字控制领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于无刷励磁系统的数字控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及数字控制领域，特别是关于一种用于无刷励磁系统的数字控制系统及方法。

技术介绍

[0002]无刷励磁系统是目前国际上已广泛应用的动力拖动设备，具有结构紧凑、电路简单、运行可靠、控制方便和维护量小等优点，相对于有刷励磁同步电动机而言优势明显，彻底杜绝了因碳刷和滑环接触不良、碳刷长期磨损而发生的各种电机故障，尤其是取消了需定期维护更换且易产生拉弧、电火花的碳刷和滑环结构，使无刷励磁系统能够在有防爆、防尘、防腐蚀等要求的特殊场合使用，多用于矿山选矿、石油、化工等行业中。控制模块是无刷励磁系统中整流器的核心控制器件，用于完成无刷励磁系统的启动投励，输出触发脉冲，开通功率模块，并控制启动模块对启动电阻的投入与切除。
[0003]旋转励磁控制器是无刷励磁系统内十分重要的部分，其故障率比静态励磁部分更高，然而，目前现有技术中无刷励磁系统的无刷励磁旋转控制模块主要存在以下问题和缺点：1)现有的无刷励磁旋转控制模块为模拟电路，内部运行情况一无所知。2)发电机输入电源频率为40～68.7Hz，现有的无刷励磁旋转控制模块温度适用范围窄，产品通用性差。3)滑差投励时间合计时投励时间为固定值无法修改。4)触发脉冲为一恒定电压高电平，功率大发热量大。5)无刷励磁旋转控制模块的设计需要确定主电机励磁电压，根据不同电压的进行设计，控制盒不能互换，电压工作范围窄。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种产品通用性高且投励时间可修改的用于无刷励磁系统的数字控制系统及方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一方面，提供一种用于无刷励磁系统的数字控制系统，包括：
[0006]控制信号处理单元，用于基于无刷励磁系统中无刷电机的工况，接收无刷励磁系统的直流回路信号以及附加电阻带电的检测信号，并分别进行调理后得到对应的模拟信号；
[0007]同步信号处理单元，用于接收无刷电机的交流励磁机转子发送的三相交流电压并发送至主控制单元，为该数字控制系统的各用电部件供电；
[0008]模拟量信号调理单元，用于测量无刷电机的参数并进行调理后得到对应的模拟信号；
[0009]AD处理单元，用于将所述模拟量信号调理单元调理的模拟信号转化为数字信号；
[0010]高低通处理单元，用于基于无刷励磁系统中无刷电机的工况，根据无刷励磁系统的直流回路信号以及附加电阻带电的检测信号，确定向无刷励磁系统的启动可控硅提供的触发脉冲信号；
[0011]时钟复位单元，用于提供运行时钟信号和复位信号；
[0012]所述主控制单元，用于基于运行时钟信号和复位信号以及无刷励磁系统中无刷电机的工况，根据得到的模拟信号、数字信号和触发脉冲信号以及预先设定的滑差值，确定控制信号；
[0013]输出控制单元，用于根据控制信号，向无刷励磁系统的三相主桥整流回路的可控硅以及启动回路的启动可控硅提供触发脉冲信号。
[0014]进一步地，该数字控制系统还包括：
[0015]数据读取仿真单元，用于读取停机后的设备参数；
[0016]数据存储记录单元，用于存储设备参数。
[0017]进一步地，向无刷励磁系统的三相主桥整流回路的可控硅提供的触发脉冲信号Ag、Bg、Cg分别在交流电压A、B、C正半波的自然换相点输出；触发脉冲信号Ag、Bg、Cg相互间保持1200相位差。
[0018]进一步地，所述无刷励磁系统中无刷电机的工况包括异步启动工况、失步再整步工况、停机工况和KQ误开通工况。
[0019]进一步地，所述高低通处理单元包括：
[0020]低通分压回路，用于当无刷电机在停机、异步启动或失步再整步工况下，根据无刷励磁系统的直流回路信号之间的电压，确定向启动回路的启动可控硅提供的触发脉冲信号；
[0021]高通分压回路，用于当无刷电机或电网故障产生的谐波电压幅值超过高通设定值时，确定向启动回路的启动可控硅提供的触发脉冲信号。
[0022]进一步地，当所述主控制单元检测到滑差达到预先设定的滑差值时，所述输出控制单元按照反极性末尾过零投励方式，依次输出触发脉冲信号至三相主桥整流回路对应的可控硅。
[0023]进一步地，所述主控制单元内设置有用于更改参数的窗口，所述更改的参数包括三相交流电压的线电压区间、滑差投励设定时间、计时投励设定时间、高通设定值和低通设定值。
[0024]另一方面，提供一种用于无刷励磁系统的数字控制方法，包括：
[0025]在无刷励磁系统中无刷电机的启动过程中，接收无刷电机的交流励磁机转子发送的三相交流电压，为各用电部件供电；
[0026]测量无刷电机的参数并进行调理和AD处理后得到对应的数字信号；
[0027]基于无刷励磁系统中无刷电机的工况，接收无刷励磁系统的直流回路信号以及附加电阻带电的检测信号，并分别进行调理后得到对应的模拟信号；
[0028]基于无刷励磁系统中无刷电机的工况，根据无刷励磁系统的直流回路信号以及附加电阻带电的检测信号，确定向无刷励磁系统的启动可控硅提供的触发脉冲信号；
[0029]基于运行时钟信号和复位信号以及无刷励磁系统中无刷电机的工况，根据得到的模拟信号、数字信号和触发脉冲信号以及预先设定的滑差值，向无刷励磁系统的三相主桥整流回路的可控硅以及启动回路的启动可控硅提供触发脉冲信号。
[0030]进一步地，当无刷励磁系统中无刷电机在异步启动工况下：
[0031]当主控制单元确定无刷电机的滑差达到预先设定的滑差值时，主控制单元基于无
刷励磁系统中整流回路的相位要求，按照反极性末尾过零投励方式，依次输出脉冲信号至三相主桥整流回路对应的可控硅；
[0032]高低通处理单元的低通分压回路根据无刷励磁系统的直流回路信号之间的电压，确定向启动回路的启动可控硅提供的触发脉冲信号；
[0033]无刷电机启动结束进入同步正常运行，启动回路的启动可控硅保持关断状态。
[0034]进一步地，当无刷励磁系统中无刷电机在停机工况下：
[0035]当无刷电机或电网故障产生的谐波电压幅值超过高通设定值时，高低通处理单元的高通分压回路确定向启动回路的启动可控硅提供的触发脉冲信号，主控制单元根据确定的触发脉冲信号，确定输出控制单元的控制信号，输出控制单元根据控制信号向启动回路的启动可控硅提供触发脉冲信号，使得无刷励磁系统的启动回路接入附加电阻。
[0036]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0037]1、本专利技术的滑差和计时投励时间可以设定，频率自动适应，具有通用性、可靠性，且操作简单方便。
[0038]2、本专利技术的主控制单元连接数据存储记录单元，在设备停机后可用数据读取设备读出停机前的运行数据，以分析旋转励磁产生故障。
[0039]3、本专利技术的各部件采用耐高温器件，能够优化功率单元和触发脉冲部分，降低数字模块设备功耗。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于无刷励磁系统的数字控制系统，其特征在于，包括：控制信号处理单元，用于基于无刷励磁系统中无刷电机的工况，接收无刷励磁系统的直流回路信号以及附加电阻带电的检测信号，并分别进行调理后得到对应的模拟信号；同步信号处理单元，用于接收无刷电机的交流励磁机转子发送的三相交流电压并发送至主控制单元，为该数字控制系统的各用电部件供电；模拟量信号调理单元，用于测量无刷电机的参数并进行调理后得到对应的模拟信号；AD处理单元，用于将所述模拟量信号调理单元调理的模拟信号转化为数字信号；高低通处理单元，用于基于无刷励磁系统中无刷电机的工况，根据无刷励磁系统的直流回路信号以及附加电阻带电的检测信号，确定向无刷励磁系统的启动可控硅提供的触发脉冲信号；时钟复位单元，用于提供运行时钟信号和复位信号；所述主控制单元，用于基于运行时钟信号和复位信号以及无刷励磁系统中无刷电机的工况，根据得到的模拟信号、数字信号和触发脉冲信号以及预先设定的滑差值，确定控制信号；输出控制单元，用于根据控制信号，向无刷励磁系统的三相主桥整流回路的可控硅以及启动回路的启动可控硅提供触发脉冲信号。2.如权利要求1所述的一种用于无刷励磁系统的数字控制系统，其特征在于，该数字控制系统还包括：数据读取仿真单元，用于读取停机后的设备参数；数据存储记录单元，用于存储设备参数。3.如权利要求1所述的一种用于无刷励磁系统的数字控制系统，其特征在于，向无刷励磁系统的三相主桥整流回路的可控硅提供的触发脉冲信号Ag、Bg、Cg分别在交流电压A、B、C正半波的自然换相点输出；触发脉冲信号Ag、Bg、Cg相互间保持120
°
相位差。4.如权利要求1所述的一种用于无刷励磁系统的数字控制系统，其特征在于，所述无刷励磁系统中无刷电机的工况包括异步启动工况、失步再整步工况、停机工况和KQ误开通工况。5.如权利要求4所述的一种用于无刷励磁系统的数字控制系统，其特征在于，所述高低通处理单元包括：低通分压回路，用于当无刷电机在停机、异步启动或失步再整步工况下，根据无刷励磁系统的直流回路信号之间的电压，确定向启动回路的启动可控硅提供的触发脉冲信号；高通分压回路，用于当无刷电机或电网故障产生的谐波电压幅值超过高通设定值时，确定向启动回路的启动可控硅提供的触发脉冲信号。6.如权利要求1所述的一种用于无刷励磁系统的数字控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：高卫民，辛志远，张海，韩天翼，张运生，
申请(专利权)人：中国核工业电机运行技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：