一种高压直流电源装置的协同控制系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高压直流电源装置的协同控制系统及方法，其中系统包括：装置启动控制模块，用于当高压直流电源装置启动时，确定需要使能的功率单元数量,并使得已使能输出的功率单元按照电压均值输出；输出电压控制模块，用于根据已使能的功率单元的数量和高压直流电源装置的输出电压新值，重新确定需要使能的功率单元及其输出电压；功率均衡控制模块，用于实现各功率单元的输出电压和功率均衡；故障旁路控制模块，用于保证功率单元故障后装置不停机运行。本发明专利技术可以拓宽高压直流电源装置输出范围、实现限流模式下功率单元功率分配均衡，故障情况下无扰动旁路功能，实现高压直流电源装置高可靠运行。电源装置高可靠运行。电源装置高可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
一种高压直流电源装置的协同控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及电力电子系统控制的
，具体涉及一种高压直流电源装置的协同控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着工业生产的发展和各个行业技术的进步及国防事业的发展，高压直流电源得到了广泛的关注与应用，具有广阔的市场需求。高压直流电源可广泛应用于工业生产特种供电、直流电解、跨海通信、远距离电能传输、海底观测网络供电等领域。
[0003]采用基于二极管整流的中高压直流电源输出电压不可控，电压波动大，受电网电压波动影响，难以满足工业和生活应用的需求；基于晶闸管整流的中高压直流电源，结构简单，可以调节输出电压，但其调节速度慢，动态调节时间长，且输出电压波动大；采用一种高压直流电源装置，能够实现从市电到高压直流电压的转换，可以得到精确的直流电压，并具有很好的动态性能，但在实际应用中会出现高压直流电压的输出范围窄、电压输出不稳定、限流模式下功率分配不均，出现故障情况停机等，针对上述问题，现有技术中缺乏一种高压直流电源装置的协同控制系统，提高高压直流电源装置的可靠性。现有专利文献CN 110752743 A公开了一种用于海底观测网的高压直流电源模块系统，通过采用的输入滤波器，使得高压电源工作在稳定状态，通过采用高耐压参数IGBT，在单模块出现故障时，直接切断，不影响整体系统的运行，均通过选用特殊的元器件来增强电源系统的稳定性，并不是通过协同控制方法来稳定电源模块系统的稳定性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的旨在提供一种高压直流电源装置的协同控制系统及方法，使得高压直流电源装置拓宽高压直流电压的输出范围、实现限流模式下功率分配均衡、故障情况下无停机旁路功能，最大限度保证装置宽输出范围和高可靠运行。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高压直流电源装置的协同控制系统，包括：装置启动控制模块、输出电压控制模块、功率均衡控制模块、故障旁路控制模块，所述装置启动控制模块用于当高压直流电源装置启动时，确定高压直流电源装置中需要使能的功率单元数量M0，并使得被选为使能的功率单元按照电压均值u0输出，电压均值u0是指高压直流电源装置的输出电压U0与M0的比值，即u0=U0/M0；输出电压控制模块用于当需要重新调整高压直流电源装置的输出电压时，根据已使能的功率单元的数量和高压直流电源装置的输出电压新值，重新确定需要使能的功率单元及其输出电压；所述功率均衡控制模块用于实现各功率单元的输出电压和功率均衡；所述故障旁路控制模块用于保证功率单元故障后高压直流电源装置不停机继续运行。
[0006]进一步地，所述高压直流电源装置分别与装置启动控制模块、输出电压控制模块、功率均衡控制模块和故障旁路控制模块连接。
[0007]进一步地，所述装置启动控制模块包括：第一设定单元：用于当高压直流电源装置启动时，设定功率单元的最小输出电压U
min
、设定功率单元的最大输出电压U
max
、高压直流电源装置的输出电压值U0、高压直流电源装置中功率单元的总数量N，如果U0>N*U
max
，则重新设定U0的值；计算单元：用于计算M0=U0/U
min
，如果M0>N，取M0=N；第一输出单元：控制需要使能的功率单元按照电压均值u0输出电压，u0=U0/M0。
[0008]进一步地，所述输出电压控制模块包括：第二设定单元：用于设定U2的大小，U2为高压直流电源装置的输出电压新值；第一判断单元，用于根据U2，计算得到M2，判断M1和M2是否相等，M1为已使能的功率单元数量，M2为调整后的功率单元需要使能的数量，如果相等，则转入第二输出单元，如果不相等，则转入第二判断单元；第二输出单元，将已使能的功率单元按照调整后的电压均值u2输出电压，u2=U2/M2，其中，M2=M1；第二判断单元，用于判断M2大于或小于M1，如果M2＞M1，则转入第三判断单元，如果M2＜M1，则转入第三输出单元；第三输出单元：停止使能需要减少的功率单元，其它已使能的功率单元按照u2输出，u2=U2/M2，其中，M2<M1；第三判断单元：判断调整后的电压均值u2是否大于等于调整前的电压均值u1，如果u2≥u1，则转入第四输出单元，如果u2＜u1，则转入第五输出单元；调整前电压均值为u1=U1/M1，U1为调整前高压直流电源装置的输出电压；第四输出单元：用于将新使能的功率单元和已使能的功率单元按照u2输出，u2=U2/M2，其中，M2＞M1，u2≥u1；第五输出单元：用于将新使能的功率单元按照（U2‑
U1）/M2所求取的电压值输出，直到高压直流电源装置输出电压达到U2，然后，新使能的功率单元和已使能的功率单元的输出电压按u2进行调整，其中，u2=U2/M2，M2>M1，u2＜u1，保持高压直流电源装置输出电压不突变。
[0009]进一步地，所述功率均衡控制模块包括：第一检测单元：用于检测功率单元输出电压和输出电流；第四判断单元：用于判断该功率单元是否进入限流模式；第五判断单元：用于判断限流模式是否超过设定时间；第六判断单元：用于判断限流模式是否超过设定的次数；第六输出单元：使各功率单元按照限流模式下电压均值输出电压。
[0010]进一步地，所述故障旁路控制模块包括：第二检测单元：用于检测功率单元是否故障；封锁单元：用于当功率单元故障时，封锁该故障的功率单元，限制该故障的功率单元输出；第七判断单元：判断封锁后的功率单元输出电压是否低于设定电压，如果低于设
定电压，则转入旁路单元；否则继续等待；旁路单元：闭合故障的功率单元的旁路开关，使得该功率单元输出短路。
[0011]一种所述协同控制系统的装置启动控制模块的装置启动控制方法,包括以下步骤：S01、设定U
min
、U
max
、U0、N；U
min
为功率单元的最小输出电压，U
max
为功率单元的最大输出电压，U0为高压直流电源装置的输出电压值，N为高压直流电源装置中功率单元的总数量；S02、判断U0是否大于N*U
max
；如果是，则返回步骤S01，如果否，则进入步骤S03；S03、计算高压直流电源装置中需要使能的功率单元数量M0，M0的计算公式为：M0=U0/U
min
；S04、判断M0是否大于等于N，如果M0≥N，则取M0=N，再进入步骤S05；如果M0＜N，则直接进入步骤S05；S05、使能M0个功率单元，并将需要使能的功率单元按照电压均值u0输出，u0=U0/M0。
[0012]一种所述协同控制系统的输出电压控制模块的输出电压控制方法，包括以下步骤：S11、重新设定U2，U2为高压直流电源装置的输出电压新值；S12、根据U2，判断M1和M2是否相等，M1为已使能的功率单元数量，M2为调整后的功率单元需要使能的数量，如果相等，将已使能的功率单元按照调整后的电压均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压直流电源装置的协同控制系统，其特征在于，包括：装置启动控制模块（1）、输出电压控制模块（2）、功率均衡控制模块（3）、故障旁路控制模块（4），所述装置启动控制模块（1）用于当高压直流电源装置（5）启动时，确定高压直流电源装置（5）中需要使能的功率单元数量M0，并使得被选为使能的功率单元按照电压均值u0输出，电压均值u0是指高压直流电源装置（5）的输出电压U0与M0的比值，即u0=U0/M0；输出电压控制模块（2）用于当需要重新调整高压直流电源装置（5）的输出电压时，根据已使能的功率单元的数量和高压直流电源装置（5）的输出电压新值，重新确定需要使能的功率单元及其输出电压；所述功率均衡控制模块（3）用于实现各功率单元的输出电压和功率均衡；所述故障旁路控制模块（4）用于保证功率单元故障后高压直流电源装置（5）不停机继续运行。2.根据权利要求1所述的一种高压直流电源装置的协同控制系统，其特征在于，所述高压直流电源装置（5）分别与装置启动控制模块（1）、输出电压控制模块（2）、功率均衡控制模块（3）和故障旁路控制模块（4）连接。3.根据权利要求1所述的一种高压直流电源装置的协同控制系统，其特征在于，所述装置启动控制模块（1）包括：第一设定单元（101）：用于当高压直流电源装置（5）启动时，设定功率单元的最小输出电压U
min
、设定功率单元的最大输出电压U
max
、高压直流电源装置（5）的输出电压值U0、高压直流电源装置（5）中功率单元的总数量N，如果U0>N*U
max
，则重新设定U0的值；计算单元（102）：用于计算M0=U0/U
min
，如果M0>N，取M0=N；第一输出单元（103）：控制需要使能的功率单元按照电压均值u0输出电压，u0=U0/M0。4.根据权利要求1所述的一种高压直流电源装置的协同控制系统，其特征在于，所述输出电压控制模块（2）包括：第二设定单元（201）：用于设定U2的大小，U2为高压直流电源装置（5）的输出电压新值；第一判断单元（202），用于根据U2，计算得到M2，判断M1和M2是否相等，M1为已使能的功率单元数量，M2为调整后的功率单元需要使能的数量，如果相等，则转入第二输出单元（203），如果不相等，则转入第二判断单元（204）；第二输出单元（203），将已使能的功率单元按照调整后的电压均值u2输出电压，u2=U2/M2，其中，M2=M1；第二判断单元（204），用于判断M2大于或小于M1，如果M2＞M1，则转入第三判断单元（206），如果M2＜M1，则转入第三输出单元（205）；第三输出单元（205）：停止使能需要减少的功率单元，其它已使能的功率单元按照u2输出，u2=U2/M2，其中，M2<M1；第三判断单元（206）：判断调整后的电压均值u2是否大于等于调整前的电压均值u1，如果u2≥u1，则转入第四输出单元（207），如果u2＜u1，则转入第五输出单元（208）；调整前电压均值为u1=U1/M1，U1为调整前高压直流电源装置（5）的输出电压；第四输出单元（207）：用于将新使能的功率单元和已使能的功率单元按照u2输出，u2=U2/M2，其中，M2＞M1，u2≥u1；
第五输出单元（208）：用于将新使能的功率单元按照（U2‑
U1）/M2所求取的电压值输出，直到高压直流电源装置（5）输出电压达到U2，然后，新使能的功率单元和已使能的功率单元的输出电压按u2进行调整，其中，u2=U2/M2，M2>M1，u2＜u1，保持高压直流电源装置（5）输出电压不突变。5.根据权利要求1所述的一种高压直流电源装置的协同控制系统，其特征在于，所述功率均衡控制模块包括：第一检测单元（301）：用于检测功率单元输出电压和输出电流；第四判断单元（302），用于判断该功率单元是否进入限流模式；第五判断单元（303）：用于判断限流模式是否超过设定时间；第六判断单元（304）：用于判断限流模式是否超过设定的次数；第六输出单元（305）：使各功率单元按照限流模式下的电压均值输出电压。6.根据权利要求1所述的一种高压直流电源装置的协同控制系统，其特征在于，所述故障旁...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峻岭，陈宇，李民英，陈志伟，黄祖发，
申请(专利权)人：广东志成冠军集团有限公司，
类型：发明
国别省市：