本发明专利技术公开了一种三旁通大功率整流电源及其控制方法，装置包括：整流电路、晶闸管快速旁通支路、机械开关旁通支路和控制系统，晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路均并联在整流电路的直流侧，并位于负载的前端。控制系统分别与整流电路、晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路相连。当装置发生故障或者负载需要正常泄能时，控制系统切除装置的电源，并通过整流电路的任意一条整流臂、晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路形成能量泄放回路。本发明专利技术可以在整流电路正常关闭时或故障时为大电感负载提供超大电流快速旁通转移，在保护负载的同时也保护了电源，防止了负载能量对电源的冲击，应用安全，可靠性高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电源装置及其控制方法，具体涉及一种应用于大功率变流工业应用领域的具有三旁通功能的整流电路及其控制方法。
技术介绍
整流电源是利用半导体器件的固有特性把交流电转化成直流电，提供大直流电流、直流电压的装置。在大功率变流工业应用和科研试验中，经常有电感很大的感性负载或储能型负载；为了确保整流系统的稳定运行和系统负载的安全，在系统正常关闭或系统发生故障时必须对负载中储存的大量能量进行安全转移泄放。常用的方法是利用给储能负载建立泄能回路让能量自动释放，该泄能回路常称为旁通回路。目前在大功率整流电路的工业应用中，负载能量转移或者泄放的方式中比较典型·的一般分为两类一类是采用二极管或者可控半导体器件旁通续流方式；另一类是采用接触器、断路器等开关装置组成机械开关旁通电路。在现有技术中主要有以下几篇文献与本专利技术方案相近 文献I为周君、陈滋健、钱立秀、江磊于2009年7月发表在《电力电子技术》第43卷第7期的论文《基于晶闸管的PSM模块Crowbar控制研究》。该论文提出了基于晶闸管的脉冲分级调制PSM模块Crowbar控制方法。在论文中描述了系统故障状态下晶闸管续流工作原理，以及快速熔断器切断主电路与负载的保护机制。文献2为刘鹏飞、胡佑群、王跻、邢云龙、佘岳于2011年11月发表在《电气制造》2011年第11期的论文《应用于低电压穿越下Crowbar保护电路的分析》。在该论文中提出了一种旁路电阻型Crowbar电路，该电路是在电网出现电压跌落时，通过功率开关器件(IGBT)将旁路电阻连接到转子回路中，这就为电网故障期间所产生的大电流提供了一个旁路，从而达到限制大电流、保护励磁变流器的作用。在上述文献I和文献2中都提出了一些系统故障状态下保护整流主电路的方法，采用晶闸管或者IGBT作为旁通电路的开关器件。受器件的影响，这种方法泄能电流较小或者时间短，不适用于磁体负载等大电感负载系统中的负载泄能保护和主电路保护。在现有技术I中提到的基于晶闸管的PSM (Pulse Skip Modulation,脉冲分级调制)模块的Crowbar旁通方法，这种方法是在系统严重故障情况下及时撤除高压以保护系统设备和人员安全。与传统引燃管Crowbar保护相比，中性束加速极电源系统在每个PSM模块上并联晶闸管作为快速旁路开关，在Crowbar动作后通过串联快速直流熔断器迅速切断电网与负载的连接。其主要缺点有(1)大电感负载在运行中，正常停机或者故障停机时负载电流很大，基于晶闸管的PSM模块的Crowbar旁通方法电路是一次性的，当快速熔断器熔断时，系统只能更换器件才能再次运行，应用成本高，可维护性差。(2)当磁体等大电感负载电流非常大时，晶闸管器件的承受电流能力有限，工作时间不长，需要非常多的元件并联才能满足大电流释放的要求，结构非常复杂，制造难度大，控制可靠性不高，成本较高。文献2提出了一种旁路电阻型Crowbar电路，该电路是在电网出现电压跌落时，通过功率开关器件将旁路电阻连接到转子回路中，这就为电网故障期间所产生的大电流提供了一个旁路，从而达到限制大电流、保护励磁变流器的作用。该方法是将电网故障期间所产生的大电流旁通到IGBT和旁路电阻支路中，在电流特别大(达到几十或者几百千安)且电压达到数千伏的大功率系统中，基于目前的半导体器件水平，单个IGBT无法同时满足旁通支路电流和电压等级要求，如果多个IGBT串并联适用则系统的旁通稳定性会降低，且成本将大大增加。旁路电阻在功率，体积，散热等方面设计也困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该装置及其控制方法可以在整流电路正常关闭时或故障时为大电感负载提供超大电流快速旁通转移，在保护负载的同时也保护了整流电路，防止了负载能量对整流电路的冲击，应用安全，可靠性极闻。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了一种三旁通大功率整流电源的技术实现方案，一种三旁通大功率整流电源，包括整流电路、晶闸管快速旁通支路、机械开关旁通支路和控制系统。晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路均并联在整流电路的直流侧，并位于负载的前端。控制系统分别与整流电路、晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路相连，控制系统实时检测整流电路、晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路的状态。当大功率整流电源正常运行时，晶闸管快速旁通支路、机械开关旁通支路均处于不工作状态；当大功率整流电源发生故障或者负载需要正常泄能时，控制系统切除大功率整流电源的电源，并通过整流电路的任意一条整流臂、晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路形成能量泄放回路，保证大功率整流电源和负载中存储的能量充分消耗，保护负载和大功率整流电源。作为本专利技术技术方案的进一步改进，在负载泄能放电的过程中，控制系统控制整流电路的任意一条整流臂、晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路旁通。在接收到控制命令后，整流电路的整流臂、外部晶闸管快速旁通首先开通，而在机械开关旁通支路开通之后，由机械开关旁通支路来承担负载中电流的续流，形成能量泄放回路。作为本专利技术技术方案的进一步改进，晶闸管快速旁通支路的晶闸管并联数根据晶闸管快速旁通支路的开通时间和负载的初始电流进行选择。作为本专利技术技术方案的进一步改进，机械开关旁通支路中的机械开关根据负载的整个放电时间和经过晶闸管快速旁通支路旁通泄能后的电流进行选择。作为本专利技术技术方案的进一步改进，三旁通大功率整流电源还包括总控屏和负载系统。总控屏与控制系统相连，负载系统与总控屏相连，当负载系统发生故障时，负载系统通过总控屏向控制系统发出整流电路、晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路旁通命令。作为本专利技术技术方案的进一步改进，在晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路之间设置有逻辑联锁装置。逻辑联锁装置在晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路需要旁通时，发出联锁信号，防止晶闸管快速旁通支路的晶闸管未开通前，机械开关旁通支路的机械开关闭合。本专利技术还另外具体提供了一种三旁通大功率整流电源控制方法的技术实现方案，一种三旁通大功率整流电源控制方法，包括以下步骤 控制系统实时检测整流电路、晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路的状态；当大功率整流电源正常运行时，晶闸管快速旁通支路、机械开关旁通支路均处于不工作状态；当大功率整流电源发生故障或者负载需要正常泄能时，控制系统切除大功率整流电源的电源，并通过整流电路的任意一条整流臂、晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路形成能量泄放回路，完成旁通的过程，保证大功率整流电源和负载中存储的能量充分消耗，保护负载和大功率整流电源。作为本专利技术一种三旁通大功率整流电源控制方法技术方案的进一步改进，当大功率整流电源发生故障或者负载需要正常泄能时，还包括以下步骤 在负载泄能放电的过程中，控制系统控制整流电路的任意一条整流臂、晶闸管快速旁通支路和机械开关旁通支路旁通。在接收到控制命令后，整流电路的整流臂、外部晶闸管快速旁通首先开通，而在机械开关旁通支路开通之后，由机械开关旁通支路来承担负载中电流的续流，形成能量泄放回路。作为本专利技术一种三旁通大功率整流电源控制方法技术方案的进一步改进，三旁通大功率整流电源控制方法还包括以下步骤 三旁通大功率整流电源还包括总控屏和负载系统，当负载系统发生故障时，负载系统通过总控屏向控制系统发出整流电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三旁通大功率整流电源，其特征在于，包括：整流电路（1）、晶闸管快速旁通支路（2）、机械开关旁通支路（3）和控制系统（4），所述晶闸管快速旁通支路（2）和机械开关旁通支路（3）均并联在整流电路（1）的直流侧，并位于负载（5）的前端；所述控制系统（4）分别与整流电路（1）、晶闸管快速旁通支路（2）和机械开关旁通支路（3）相连，控制系统（4）实时检测整流电路（1）、晶闸管快速旁通支路（2）和机械开关旁通支路（3）的状态；当大功率整流电源正常运行时，晶闸管快速旁通支路（2）、机械开关旁通支路（3）均处于不工作状态；当大功率整流电源发生故障或者负载（5）需要正常泄能时，控制系统（4）切除大功率整流电源的电源，并通过整流电路（1）的任意一条整流臂（8）、晶闸管快速旁通支路（2）和机械开关旁通支路（3）形成能量泄放回路，保证大功率整流电源和负载（5）中存储的能量充分消耗，保护负载（5）和大功率整流电源。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈洁莲，张敏，郭民，陈元初，陶洪亮，周成，曾秋生，吴强，黄燕艳，赵道德，卡格德尔·鲁卡，田华贵，张玉平，黄一平，王海军，唐亚军，潘小雷，柳浩，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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