本发明专利技术公开了一种修正相控整流控制中因频率变化引起相位采集误差的方法，其步骤为：(1)采用同步变压器来实现电源隔离，网压信号经同步变压器隔离后，获得的电源信号经过滤波后进行过零检测及整形，去除高次谐波和直流分量；(2)对于固定参数和形式的滤波电路，相移偏差与输入信号的频率成固定函数关系，即依据输入信号的频率可以固定得出相移发生的偏差值；(3)根据上述得到的偏差值对同步过零基准进行修正，就可还原真实过零信号，即经过过零修正方法计算，得到同步方波信号。本发明专利技术具有原理简单、操作简便、适用范围广、能消除频率连续变化带来的过零误差等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及到晶闸管移相触发控制领域，特指一种用来修正相控整流控制中因频率变化引起相位采集误差的方法。
技术介绍
晶闸管移相触发控制整流系统中输出电压、功率的改变是通过改变晶闸管的控制角来实现的。相控整流则是利用半控开关器件晶闸管的开通可控特性和单向导电性，控制晶闸管触发相位角(脉冲施加深刻)，就控制了电源电压送至负载的起始时刻，从而控制整流电压。为满足晶闸管的导通条件并正确计算控制角，必须获得晶闸管两极电压由反向变 正向时的过零点信号，以此作为满足晶闸管的触发导通条件和计算控制角的基准点，这一信号通常称为“同步信号”。为了获取此信号用于控制，需要对高压侧的电源正弦信号进行隔离、滤波、过零检测和整形等多个环节形成控制电源系的“低压同步方波信号”。目前对于“同步信号”的采集多用带通滤波器，而相位信息滞后与滤波效果相互矛盾，在电网出现较大负序扰动时，过零判断将严重滞后。特别是小容量的柴油机发电系统频率变化幅度较大，由此引起同步信号的采集偏差，导致相控整流严重的故障。例如，在局域发电网(如单柴油机发电系统)中，电源频率变化可在40Hz至63Hz之间。不同频率下，同步信号经过滤波电路后将不可避免地产生较大的过零偏差。以电力机车网压同步信号处理所述的滤波电路为例，相位延时与频率的关系为tan (0 = Q(~-~) J /o中心频率为50Hz，品质因数Q为4(品质因数过小将影响滤波效果)。40Hz频率电源信号经带通滤波电路后的相位误差0等于61°。对于三相整流系统，触发基准偏移61°将导致晶闸管换流导通失败，影响输出电压和功率急剧下降。现有技术的实际工程应用中，对同步信号处理的一种方式是如图1所示采用同步变压器来实现电源隔离，用过零检测电路检测电压过零点，并进行波形整形，从而得到同步方波信号。采用这种方式，经同步变压器隔离后，获得的电源信号完整，可用于电源幅值计算、电源谐波分析等其它用途；后续滤波和检测整形电路简单，能有效去除高次谐波和直流分量。但是，这种方式具有以下几个不足1.同步变压器重量大，占用设备较大空间；2.滤波电路受电源频率变化影响，通用性较差；3.当相位发生变化时，过零检测法要等到下一个过零点才能检测出随后各时刻的相位，故其动态性能在一些特定应用中无法满足要求。在电源谐波干扰较少，并且控制仅需要过零信号的一些工程应用中，同步电路可以采取直接从高压侧电阻分压后光耦隔离的简单方式实现，如图2所示。此种方式元件少、电路简单、可靠性较高、设备质量和空间开销小、且较变压器隔离方式相位延时更小。但是，这种方式也具有以下不足1.虽然可以对后续的同步方波信号进行数字滤波，但对于单相控制应用缺少多相位的参照对比，如果存在很严重的电源波形畸变，容易造成过零信号不准甚至错误。2.对于超高压电源系统，隔离光耦的耐受电压，以及响应灵敏度等要求对器件的选型造成较大困难。3.受器件参数分散性影响，过零相位误差很难通过有效手段进行修正。4.无法满足需要获取电源幅值等其它信号的控制应用。5.由于同样采用过零检测方法，动态性能在一些特定应用中无法满足要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种原理简单、操作简便、适用范围广、能消除频率连续变化带来的过零误差的修正相控整流控制中因频率变化弓I起相位采集误差的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案，步骤为(I)采用同步变压器来实现电源隔离，网压信号经同步变压器隔离后，获得的电源信号经过滤波后进行过零检测及整形，去除高次谐波和直流分量；(2)对于固定参数和形式的滤波电路，相移偏差与输入信号的频率成固定函数关系，即依据输入信号的频率可以固定得出相移发生的偏差值；(3)根据上述得到的偏差值对同步过零基准进行修正，就可还原真实过零信号，即经过过零修正方法计算，得到同步方波信号。作为本专利技术的进一步改进在上述步骤(2)中，通过检测单相系统两次同步过零点间隔、或者检测三相系统中两路同步过零间隔，就可以得到输入信号的频率，然后依据输入信号的频率就固定得出相移发生的偏差值。在上述步骤(2)中，构建输入信号的频率与相移偏差的对应关系表，通过查表就能实现误差修正。在上述步骤(I)中通过调整滤波参数中的品质因数可减少修正过渡时间。与现有技术相比，本专利技术的优点在于本专利技术的原理简单、操作简便，适用于电源频率变化范围较大，需要快速获取相位变化的应用；对于大量现行使用带通滤波方法的工程应用，本专利技术的偏差修正方法可以基本消除频率连续变化带来的过零误差，能解决因采集同步信号过零偏差所导致的晶闸管换流导通失败、影响输出电压和功率急剧下降等重大问题。附图说明图1是现有技术中采用同步变压器隔离法时的原理示意图。图2是现有技术中采用电阻分压光耦隔离法时的原理示意图。图3是本专利技术的原理示意图。图4是本专利技术在具体应用实例中滤波电路品质因数为4时的仿真结果示意图。图5是本专利技术在具体应用实例中滤波电路品质因数为2时的仿真结果示意图。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图3所示，本专利技术的，其步骤为(I)采用同步变压器来实现电源隔离，网压信号经同步变压器隔离后，获得的电源信号经过带通滤波器的滤波后进行过零检测及整形，去除高次谐波和直流分量；(2)对于固定参数和形式的滤波电路，其相移偏差与输入信号的频率成固定函数 关系，即依据输入信号的频率可以固定得出相移发生的偏差值；(3)根据上述得到的偏差值对同步过零基准进行修正，就可还原真实过零信号，即经过过零修正方法计算，得到同步方波信号。同步变压器是用来为晶闸管提供同步信号来作为其控制电压的。在晶闸管整流电路中，晶闸管需要一个触发脉冲来控制其导通，而在什么时刻给可控硅发触发脉冲是要有时间基准的，而这个时间基准通常便是晶闸管的阳极电压。即要使触发脉冲与阳极电压同步，最直接的做法便是引阳极电压来作为触发脉冲。但是这其中出现一个问题一般整流桥阳极电压都比较高，不能直接引入控制装置，因此需要利用一个变压器来降压，并同时起到一定的隔离作用，这个变压器就是同步变压器。简言之同步变压器的功能是将晶闸管阳极电压变压来作为此晶闸管的控制信号，有此作用的变压器就叫做同步变压器。带通滤波器为一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。在上述步骤(2)中，本专利技术可以通过检测单相系统两次同步过零点间隔、或者检测三相系统中两路同步过零间隔，就可以较为方便的计算出信号源频率，即输入信号的频率。接下来，依据输入信号的频率就可以固定得出相移发生的偏差值。在具体应用实例中，本专利技术还进一步可以构建输入信号的频率与相移偏差的对应关系表，通过查表就可快速便捷的实现误差修正。以使用带通滤波电路的三相整流控制系统为例。系统中引入两路相电压同步信号，经50Hz带通滤波并整形形成过零方波信号送入数字触发控制器。数字触发控制器内以50kHz的频率对过零方波信号进行采集。采样分辨间隔20uS，对应50Hz相周期的0. 18°，能充分满足移相控制精度要求。当电源频率为标准50Hz时，两相过零时间间隔6667uS，控制器频率测定计数为333 ;电源频率为40Hz时，两相过零时间间隔8333uS，控制器频率测定计数为417 ;电源频率为63Hz时，两本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种修正相控整流控制中因频率变化引起相位采集误差的方法，其特征在于，步骤为：(1)采用同步变压器来实现电源隔离，网压信号经同步变压器隔离后，获得的电源信号经过滤波后进行过零检测及整形，去除高次谐波和直流分量；(2)对于固定参数和形式的滤波电路，相移偏差与输入信号的频率成固定函数关系，即依据输入信号的频率固定得出相移发生的偏差值；(3)根据上述得到的偏差值对同步过零基准进行修正，还原真实过零信号，即经过过零修正方法计算，得到同步方波信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘灿，钱华，戴仁德，罗继光，林波，陈灿，唐鸿华，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。