专利名称：分配点火脉冲的装置、电路设置和实施顺序控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于分配点火脉冲的装置、一种带有该用于分配点火脉冲的装置的用于对功率调节器进行顺序控制的电路设置和一种利用该电路设置实施功率调节器的顺序控制的方法。
背景技术：
在安奕极电源系统有限责任公司(AEG Power Solutions B. V.)、安奕极电源系统有限公司(AEG Power Solutions GmbH)、安奕极电力供给系统有限公司(AEG Power Supply Systems GmbH)等的不同实用新型文件和专利申请出版物中，公开了一些带有(多个)功率调节器的供电装置，它们是以顺序控制(也称为电压顺序控制)方式进行操作的。在 G. K. Dubey, S. R. Doradla, A. Joshi 和 R. M. K. Sinha 的著作 “Thyristorized Power Controllers (晶闸管功率控制器)” 一书中，ISBN 978-0-85226-190-3，也描述了这样的供电装置。对于以顺序控制方式进行操作的带有(多个)功率调节器的供电装置，在通常情况下设置有一变压器，该变压器有多个次级侧抽头。这些抽头中的每一抽头连接于一个功率调节器输入端。各功率调节器的输出端都集合于一个汇流排(母线)中。该汇流排与供电装置的一个输出端相连接。在供电装置的该输出端与基准电位之间则有一定的电压下降，其有效值通过至少一个功率调节器、但经常是通过两个功率调节器来调定。通过相位边际控制(Phasenanschnitt，相位截止)，可以调定在每一功率调节器的输出端上的电压有效值。基于各功率调节器的各输入端与变压器的不同次级侧抽头的连接，在功率调节器输出端上能够提供的最大电压的有效值是有所区别的。理论上，利用如下所说的功率调节器，即，其输入端连接于变压器的提供最高电压的那个抽头，就有可能在 OV与最大电压之间的整个电压范围内调定电压。但实际当中，要实现这一点却碰到了困难。 此外还会得到很高的电压跃变，其导致强烈的谐振，这样便减小了供电装置的功率因数。由于该原因，在顺序控制中，为了调定在变压器的两个抽头的电压水平之间的某一电压，要在网络电压完全半波时接通一个功率调节器，同时相应于一定控制角以一相位边际来操作另一功率调节器。因此，在这样的供电系统中，往往都是有两个功率调节器处于操作。在至今已知的供电装置中，为每一功率调节器配置了一个用于产生点火脉冲的装置。每一用于产生点火脉冲的装置都连接于一控制和/或调节装置。在该控制和/或调节装置中，相应于在供电装置输出端上所要求的电压来确定必须操作哪个或哪些功率调节器，以便调定该电压。同时还要确定控制角，在输入侧连接于较高电压电位的功率调节器必须调定该控制角。由于在以顺序控制方式进行操作的带有(多个)功率调节器的供电装置中，通常情况下只有两个功率调节器处于操作，因此，在这种供电装置的操作过程中并未利用大量的部件，特别是大量用于产生点火脉冲的装置。控制和/或调节装置与用于产生点火脉冲的装置之间的连接是经由一母线实现的。经常使用的母线具有16Bit (比特)的带宽，亦即可以传输那些16Bit宽度的数据字。 利用经由该母线发送的数据字，就有可能构成216个不同的状态或者(如人们常说的那样) 编址。这在以往是这样利用的，即，给供电装置的每一功率调节器分派位于可编址范围内的一个节段。另外，给位于可编址范围的一个节段中的每一状态分派一个控制角。这样，如果现在从控制和/或调节装置向母线提供一数据字，则同时地对于全部功率调节器向母线提供了在它们上面要调定的控制角。在每一用于产生点火脉冲的装置中，分析利用该数据字的包含了针对其下游功率调节器的控制角的信息的节段。控制角信息的这种传输方式将导致例如在16Bit字宽时可以构成总共65536个状态。在带有四个功率调节器的供电装置中，给每一功率调节器分派一个4Bit的节段。可以为每一功率调节器配置24= 16个状态。如果可调的控制角处在0与180°之间，则能实现181° 16= 11.313°的分辨率。在更大的、合乎实际情况的字宽条件下，分辨率将更好。而该实例又表明怎样可以求得分辨率。若供电装置具有更多个功率调节器，分辨率则变差。然而，如果要调定大的电压偏差(SpanrumgshUbe)的话，数量很大的功率调节器可能是必要的。如果要提高功率因数，数量很大的功率调节器则也可能是有利的。电压偏差在这种情况下便由每个单独的功率调节器取得，其可通过数量很大的功率调节器得以降低。各个功率调节器所覆盖的电压范围越小，就越能减少谐振的份额。
发明内容
在此提出了本发明。本发明所要解决的问题是，建议一种上述型式的电路设置和用于该电路设置的部件以及一种用于操作所述电路设置的方法，其能够实现对各部件、特别是对用于产生点火脉冲的装置的更好利用，以及实现较高的分辨率。本发明所提出的问题首先是通过一种用于电路设置的新的部件得以解决。按照本发明，建议了一种用于分配点火脉冲的装置。该用于分配点火脉冲的装置具有下述功能， 即，将由至少一个用于产生点火脉冲的装置所产生的点火脉冲分配到供电装置的各功率调节器上。为此，本发明的用于分配点火脉冲的装置配备有-至少两个输入端，用于与所述至少一个用于产生点火脉冲的装置连接，-一接口，用于与一控制和/或调节装置连接，以及-至少三个输出端，用于与各功率调节器连接，其中，该用于分配点火脉冲的装置具有一些可控制的元件，用以根据至少一个施加于所述接口上的选择信息将所述至少两个输入端中的每一个与所述三个输出端之一相连接。本发明的这种用于分配点火脉冲的装置应用在本发明的用于对功率调节器进行顺序控制的电路设置中，在此，按照本发明的电路装置配备有-一控制和/或调节装置，其中，所述控制和/或调节装置具有至少一个接口，在所述接口上能提供选择信息和控制角信息，其中，一种控制角信号给定要以怎样的控制角来操作所述功率调节器之一个，而一种选择信息给定所述功率调节器中的哪一个要以上述控制角来操作，以及
-至少一个用于产生点火脉冲的装置，其中，所述用于产生点火脉冲的装置具有一接口，通过所述接口能将控制角信息中的至少一个控制角信息读入所述用于产生点火脉冲的装置，并且具有至少一个输出端，在所述输出端上能相应于所述至少一个控制角信息提供一种点火脉冲。在按照本发明的电路设置中，并非为每一个能通过该电路设置控制的功率调节器配置一个用于产生点火脉冲的装置。具体而言，用于产生点火脉冲的装置的数目是少于可被连接到电路装置上的功率调节器的数目。通过本发明的用于分配点火脉冲的装置，往各功率调节器上分配由少量几个用于产生点火脉冲的装置所产生的点火脉冲。应该将由用于产生点火脉冲的装置所产生的点火脉冲供给哪一个功率调节器，是从施加在所述用于分配点火脉冲的装置的接口上的选择信息得出，该选择信息由所述控制和/或调节装置生成。
按照本发明，本发明的这种电路装置可以如此操作将各选择信息和各控制角信息(它们一方面被供给所述用于分配点火脉冲的装置以及另一方面被供给所述至少一个用于产生点火脉冲的装置)在一数据字中进行编码。为了对选择信息进行编码，需要数据字的一个只具有很小宽度的节段。如果本发明的电路设置是规定用于与四个功率调节器连接，则该节段(在此节段中，选择信息被编码)具有2Bit的宽度。数据字的16Bit中则保留下来14Bit用于控制角信息。因为在正常情况下只有两个功率调节器被同时操作，故而只须传输两个控制角信息。对于两控制角信息中每一个的传输，则保留下来7Bit。用该 7Bit可以构成128个状态。这便导致181° 128 = 1. 414°的分辨率。这样，在待传输之数据字的字长相同以及在功率调节器的数目相同的情况下，可以达到一种明显更大的分辨率，并从而达到一种明显更为精细的功率调节器调定。本发明的用于分配点火脉冲的装置的所述可控制的元件可以具有可控制的开关， 特别是晶体管，用以实现连接。按照本发明提出的用于分配点火脉冲的装置可以具有一开关电路，该开关电路与所述接口和用以实现连接的所述元件的控制接头相连接。所述开关电路可以是一种集成的开关电路，它可用来将选择信息转变为信号以控制各受控的开关元件。利用按照本发明提出的电路设置的控制和/或调节装置，可以选择最多两个功率调节器，其选择能够作为选择信息在所述接口上提供。同样，利用所述控制和/或调节装置可以确定最多两个控制角，该控制角作为控制角信息在所述接口上提供。所述用于产生点火脉冲的装置可以具有至少两个输出端，在所述输出端上相应于两个控制角信息分别提供一种点火脉冲。或者可选的是，两个用于产生点火脉冲的装置可以分别配设一个输出端。按照本发明提出的电路设置的所述控制和/或调节装置的、所述用于产生点火脉冲的装置的和所述用于分配点火脉冲的装置的各接口可以经由一母线相互连接。该母线可以是一种按照 IEC 61158 或 IEC61784 的母线(PR0FIBUS)。
本发明电路设置的其他特征和优点通过针对发明实施例的描述将变得更加明晰。 该实施例示于附图中。其中示出图1 一种带有本发明电路设置的供电装置的简化线路图。
具体实施例方式图1中所示的按照本发明的供电装置除了本发明的电路设置10之外还包括一系列功率调节器20，它们由所述电路设置10进行控制。功率调节器20具有输入端22，这些输入端连接于一变压器30的各次级侧抽头。该变压器30的初级侧则连接于一交流电网。 功率调节器20还具有输出端23，这些输出端集合于一汇流排40中。该汇流排40连接于所述供电装置的一个输出端50接头51。供电装置的该输出端50的一个第二接头52则连接于所述变压器30的一个次级侧抽头，该抽头是处于供电装置的基准电位。各功率调节器20可以按照已知的方式以顺序控制进行操作。本发明的电路设置 10规定用于以顺序控制方式操作各功率调节器20。每一功率调节器具有一控制接头21，该控制接头为此连接于本发明的电路设置10。通过各控制接头21，向各功率调节器20提供点火脉冲。在本发明的电路设置10中会产生点火脉冲。通过本发明电路设置10的控制和/ 或调节装置11预先确定了发送点火脉冲的时刻和供给点火脉冲的功率调节器20。发送点火脉冲的时刻通过控制角来确定，该控制角是在控制和/或调节装置11中求得的。由于在顺序控制当中通常情况下最多有两个功率调节器20处于操作，因此，只需要同时确定两个控制角。将两控制角以控制角信息进行编码。通过所述控制和/或调节装置11选择出功率调节器20，向其提供点火脉冲，并且以选择信息进行编码。将各选择信息和各控制角信息合并成一数据字的形式。该数据字的第一节段包含了选择信息，该数据字的第二节段包含了控制角信息。所述控制和/或调节装置11经由接口 111连接于一母线14。数据字通过该母线14被发送。除了与所述控制和/或调节装置11的接口 111连接之外，母线14还具有与两个用于产生点火脉冲的装置12的接口 121的连接以及与一个用于分配点火脉冲的装置13的接口 133的连接。在用于产生点火脉冲的装置12中，将两个控制角信息(它们包含在通过母线14 发送的数据字之中)予以解码，并将其转变为点火脉冲，该点火脉冲规定用于对由控制和/ 或调节装置11所选出的功率调节器20实施点火。在用于产生点火脉冲的装置12的各输出端122上提供点火脉冲，并将其经由导线15在输入端131供给到用于分配点火脉冲的装置13上。所述用于分配点火脉冲的装置13除了各输入端131之外还具有输出端132，这些输出端连接于通往功率调节器20的各控制接头21的控制导线16。通过使各输入端131与输出端132之一相连接，就可以将输入端131处存在的点火脉冲导向输出端132，然后经由与该输出端132相连的控制导线16导向与该控制导线16连接着的功率调节器20。在所述用于分配点火脉冲的装置13中设置有可控制的元件(未示出)，用以分配点火脉冲。这种元件可以通过可控制的开关装置、例如晶体管来提供。至于这些用以分配点火脉冲的受控元件如何将点火脉冲分配给各输出端132，则是由选择信息得出，所述用于分配点火脉冲的装置13通过连接于母线14的接口 133可以从母线14上发送的数据字中提取这些选择信息。此外，用于分配点火脉冲的装置13可以将数据字中编码的选择信息予以解码，并且相应于选择信息将输入端131与输出端132相连接。相应地控制为此所设的受控开关元件，以实现闭合或断开，借此建立或者中断输入端131与输出端132之间的连接。输入端131中的每一个能够通过可控制的开关元件与输出端132中的每一个相连接。
权利要求
1.用于分配点火脉冲的装置(13)，所述点火脉冲由至少一个用于产生点火脉冲的装置(12)所产生，-包括至少两个输入端(131)，用于与所述至少一个用于产生点火脉冲的装置(12)连接，-包括一接口(133)，用于与一控制和/或调节装置(11)连接，以及 -包括至少三个输出端(132)，用于与功率调节器00)连接，-其中，该用于分配点火脉冲的装置(1 具有可控制的元件，用以根据至少一个施加于所述接口(133)上的选择信息将所述至少两个输入端(131)中的每一个与所述三个输出端(13 之一相连接。
2.按照权利要求1所述的装置(13)，其特征在于，用以实现连接的所述可控制的元件是可控制的开关，特别是晶体管。
3.按照权利要求1或2所述的装置(13)，其特征在于，该用于分配点火脉冲的装置 (13)具有一开关电路，所述开关电路与所述接口(133)和用以实现连接的所述元件的控制接头相连接。
4.用于对功率调节器OO)进行顺序控制的电路设置(10)，-包括一控制和/或调节装置(11)，其中，所述控制和/或调节装置具有至少一个接口 (111)，在所述接口上能提供选择信息和控制角信息，其中，一种控制角信号给定要以怎样的控制角来操作所述功率调节器OO)之一个，而一种选择信息给定所述功率调节器OO) 中的哪一个要以上述控制角来操作，以及-包括至少一个用于产生点火脉冲的装置(12)，其中，所述用于产生点火脉冲的装置(12)具有一接口(121)，通过所述接口能将控制角信息中的至少一个控制角信息读入所述用于产生点火脉冲的装置(12)，并且具有至少一个输出端(122)，在所述输出端上能相应于所述至少一个控制角信息提供一种点火脉冲；其特征在于，-该电路设置(10)具有按照权利要求1至3之一项所述的用于分配点火脉冲的装置(13)。
5.按照权利要求4所述的电路设置(10)，其特征在于，利用所述控制和/或调节装置 (11)能选择最多两个功率调节器(20)，该功率调节器的选择能够作为选择信息在所述接口(111)上提供。
6.按照权利要求5所述的电路设置(10)，其特征在于，利用所述控制和/或调节装置(11)能确定最多两个控制角，该控制角能够作为控制角信息在所述接口(111)上提供。
7.按照权利要求6所述的电路设置(10)，其特征在于，所述用于产生点火脉冲的装置(12)具有两个输出端(122)，在所述输出端上能相应于两个控制角信息分别提供一种点火脉冲。
8.按照权利要求4至7之一项所述的电路设置(10)，其特征在于，所述控制和/或调节装置(11)的、所述至少一个用于产生点火脉冲的装置(12)的和所述用于分配点火脉冲的装置(13)的各接口(111、121、133)经由一母线(14)相互连接。
9.用于对功率调节器00)进行顺序控制的方法，其特征在于，该方法利用按照权利要求4至8之一项所述的电路设置(10)予以实施。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述控制和/或调节装置(11)的各选择信息和各控制角信息以数据字的形式经由接口 an)供给到一母线(14)上，其中，所述数据字具有用于选择信息的第一节段和用于控制角信息的第二节段。
全文摘要
本发明涉及分配点火脉冲的装置、电路设置和实施顺序控制的方法，具体地涉及一种用于分配点火脉冲的装置(13)、一种带有该用于分配点火脉冲的装置(13)的用于对功率调节器(20)进行顺序控制的电路设置(10)和一种利用该电路设置(10)实施功率调节器(20)的顺序控制的方法。本发明所要解决的问题是，建议一种上述型式的电路设置和用于该电路设置的部件以及一种用于操作所述电路设置的方法，其能够实现对各部件、特别是对用于产生点火脉冲的装置(12)的更好利用。这一点通过按照本发明的用于分配点火脉冲的装置(13)或者按照本发明的带有该装置(13)的电路设置(10)得以实现。
文档编号H02M9/06GK102255553SQ20111013112
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月20日 优先权日2010年5月21日
发明者P·瓦尔梅尔, W·保罗 申请人:安奕极电源系统有限责任公司