一种功率调整器的移相控制方法和系统与流程

本发明涉及电力设备，尤其涉及一种功率调整器的移相控制方法和系统。

背景技术：

1、电力功率调整器是应用晶闸管/可控硅和其触发控制电路来调整负载功率的功率调整单元系统，其原理是运用数字电路触发可控硅来实现调压和调功的功效。其中，调压采用移相控制方法，调功则采用周期调功方法或者变周期调功方法。该系统经常被用于工业电炉的加热控制和大型风机水泵软启动节能运行控制等。

2、现今，大多通过移相来调压的控制方法是基于过零触发，即在设定的时间间隔内，改变晶闸管导通的周波数来实现电压或功率的控制，这会导致当通断比较小时容易产生低频干扰、当电网容量不够大时照明会闪烁和电表指针抖动等现象，且这种控制方法能够控制导通时刻的电压，却无法精准控制输出功率，无法满足部分应用场景的需求，例如工业电炉的加热控制需要精准控制负载的发热量，这种控制方法便无法准确设计加热系统的工作时间。

3、因此，需要提供一种功率调整器的移相控制方法和系统，避免过零触发时容易出现的不稳定状况，并精准控制输出功率，提升功率调整器的控制精准度，扩大功率调整器的应用范围。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种功率调整器的移相控制方法和系统，避免过零触发时容易出现的不稳定状况，并精准控制输出功率，提升功率调整器的控制精准度，扩大功率调整器的应用范围。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种功率调整器的移相控制方法，包括：

3、实时采样设定电压范围0-x的模拟输入信号h，获取一个信号周期的调功比例a，a=h/x；

4、根据所述调功比例a，获取设定输入频率下，导通角和移相时间t的值；

5、实时采样供给负载的输出电压；当所述输出电压零点时，自零开始计时，当计时值与所述移相时间t的值相等时，输出pwm信号，控制供给所述负载的电压和可通过电流；

6、在输出pwm信号后，定时采样供给所述负载的输出电流的瞬时值i；获取所述瞬时值i的有效值i1，判断所述有效值i1和期望值i2的误差e，根据所述误差e校准调功比例a，获取调功比例a1；

7、根据所述调功比例a1，获取下一个信号周期在所述设定输入频率下，导通角和移相时间t的值。

8、可选的，导通角的计算公式为：，；移相时间t的计算公式为：，其中w为角速度。

9、可选的，获取所述调功比例a的方式还包括：实时多次采样模拟输入信号，通过数组的形式存储所述调功比例a的至少三个不同取值；对数组内的数值进行排序；去除数组内数值的最大值和最小值；通过加权平均数组内的其余数值获取调功比例a。

10、可选的，实时采样多相的输出电压，在实时采样供给负载的输出电压后，还包括：获取多相之间的均衡度 ，根据所述均衡度和阈值判断是否发生多相不均衡故障；所述均衡度的计算公式为：，其中，为线电压的有效值，n为线电压数量，udk为从ud1到udn；为ud1到udn的平均值；进行不均衡保护。

11、可选的，根据所述误差e校准调功比例a，获取调功比例a1的方式为：当调功比例a大于50%且e大于0时，调功比例a减小，生成调功比例a1；当调功比例a大于50%且e小于0时，调功比例a增大，生成调功比例a1；当调功比例a小于50%且e小于0时，调功比例a减小，生成调功比例a1。

12、可选的，在定时采样供给所述负载的输出电流的瞬时值i后还包括：判断所述瞬时值i是否超过预定电流值，若超过，则判定存在过流故障；进行过流保护。

13、本发明还提供了一种功率调整器的移相控制系统，用于实现上述功率调整器的移相控制方法，包括：

14、功率回路模块，包括：晶闸管和负载，用于控制输入所述负载的电流和电压；

15、输入信号检测模块，用于通过第一模数转换器实时采样设定电压范围0-x的模拟输入信号h，获取一个信号周期的调功比例a；

16、输出信号反馈模块，用于通过第二模数转换器实时采样所述负载的输出电压，通过第三模数转换器定时采样所述负载的输出电流的瞬时值，并输出反馈结果；

17、闭环控制模块，用于根据所述反馈结果，对调功比例a进行校准；

18、核心控制模块，用于进行采样、计时、数据运算和发出pwm信号控制所述晶闸管的通断。

19、可选的，还包括：电路保护模块，用于在所述反馈结果中存在故障信息时，根据所述故障信息向所述核心控制模块发出保护指令。

20、可选的，还包括：rc吸收电路，接入所述功率回路模块两端，所述rc吸收电路具有多个电阻和电容，所述多个电阻并联后一端与所述电容的一端连接，另一端连接所述功率回路模块正极电源；所述电容的另一端连接所述功率回路模块负极接地。

21、可选的，还包括：第一信号采集硬件电路，位于所述第二模数转换器与所述功率回路模块之间，用于采集所述负载的输出电压，所述输出电压能传输至所述第二模数转换器；所述第一信号采集硬件电路包括：互感器tv1、电阻r7、电阻r8、电阻r9、开关二极管d1；所述开关二极管d1为3引脚封装，其中所述开关二极管d1的1引脚接地，所述开关二极管d1的2引脚接电压；所述互感器tv1为4引脚封装，其中所述互感器tv1的1引脚串联所述电阻r7，所述互感器tv1的2引脚串联所述电阻r8，所述互感器tv1的3引脚接地；所述互感器tv1的4引脚连接所述电阻r9的一端；所述电阻r9的另一端连接所述开关二极管d1的3引脚。

22、本发明的功率调整器的移相控制方法通过采样模拟输入信号的电压h获取调功比例a，并在调功比例a的基础上获取pwm信号的移相时间t，根据移相时间t来控制pwm信号发出的时间，从而控制供给负载的电压和可通过电流，最后通过采样负载的输出电流的瞬时值i反馈控制结果，根据反馈的控制结果控制功率调整器的下一个周期的移相时间t，循环往复，从而控制输出功率，避免过零触发时容易出现的不稳定状况，提升功率调整器的控制精准度，扩大功率调整器的应用范围，提升应用效果。

技术特征：

1.一种功率调整器的移相控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的功率调整器的移相控制方法，其特征在于，导通角的计算公式为：，；移相时间t的计算公式为：，其中w为角速度。

3.根据权利要求2所述的功率调整器的移相控制方法，其特征在于，获取所述调功比例a的方式还包括：实时多次采样模拟输入信号，通过数组的形式存储所述调功比例a的至少三个不同取值；对数组内的数值进行排序；去除数组内数值的最大值和最小值；通过加权平均数组内的其余数值获取调功比例a。

4.根据权利要求1所述的功率调整器的移相控制方法，其特征在于，实时采样多相的输出电压，在实时采样供给负载的输出电压后，还包括：获取多相之间的均衡度 ，根据所述均衡度和阈值判断是否发生多相不均衡故障；所述均衡度的计算公式为：，其中，为线电压的有效值，n为线电压数量，udk为从ud1到udn；为ud1到udn的平均值；进行不均衡保护。

5.根据权利要求1所述的功率调整器的移相控制方法，其特征在于，根据所述误差e校准调功比例a，获取调功比例a1的方式为：当调功比例a大于50%且e大于0时，调功比例a减小，生成调功比例a1；当调功比例a大于50%且e小于0时，调功比例a增大，生成调功比例a1；当调功比例a小于50%且e小于0时，调功比例a减小，生成调功比例a1。

6.根据权利要求1所述的功率调整器的移相控制方法，其特征在于，在定时采样供给所述负载的输出电流的瞬时值i后还包括：判断所述瞬时值i是否超过预定电流值，若超过，则判定存在过流故障；进行过流保护。

7.一种功率调整器的移相控制系统，用于实现权利要求1-6中任一项所述的功率调整器的移相控制方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的功率调整器的移相控制系统，其特征在于，还包括：电路保护模块，用于在所述反馈结果中存在故障信息时，根据所述故障信息向所述核心控制模块发出保护指令。

9.根据权利要求7所述的功率调整器的移相控制系统，其特征在于，还包括：rc吸收电路，接入所述功率回路模块两端，所述rc吸收电路具有多个电阻和电容，所述多个电阻并联后一端与所述电容的一端连接，另一端连接所述功率回路模块正极电源；所述电容的另一端连接所述功率回路模块负极接地。

10.根据权利要求7所述的功率调整器的移相控制系统，其特征在于，还包括：第一信号采集硬件电路，位于所述第二模数转换器与所述功率回路模块之间，用于采集所述负载的输出电压，所述输出电压能传输至所述第二模数转换器；所述第一信号采集硬件电路包括：互感器tv1、电阻r7、电阻r8、电阻r9、开关二极管d1；所述开关二极管d1为3引脚封装，其中所述开关二极管d1的1引脚接地，所述开关二极管d1的2引脚接电压；所述互感器tv1为4引脚封装，其中所述互感器tv1的1引脚串联所述电阻r7，所述互感器tv1的2引脚串联所述电阻r8，所述互感器tv1的3引脚接地；所述互感器tv1的4引脚连接所述电阻r9的一端；所述电阻r9的另一端连接所述开关二极管d1的3引脚。

技术总结
本发明揭示了一种功率调整器的移相控制方法和系统，其方法包括；实时采样设定电压范围0‑X的模拟输入信号H，获取一个信号周期的调功比例A，A=H/X；根据调功比例A，获取设定输入频率下，导通角θ和移相时间t的值；实时采样供给负载的输出电压；当输出电压零点时，自零开始计时，当计时值与移相时间t的值相等时，输出PWM信号，控制供给负载的电压和电流；定时采样供给负载的输出电流的瞬时值I；获取有效值I1，判断有效值I1和期望值I2的误差E，校准调功比例A，获取调功比例A1；根据调功比例A1，重复获取调功比例A后的步骤。本方法提升调压稳定性，精准控制输出功率，提升功率调整器的控制精准度。

技术研发人员：孙路,刘辉,曹文平,胡存刚,严志尚
受保护的技术使用者：合肥安赛思半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14