[实用新型]大功率电解整流监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种整流监控装置，特别涉及一种大功率电解整流监控系统。

背景技术

目前的大功率整流系统，大多采用小规模集成电路实现，不具备实时监视系统及负载运行情况的能力，在即将出现故障时，不能及时反馈故障信息，难以指导操作人员将故障防范于未然，在出现运行故障后，不能对故障的来源给出参考消息，为检修带来不便，此外也不能对电解过程中的各种信息进行记录，难以在以后为优化电解工艺和提高管理水平提供必要的数据；在对晶闸管的保护方面，大多只是采用简单的串联快熔方式，难以达到对装置的有效保护；在控制方式上一般采用常规PID控制，常规PID控制算法简单，易于实现，但其参数必须提前整定好且不能随着被控对象参数的变动而灵活的改变，这就造成系统对运行工况的适应性很差。而在电解工艺中，生产槽内物料随生产过程的进行会发生一系列复杂的化学、物理变化，其电阻特性也会随之发生不可知的变化，与此同时，生产人员要按生产工艺要求定期补充和调整物料的数量，因此，整个生产过程中，负载是随机变化的。反过来，负载的变化常常又引起生产槽中的化学、物理变化，改变整个系统中能量平衡及能量损耗结构，使整个整流系统表现为时变的非线性系统，行成恶性循环。所以，整流控制系统必须具有良好的鲁棒性，以适应这种变化，及时针对系统对象特性的改变作出稳定、可靠、快速的调节，常规PID控制显然不能适应这种情况。此外，小规模集成电路，由于三相电路的差异，必然导致三相不均衡，三相不均衡很容易引起个别大功率器件过早老化，降低整流系统的寿命，因而，在控制负载电流的同时，必须考虑6路晶闸管支路的均衡控制，这也是常规PID控制器难以实现的。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种兼具整流、监视、保护、控制为一体的大功率整流监控系统。

为实现上述的目的，本实用新型所采用的技术方案是：由主电路和控制电路组成，主电路和控制电路组成，主电路包括整流变压器、晶闸管整流桥，控制电路包括第一采样电路、锁相环及硬件倍频电路、DSP控制器、通信电路、硬件脉冲互锁电路、光电隔离及驱动电路、故障检测电路，第一采样电路采集各晶闸管支路电流，把采集数据输入到DSP控制器，锁相环的输出接DSP控制器，硬件倍频电路的输出接第一采样电路，DSP控制器的输出接硬件脉冲互锁电路，硬件脉冲互锁电路接光电隔离及驱动电路，驱动电路的输出接晶闸管整流桥的控制端，整流变压器的输出接晶闸管整流桥的输入端，故障检测电路检测整流桥的工作状态，其输出接DSP控制器。

上述的大功率电解整流监控系统中，所述控制电路还包括第二采样电路、工控机、通信电路、键盘，第二采样电路采集负载电流、电压、整流桥臂电流、电压，第二采样电路的输出接工控机，键盘与工控机相连，工控机经通信电路与DSP控制器相连。

上述的大功率电解整流监控系统中，所述晶闸管整流桥为带平衡电抗器的双反星型晶闸管整流电路，平衡电抗器使用整流变压器的绕组实现。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用大规模集成电路DSP控制器与工控机相结合，使得本监控系统具有结构简单、控制精确、操作简单的优点，并具备实时监视系统及负载运行情况的能力。同时，DSP控制器采用自适应神经网络控制算法取代现有的PID控制，克服了常规PID控制中其参数必须提前整定好且不能随着被控对象参数的变动而灵活的改变的缺点，可以根据系统对象特性的改变作出稳定、可靠、快速的调节，保证晶闸管各支路的均衡控制，有利于防止三相不均衡很容易引起个别大功率器件过早老化，降低整流系统的寿命。

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1是本实用新型的主电路结构图。

图2是本实用新型的原理框图。

图3是本实用新型中锁相环及硬件倍频电路的电原理图

图4是本实用新型中硬件脉冲互锁电路的电原理图。

具体实施方式

本实用新型中主电路的结构图如图1所示，母线经整流变压器与整流桥相并联，整流桥的直流侧接负载，负载的另一端接整流变压器中性点；整流变压器二次侧还接有雷击过压保护电路。控制板完成对整流桥晶闸管的通断控制，经触发板与整流桥晶闸管的门极相连。

本实用新型的原理框图如图2所示，由主电路和控制电路组成，主电路包括整流变压器、晶闸管整流桥，控制电路包括第一采样电路和第二采样电路、锁相环及硬件倍频电路、DSP控制器、通信电路、工控机、键盘、硬件脉冲互锁电路、光电隔离及驱动电路、故障检测电路。