一種聯機功率分配電路及聯機功率分配器的製作方法

2023-05-17 15:27:57

本實用新型涉及電力控制設備領域，特別是一種聯機功率分配器電路及聯機功率分配器。

背景技術：

晶閘管功率控制器能夠根據用戶需求調節設備輸出恆定電壓、電流、功率的交流電。單獨一臺晶閘管功率控制器運行時，主要通過控制晶閘管的開通和關閉，來對受控設備進行供電。實際應用是，晶閘管功率控制器會根據用戶所需的功率頻繁的開通和關斷，這個過程會對環境電網造成頻繁的衝擊，在電網上產生一定的諧波。而當多臺功率控制器在同一電網工作時，如果每臺晶閘管功率控制器都互相獨立的工作，那麼由於各臺晶閘管功率控制器的開通和關斷時間互相獨立，那麼會對其所在環境的電網造成強烈和頻繁的衝擊，在電網中產生大量的互不關聯的諧波，進而影響到其中電力設備的正常運行，甚至損壞；這種環境下，對晶閘管功率控制器本身而言也難以正常工作。因此需要一種控制方法，使得當多臺晶閘管功率控制器在接入同一電力電網時，能夠對每臺控制器的晶閘管的開通時間進行合理的分配，以達到減小電網諧波，改善電網環境的目的，申請號為2013102863716，名稱為《一種負載功率控制方法及晶閘管功率控制器》的專利提供了一種負載功率控制方法，其可針對在同一電網中的多臺晶閘管功率控制器的開通、關閉時間進行協調分配控制，從而在不影響各臺功率控制器工作的情況下，使得環境電網中產生的電流諧波減小，進而緩解電流諧波對電網的衝擊。

但是，該專利中提供的功率控制器是在一臺晶閘管功率控制器內部主板上同時集成有功率分配（針對在同一電網中的多臺晶閘管功率控制器的開通、關閉時間進行協調分配控制）和功率控制的功能，由於該主控制器和其他受控功率控制器一樣保留原有的功率控制功能，因此其不可避免的會遇到斷電維護或故障停機等現場工況，而當主控制器斷電維護或故障停機時，沒有另外一臺功率控制器可以擔任『主控制器』「控制分配電網中各臺功率控制器開通、關閉時間」的功能，此時依然會出現聯機分配功能（針對在同一電網中的多臺晶閘管功率控制器的開通、關閉時間進行協調分配控制）失效的情況，進而帶來嚴重的諧波電流和對其它電力設備及電網的衝擊，在用戶電網餘量不大的場合甚至會造成跳閘的情況，帶來巨大的經濟損失。

技術實現要素：

本實用新型的發明目的在於：針對現有的技術中，將功率分配功能集成在一個晶閘管功率控制器內部，從而在該功率控制器斷電維護或者故障停機時，整個電網中出現聯機分配功能失效的問題，提供一種僅僅具有功率分配功能的聯機功率分配器

為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案為：

一種聯機功率分配器電路，包括，

控制模塊，通過通信模塊與兩個以上的晶閘管功率控制器連接，其接收各個晶閘管控制器所控制的功率和開通時間，經運算後將開通時間發送給相應晶閘管功率控制器；

電源模塊，為控制模塊供電。

進一步的，所述通信模塊為CAN通信模塊和/或MODBUS通信模塊。

進一步的，所述電源模塊為UPS電源模塊或單相電網供電模塊。

本實用新型同時還提供一種安裝如上所述的分配器電路的聯機功率分配器，包括主板，電源板以及殼體；

所述主板上集成有所述控制模塊及通信模塊；

所述電源板上集成有所述電源模塊；

所述主板和電源板分為上下兩層設置在所述殼體中。

進一步的，所述殼體包括上封蓋、下封蓋以及上下開口的框體，所述框體截面形狀與所述主板及電源板的形狀契合，所述上封蓋及下封蓋分別扣合在所述框體上下開口處，形成用於盛放所述主板和電源板的腔體。

進一步的，所述下封蓋後端還設置有DIN卡扣。

進一步的，所述主板上還集成有顯示模塊，所述上封蓋、下封蓋、或框體的相應位置留有與顯示模塊形狀相適應的窗口。

進一步的，所述主板上還集成有至少一個按鈕和/或旋鈕，所述上封蓋、下封蓋或框體在按鈕和/或旋鈕相對應位置留有小孔，從而使得按鈕和/或旋鈕可自殼體內伸出。

進一步的，所述主板上還集成有與通信模塊連接的接線端子，所述上封蓋、下封蓋和/或殼體相應位置留有窗口，以使得通信連線可接入該接線端子。

一些實施例中，所述主板上還集成有顯示模塊、按鈕、旋鈕以及接線端子四種設備中的一個或多個；

所述殼體上與上述四種設備對應的位置留有與相應設備形狀相適應的窗口或孔。

綜上所述，由於採用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：本實用新型提供的聯機功率分配器電路單獨集成功率分配功能，且採用單獨供電模塊供電，同時不兼備晶閘管控制器的原有功能，因此不會出現如現有的同時集成有功率分配功能和晶閘管控制功能的控制器那樣因現場該設備出現工況問題（如維修或故障）而導致現晶閘管聯機功率分配失效的問題，本電路通過與同一電網中的各個晶閘管控制器連接，統一分配各個晶閘管控制器的功率及開通、關閉時間，可使得電網中電流諧波大幅減小、電網衝擊減小。

同時，本實用新型還提供了安裝有該聯機功率分配器電路的聯機功率分配器，該分配器結構簡單，體積小，安裝方便，成本低廉，可方便的與電網中的現有設備連接並實現功率分配功能。

附圖說明

圖1是本實用新型提供的聯機功率分配器電路原理框圖；

圖2為本實用新型提供的聯機功率分配器硬體爆炸圖；

圖3是本實用新型提供的聯機功率分配器電路主板的硬體框圖；

圖4為本實用新型應用示意圖；

圖5 為晶閘管功率控制器輸出的電流波形；

圖6 為奇數組控制器開通時間分配情況；

圖7 為偶數組控制器開通時間分配情況；

圖8為採取本發明的一種負載功率控制方法後的輸出結果；

圖9 為採取原有控制方法後的輸出結果；

圖10 為採用不同的控制方法時電網上諧波含量對比曲線圖。

附圖標記：10-控制模塊，20-電源模塊，30-通信模塊，100-主板，200-電源板，310-上封蓋，311-按鈕帽，320-下封蓋，330-框體，400-DIN卡扣。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

實施例1：如圖1所示，一種聯機功率分配器電路，包括，

控制模塊10，通過通信模塊30與兩個以上的晶閘管功率控制器連接，其接收各個晶閘管控制器所控制的功率和開通時間，經運算後將開通時間發送給相應晶閘管功率控制器；該控制模塊10可由DSP晶片或者微處理器實現，本實施例中，如圖3所示，所述控制模塊10由DSP晶片實現，所述通信模塊30為CAN通信模塊和MODBUS通信模塊；同時，DSP晶片上還預留有擴展口，該擴展口可用於擴展顯示或者擴展通信接口，以增加受控晶閘管功率控制器，實際上，不同的實施例中，分配器電路也可能只包括CAN通信模塊和MODBUS通信模塊，具體的通信方式由受控晶閘管功率控制器上接口決定。

電源模塊20，為控制模塊10供電；本實施例中，所述電源模塊20為UPS電源模塊20或單相電網供電模塊，使用UPS電源的好處是可以有效避免因為停電或電源故障造成聯機功率分配的失效。

具體的，實際應用中，多臺受控晶閘管功率控制器工作在同一個電力電網環境中。功率分配器電路經通訊線與各受控晶閘管功率控制器相連接。受控晶閘管功率控制器將自身負載功率和開通時間發送給控制模塊10，控制模塊10經運算後將晶閘管開通時間節點發送給各受控晶閘管功率控制器。各受控晶閘管功率控制器根據所收到的時間節點對晶閘管進行開通。其主控制框圖如圖4所示。控制器中的運算排序算法：各受控晶閘管功率控制器設定統一的調功周期。各受控晶閘管功率控制器將調整開通時間來對設備供電。設各受控晶閘管功率控制器的開通時間t，與調功周期T的比值為給定x=t/T：各臺受控晶閘管功率控制器將功率和開通時間發送給控制模塊10。控制模塊10接到各受控控制器的數據後，根據各受控控制器的功率大小，由大到小依次進行排序。排序後給各受控控制器進行標號，功率最大的標號為第一控制器，設為1號機，設一共有N 臺控制器，排序後1號機功率最大，N號機功率最小。所述第N 控制器的功率小於第N-1控制器的功率，1號機給定開機時間為x1，n號機給定為xn，且，1<n<N,0<xn<100%。將控制器按編號奇偶數分為兩組，第一組為第1、3、5 等奇數編號控制器，第二組為第2、4、6 等偶數編號控制器。在同一調功周期上，第一組控制器按照順序從左到右分配開通給定時間，排到調功周期最右端時，將會從左端重新開始，繼續按照從左到右的規則進行分配。第二組控制器按照同樣的控制規則，從右到左分配開通給定時間。

具體的，設有五臺控制器，其功率大小與開通波形如圖5所示。按照上述控制方法進行排序，控制器標號是奇數組的分配結果如圖6所示，按照功率大小，在調功周期上從左到右安排1 號、3 號、5 號控制器的晶閘管依次開通所需時間。控制器標號是偶數組的分配結果如圖7所示，按照功率大小，在調功周期上從右到左安排2 號、4 號控制器的晶閘管依次開通。合併兩組分配結果，得到採取本控制分配的最終結果波形如圖8所示。而採取原有分配技術的結果如圖9所示，可以看出新的分配技術比原有的技術更合理，產生的電流諧波含量更小，減小了對電網環境的衝擊。

圖10比較了新的分配技術、原有技術和不採用功率分配時的諧波含量大小，可以看出，新的分配技術能夠有效的降低電流諧波含量，減小對電網的衝擊。

實施例2：如圖2、圖3所示，本實用新型同時還提供一種安裝如上所述的分配器電路的聯機功率分配器，包括主板100，電源板200以及殼體；

所述主板100上集成有所述控制模塊10及通信模塊30；

所述電源板200上集成有所述電源模塊20；

所述主板100和電源板200分為上下兩層設置在所述殼體中。

具體的，本實施例中，殼體包括上封蓋310、下封蓋320以及上下開口的框體330，該框體330優選採用鋁製或鋁合金製成；所述框體330截面形狀與所述主板100及電源板200的形狀契合，本實施例中，主板100及電源板200均為長方形，因此本實施例中，框體330截面同樣為長方形；所述上封蓋310及下封蓋320分別扣合在所述框體330上下開口處，與框體330一起形成用於盛放所述主板100和電源板200的腔體。

一些具體應用中，所述下封蓋320後端還設置有DIN卡扣400，從而更方便用戶將其掛靠固定。

主板100上還集成有顯示模塊，本實施例中，該顯示模塊為液晶顯示模塊，另外一些具體的實施方式中，該顯示模塊也可以是觸屏顯示模塊；所述上封蓋310、下封蓋320、或框體330的相應位置留有與顯示模塊形狀相適應的窗口，如本實施例中，顯示模塊是設置在主板100的上方，因此是在上封蓋310處設置有與該顯示模塊形狀適應的窗口，但不排除在一些實施例中，該顯示模塊從框體330或下封蓋320處露出；具體的，該顯示模塊用於顯示各受控晶閘管控制器的實時聯機狀態、功率分配情況，以及對應的參數設置。

當顯示模塊為觸屏顯示模塊時，用戶通過直接點擊觸屏設置參數並查看各受控控制器的聯機狀態，而顯示模塊為普通液晶顯示屏時，主板100上還需集成有至少一個按鈕和/或旋鈕,所述上封蓋310、下封蓋320或框體330在按鈕相對應位置留有小孔，從而使得按鈕和/或旋鈕可自殼體內伸出。本實施例中，主板100上設置有四個按鈕，分別微「進入/確認按鈕」、「向上/增加按鈕」、「向下/減少按鈕」及「退出按鈕」，按鈕處還設置有按鈕帽311保護所述各個按鈕。

如圖2所示，所述主板100上還集成有與通信模塊30連接的接線端子，所述上封蓋310、下封蓋320和/或殼體相應位置留有窗口，以使得通信連線可接入該接線端子。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。