大功率晶閘管整流控制裝置的智能化與網絡化研究

王敏

摘要：電力電子技術作為一種重要的電氣技術，幾十年來一直在中國穩定發展。其中，變頻器控制技術相對比較快，同時還有電力電子器件、功率變換電路等；由于負載和使用的方式不同，變頻器控制技術之間也有很大的不同。本文首先介紹大功率晶闡管整流控制技術的發展及其應用需求，然后介紹晶閘管整流控制裝置及其智能化，最后介紹晶閘管整流控制裝置的網絡化。

關鍵詞：電力電子技術 大功率晶閘管 整流控制裝置 智能化 網絡化

電化學生產工藝具備與其他工藝相比存在很大的差異，其直流電運行方式較為特殊，主要是以生產原料投入的形式運行的，這就導致整流裝置和輸出的直流電源在作業過程中需要遵循特殊要求。比如說，對直流電源的特殊要求通常是不能收到外界的影響，要具備穩定的電源等。要想滿足以上特殊要求，就必須使得整流控制裝置具備良好的控制性能。

一、大功率晶閘管整流控制技術的發展及其應用需求

電力電子技術廣泛應用于工業和農業生產中，高功率可控硅整流器在化工、有色冶金行業中的應用更為普遍。大功率晶閘管整流系統在直流輸出電流過程中通常能夠達到幾十安培，其組成包括高壓電源電路、整流變壓器和整流柜回路裝置等，還包括整流控制系統、信號采集系統和PC監控系統。

整流機組自動穩定流控制主要是運用單環或多環電流的反復監測完成的，監測信號分別來自直流整流柜直流傳感器和總直流傳感器，與給定電流值相比較后，校正傳導角達到自動穩定流動的功能。這種控制方式在單機或機組數量上比較好，但控制效果并不理想。

目前，我國還沒有對整流電流進行綜合控制和管理，并且只有少數運用計算機來完成，這就導致其深度和廣度與其他工廠控制系統相差甚遠。

以上了大功率晶閘管的控制技術在當前社會中的情況，主要是在一般控制、分離控制和低層次綜合管理水平方面。其發展趨勢正在逐漸轉向數字化、智能化、集成化的控制管理方向。尤其是在計算機和通信技術的快速發展趨勢下，越來越多的公司和企業內部財務、營銷和其他業務實現了網絡智能管理，作為一個企業的生產部門，在具體操作方面也不能脫離企業管理信息系統，不能形成孤立的狀態。因此，如何開發符合時代需求的智能化網絡化整流控制技術成為亟待解決的問題。

二、晶閘管整流控制裝置及其智能化

（一）晶閘管整流控制技術發展狀況

目前，我國大功率晶閘管整流控制裝置主要采用傳統的分離元件和仿真控制技術，僅是系統控制中單元的控制，對于這種控制方式來講其控制精度較低。近年來，在國外大功率晶閘管整流控制裝置中采用了智能控制技術，智能控制技術的加入使得該裝置的控制與生產過程的生產工藝相結合。隨著計算機網絡技術不斷進步，計算機技術的監測與管理集成已逐漸應被多種工業場合所運用，晶閘管整流控制技術當前要做的就是緊跟時代的發展步伐。

為了滿足大功率可控硅整流控制技術發展的需要，我國一些大型化工企業正在運用直接進口的方式來加強控制系統的穩定性，提高了控制系統的性能。然而，對于其他一些在經濟水平方面較為落后的小化工企業來講，這種直接進口的方式其很難做到，這部分小化工企業當前最需要的就是開發出先進的大功率晶閘管整流控制技術。

（二）智能型晶閘管整流控制器的組成及功能

智能可控硅整流控制裝置是一種同步電壓信號的裝置，通過與給定的信號和反饋信號輸出晶閘管觸發脈沖相結合，實現了多功能控制裝置的數字和模擬輸入/輸出和網絡連接。硬件采用模塊化設計，主要功能有檢測信號輸入在主板上，其他特殊功能由網絡連接，電源可以通過其他函數，每個函數董事會通過連接器連接到主板，使用方便靈活，可以根據不同的負載對象組合和自適應控制設備。底部和其他延伸模封在控制器箱內，可滿足防水、防塵和防腐的要求，以適應化學工業和其他惡劣的工作環境。

通過對控制器的硬件電路和運行程序的研究，將其結合在一切能夠實現多種監測和控制功能，例如：擬或數字檢測，給定步流輸出電流反饋信號檢測，控制電壓檢測，參數數字PI控制，脈沖輸出和穩定流動輸出函數，電控，PWM輸出，自檢測功能，網絡通信功能。

三、晶閘管整流控制裝置的網絡化

隨著計算機網絡技術和通信技術的發展，當前的工業控制領域正面臨著深刻的變化。這一方面反映在前面部分描述的智能需求中，另一方面是網絡的需求。

在控制系統最開始時期，每一個控制執行單元主要是單個系統，或者是其本身構成一個相對簡單的小網絡，每個單元之間的連接都相對較為松散，因此，通信對整個控制系統來說存在一定的困難。后來出現的，收集和分配控制系統是通過將所有通信線路收集到中央控制單元來控制執行單位信息的方式，通過人工程序或判斷在信號被發送到執行單元后再次執行。雖然這種控制方法實現了信息共享，但也增加了信息共享過程中失敗和延遲時間的風險。20世紀80年代，現場總線控制系統出現。它的發生改變了原有的控制系統結構，使分布式控制系統的仿真和數字混合升級到整個數字分布式控制系統。在分布式控制系統中，控制執行單元可以判斷根據收集到的實時數據和控制，同時將數據上傳到中央控制單元和接收控制信息，和真的NT集中監視、控制和整個數字，它不僅降低了運行風險的同時，大大提高了系統的實時性能。

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（作者單位：西安派瑞功率半導體變流技術股份有限公司）