大功率晶闸管整流控制装置的智能化与网络化研究

王敏

摘要：电力电子技术作为一种重要的电气技术，几十年来一直在中国稳定发展。其中，变频器控制技术相对比较快，同时还有电力电子器件、功率变换电路等；由于负载和使用的方式不同，变频器控制技术之间也有很大的不同。本文首先介绍大功率晶阐管整流控制技术的发展及其应用需求，然后介绍晶闸管整流控制装置及其智能化，最后介绍晶闸管整流控制装置的网络化。

关键词：电力电子技术 大功率晶闸管 整流控制装置 智能化 网络化

电化学生产工艺具备与其他工艺相比存在很大的差异，其直流电运行方式较为特殊，主要是以生产原料投入的形式运行的，这就导致整流装置和输出的直流电源在作业过程中需要遵循特殊要求。比如说，对直流电源的特殊要求通常是不能收到外界的影响，要具备稳定的电源等。要想满足以上特殊要求，就必须使得整流控制装置具备良好的控制性能。

一、大功率晶闸管整流控制技术的发展及其应用需求

电力电子技术广泛应用于工业和农业生产中，高功率可控硅整流器在化工、有色冶金行业中的应用更为普遍。大功率晶闸管整流系统在直流输出电流过程中通常能够达到几十安培，其组成包括高压电源电路、整流变压器和整流柜回路装置等，还包括整流控制系统、信号采集系统和PC监控系统。

整流机组自动稳定流控制主要是运用单环或多环电流的反复监测完成的，监测信号分别来自直流整流柜直流传感器和总直流传感器，与给定电流值相比较后，校正传导角达到自动稳定流动的功能。这种控制方式在单机或机组数量上比较好，但控制效果并不理想。

目前，我国还没有对整流电流进行综合控制和管理，并且只有少数运用计算机来完成，这就导致其深度和广度与其他工厂控制系统相差甚远。

以上了大功率晶闸管的控制技术在当前社会中的情况，主要是在一般控制、分離控制和低层次综合管理水平方面。其发展趋势正在逐渐转向数字化、智能化、集成化的控制管理方向。尤其是在计算机和通信技术的快速发展趋势下，越来越多的公司和企业内部财务、营销和其他业务实现了网络智能管理，作为一个企业的生产部门，在具体操作方面也不能脱离企业管理信息系统，不能形成孤立的状态。因此，如何开发符合时代需求的智能化网络化整流控制技术成为亟待解决的问题。

二、晶闸管整流控制装置及其智能化

（一）晶闸管整流控制技术发展状况

目前，我国大功率晶闸管整流控制装置主要采用传统的分离元件和仿真控制技术，仅是系统控制中单元的控制，对于这种控制方式来讲其控制精度较低。近年来，在国外大功率晶闸管整流控制装置中采用了智能控制技术，智能控制技术的加入使得该装置的控制与生产过程的生产工艺相结合。随着计算机网络技术不断进步，计算机技术的监测与管理集成已逐渐应被多种工业场合所运用，晶闸管整流控制技术当前要做的就是紧跟时代的发展步伐。

为了满足大功率可控硅整流控制技术发展的需要，我国一些大型化工企业正在运用直接进口的方式来加强控制系统的稳定性，提高了控制系统的性能。然而，对于其他一些在经济水平方面较为落后的小化工企业来讲，这种直接进口的方式其很难做到，这部分小化工企业当前最需要的就是开发出先进的大功率晶闸管整流控制技术。

（二）智能型晶闸管整流控制器的组成及功能

智能可控硅整流控制装置是一种同步电压信号的装置，通过与给定的信号和反馈信号输出晶闸管触发脉冲相结合，实现了多功能控制装置的数字和模拟输入/输出和网络连接。硬件采用模块化设计，主要功能有检测信号输入在主板上，其他特殊功能由网络连接，电源可以通过其他函数，每个函数董事会通过连接器连接到主板，使用方便灵活，可以根据不同的负载对象组合和自适应控制设备。底部和其他延伸模封在控制器箱内，可满足防水、防尘和防腐的要求，以适应化学工业和其他恶劣的工作环境。

通过对控制器的硬件电路和运行程序的研究，将其结合在一切能够实现多种监测和控制功能，例如：拟或数字检测，给定步流输出电流反馈信号检测，控制电压检测，参数数字PI控制，脉冲输出和稳定流动输出函数，电控，PWM输出，自检测功能，网络通信功能。

三、晶闸管整流控制装置的网络化

随着计算机网络技术和通信技术的发展，当前的工业控制领域正面临着深刻的变化。这一方面反映在前面部分描述的智能需求中，另一方面是网络的需求。

在控制系统最开始时期，每一个控制执行单元主要是单个系统，或者是其本身构成一个相对简单的小网络，每个单元之间的连接都相对较为松散，因此，通信对整个控制系统来说存在一定的困难。后来出现的，收集和分配控制系统是通过将所有通信线路收集到中央控制单元来控制执行单位信息的方式，通过人工程序或判断在信号被发送到执行单元后再次执行。虽然这种控制方法实现了信息共享，但也增加了信息共享过程中失败和延迟时间的风险。20世纪80年代，现场总线控制系统出现。它的发生改变了原有的控制系统结构，使分布式控制系统的仿真和数字混合升级到整个数字分布式控制系统。在分布式控制系统中，控制执行单元可以判断根据收集到的实时数据和控制，同时将数据上传到中央控制单元和接收控制信息，和真的NT集中监视、控制和整个数字，它不仅降低了运行风险的同时，大大提高了系统的实时性能。

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（作者单位：西安派瑞功率半导体变流技术股份有限公司）