[发明专利]一种多功能智能电极控制器

权利要求书

1.一种多功能智能电极控制器，其特征在于，包括硬件部分和软件部分；

硬件部分，包括原边电压变送器、原边电流变送器、副边电压变送器、PCI插槽高速数据采集卡、以太网网络通讯卡和工控机；

所述的PCI插槽高速数据采集卡包括AI卡和AO卡；

原边三相电压信号输入至原边电压变送器，原边电压变送器包括，每路输入为AC-100V~100V，输出为AC-10V~10V，原边电压变送器用于原边电压信号的变换；原边三相电流信号输入至原边电流变送器，原边电流变送器包括3路，每路输入为AC-10A~10A，输出为AC-10V~10V，原边电流变送器用于原边电流信号的变换；副边三相电压信号输入至副边电压变送器，副边电压变送器包括3路，每路输入为AC-100V~100V，输出为AC-10V~10V，副边电压变送器用于副边电压信号的变换；

原边电压变送器、原边电流变送器、副边电压变送器变换后的电压输出信号和副边三相电流信号通过输出至AI卡，AI卡实现高速数据采集；副边三相电流信号为三相大电流检测线圈转换输出的标准电压信号AC-10V~10V；

AI卡安装在工控机中，AI卡将采集的模拟电压信号、电流信号，转换为数字信号，即电压电流离散信号，输出至工控机内软件部分的基本电参数计算模块，软件部分对AI卡采集的数据进行处理，最后得到控制信号，输出至AO卡；

AO卡将控制信号即数字信号转换为模拟信号，输出至比例阀放大板，实现对电极的升降运动控制；

以太网网络通讯卡安装在工控机中，以太网网络通讯卡通过网络连接线连接交换机，通过以太网网络通讯卡，得到外部系统的开关量信号及模拟量信号，将外部信号据输出给软件部分的通讯处理模块；通过以太网网络通讯卡把综合处理模块计算的电参数及功率优化档位发送到外部系统；

软件部分，包括基本电参数计算模块、高压大电流信号存储处理模块、二次短网参数计算模块、人机界面、电流设定档位优化模块、通讯处理模块、综合数据处理模块、恒弧流PID控制模块、恒阻抗PID控制模块、智能PID控制模块、神经元网络控制模块、综合处理模块和延迟特性处理模块；

基本电参数计算模块的输入信号为：变压器原边三相电压离散值、变压器原边三相电流离散值、变压器副边三相电压离散值、变压器副边三相电流离散值，输出信号为：变压器原边三相电压有效值、变压器原边三相电流有效值、变压器副边三相电压有效值、变压器副边三相电流有效值、功率因数、有功功率、视在功率、无功功率；输出信号分别输出至二次短网参数计算模块和综合数据处理模块；

高压大电流信号存储处理模块把变压器原边三相电压离散值、变压器原边三相电流离散值、变压器副边三相电压离散值、变压器副边三相电流离散值及功率因数存储为二进制数据文件，其输入为AI卡采集的变压器原边/副边三相电压/电流的离散数据及计算得到的功率因数，输出为数据文件；

数据导出模块实现数据查询及处理、波形复原、图形剪切与存储、数据导出、图形拷贝及打印功能；

二次短网参数计算模块计算二次短网的短路阻抗和短路感抗，输入信号为：变压器副边三相电压/电流的有效值、变压器副边三相功率因数，输出信号为：副边三相短路阻抗和短路感抗；将输出信号通过数据流输出至电流设定档位优化模块；

人机界面把变压器铭牌参数通过人机接口模块输入到电极控制器，输入为人工通过键盘输入变压器铭牌数据，输出为变压器铭牌参数；输出通过数据流至电流设定档位优化模块；

电流设定档位优化模块计算每个电压档位下最优的设定电流值，输入信号为：变压器铭牌参数、副边三相短路阻抗、短路感抗，输出信号为：不同电压档位下的设定电流值及对应的有功功率和弧功率，输出信号输出至综合数据处理模块；

通讯处理模块采集外部的开关量状态，以便得到实现电极升降所需的状态量，同时也采集外部系统的模拟量，输入为外部的开关量信号及模拟量，输出就是把采集到的开关量状态及模拟量送到综合数据处理模块和综合处理模块；

综合数据处理模块把基本电参数计算模块、电流设定档位优化模块及通讯处理模块的输出信号进行归类处理，同时计算变压器二次副边侧阻抗的设定值及实际值，然后按需送到恒弧流PID控制模块、恒阻抗PID控制模块、智能PID控制模块、神经元网络控制模块；

将综合数据处理模块、恒弧流PID控制模块、恒阻抗PID控制模块、智能PID控制模块、神经元网络控制模块的输出信号传送至综合处理模块；

恒弧流PID控制模块通过恒弧流PID控制原理完成电极的升降控制，输入信号为：设定电流、实际电流有效值及实际副边电压有效值，输出信号为：[-10V,10V]的电极升降电压信号；输出信号输出至综合处理模块；

恒阻抗PID控制模块通过恒阻抗PID控制原理完成电极的升降控制，输入信号为：阻抗设定值及实际值，输出信号为：[-10V,10V]的电极升降电压信号；输出信号输出至综合处理模块；

智能PID控制模块通过智能PID控制原理完成电极的升降控制，输入信号为：设定电流、电压有效值、电流有效值，功率因数，输出信号为：[-10V,10V]的电极升降电压信号；输出信号输出至综合处理模块；

神经元网络控制模块通过神经元网络原理完成电极的升降控制，输入信号为：设定电流、电压有效值、电流有效值，功率因数、KW因子，输出信号为：[-10V,10V]的电极升降电压信号；输出信号输出至综合处理模块；

综合处理模块依据采集信号及计算数据，从通讯处理模块、恒弧流PID控制模块、恒阻抗PID控制模块、智能PID控制模块、神经元网络控制模块输出中选择最佳的输出数据作为当前的最终输出信号，输出信号为[-10V,10V]的电极升降电压信号；

延迟特性处理模块依据采集信号及计算数据，判断当前液压系统有无延时特性，把综合处理模块的输出信号做一定的延时修正，输入信号为综合处理模块及综合数据处理模块的输出信号，输出信号为[-10V,10V]的电极升降电压信号；电极升降电压信号输出至AO卡进而输出至液压系统的比例阀放大板，通过液压系统升降机构最终实现电极升降控制。