技术摘要：
本发明属于核电站电动调节阀自动化控制测量技术领域，具体涉及一种具有冗余功能的电动调节阀驱动装置及其控制方法；包括：子板卡A、子板卡B、继电器、输出切换模块、X接口和X接口；所述子板卡A与子板卡B互为冗余设置；所述子板卡A分别与继电器、X接口和X接口连接，所述  全部
背景技术：
目前国内核电站绝大多数电动调节阀驱动装置均为晶闸管控制装置，此类控制装 置工作主电路主要是由四个双向晶闸管搭建的换相电路组成，通过控制晶闸管的通断可以 实现电动调节阀的正反转。该类控制装置工作主电路没有冗余设计，导致经常出现因为主 电路内单个晶闸管击穿或者三相电压不平衡等引起整个控制装置不可用的问题，影响电动 调节阀的控制，不利于核电站安全、稳定运行。 为此，需要设计研制一种具有冗余功能的电动调节阀驱动装置，可以大幅降低调 节阀驱动装置的故障率，有效提高设备的可靠性，提升电站安全性能。
技术实现要素：
本发明的目的是设计一种具有冗余功能的电动调节阀驱动装置及其控制方法，以 解决现有电动调节阀驱动装置内工作主电路无冗余功能，易导致核电站电动阀驱动控制主 电路内单个晶闸管击穿或者三相电压不平衡引起整个控制装置故障率高甚至不可用的技 术问题。 本发明的技术方案： 一种具有冗余功能的电动调节阀驱动装置，包括：子板卡A、子板卡B、继电器、输出 切换模块、X接口和X接口；所述子板卡A与子板卡B互为冗余设置；所述子板卡A分别与继电 器、X接口和X接口连接，所述继电器分别与X接口和X接口连接；所述继电器还与输出切换模 块连接；所述子板卡B也分别与继电器、X接口和X接口连接；所述输出切换模块分别与子板 卡A和子板卡B连接； 所述子板卡A内还包括：电源输入接口、控制和逻辑保护单元、晶闸管换相电路和 电源输出接口；所述子板卡A通过电源输入接口与X接口连接，所述电源输入接口内还包括 L、L、L三相交流电支路，用于为晶闸管换相电路提供L、L、L三相交流电；所述晶闸管换相电 路分别电源输入接口和电源输出接口连接；所述晶闸管换相电路还设置控制和逻辑保护单 元； 所述子板卡B内也包括：子板卡B电源输入接口、子板卡B控制和逻辑保护单元、子 板卡B晶闸管换相电路和子板卡B电源输出接口；所述子板卡B电源输入接口与X1接口连接， 所述子板卡B电源输入接口内包括L1、L2、L3三相交流电支路，用于为子板卡B晶闸管换相电 路提供L1、L2、L3三相交流电；所述子板卡B晶闸管换相电路分别与子板卡B电源输入接口和 子板卡B电源输出接口连接；所述子板卡B晶闸管换相电路内还设置有控制和逻辑保护单 元； 所述子板卡B与子板卡A互为冗余设置，子板卡B与子板卡A内的结构和功能相同。 5 CN 111596542 A 说　明　书 2/6 页 所述控制和逻辑保护单元与X接口连接，用于接收控制命令并传递给晶闸管换相 电路控制晶闸管通断；所述控制命令包括：正转、反转和抱闸信号； 所述控制和逻辑保护单元还监测晶闸管换相电路运行稳定性，向输出切换模块反 馈正、反转情况和故障信号，所述故障信号包括：供电故障信号、晶闸管故障信号以及状态 偏差报警信号；所述电源输出接口与继电器连接，电源输出接口内还包括：U相、V相、W相输 出端，用于为电动调节阀提供U、V、W三相交流电。 所述继电器内包含K和K两个开关，每个开关内还分别包括一组常开触点和常闭触 点； 所述继电器内的K开关的常开触点连接子板卡A上的电源输出接口的U相输出端，K 开关的常闭触点连接子板卡B电源输出接口的U相输出端，K常开触点连接子板卡A电源输出 接口的W相输出端，K常闭触点连接子板卡B电源输出接口的W相输出；继电器接收输出切换 模块的控制命令控制常开触点和常闭触点动作,从而实现两个子模件输出的切换功能； 继电器与X接口连接，将U、V、W三相交流电传送到电动调节阀；所述继电器内的K、K 两个开关常闭触点与输出切换模块连接，反馈子板卡B与子板卡A主备用情况。 所述输出切换模块与X接口连接，用于反馈冗余模件报警信号； 所述输出切换模块与继电器连接，输出切换模块通过诊断子板卡A和子板卡B的故 障情况发出命令控制继电器内部两组触点的通、断，实现对子板卡A和子板卡B输出切换功 能；所述输出切换模块还用于接收子板卡A和子板卡B的故障报警信号并进行逻辑判断生成 报警信号。 所述X接口还与上游机柜断路器连接，用于接收L、L和L三相交流电压并送到子板 卡A和子板卡B内的电源输入接口；所述X接口与输出切换模块连接， 当子板卡A和子板卡B同时故障时，通过保护端子输出ACV电压到断路器控制回路 断开断路器；所述X接口与继电器连接用于接收继电器U、V、W三相交流电压并送到电动调节 阀。 所述X接口还与上层DCS控制系统连接，用于接收正转、反转控制命令，并将命令输 送给输出切换模块； 所述X接口还接收输出切换模块反馈的子板卡A或子板卡B其一故障信号或子板卡 A和子板卡B同时故障时的信号并反馈给上层DCS控制系统。 所述晶闸管换相电路内包括：双向晶闸管A、双向晶闸管B、双向晶闸管C和双向晶 闸管D；所述双向晶闸管A和双向晶闸管B为一组，与子板卡A或子板卡B内电源输入接口中的 L交流电支路连接；所述双向晶闸管C和双向晶闸管D为一组，分别与子板卡A或子板卡B内电 源输入接口中的L交流电支路连接； 当晶闸管换相电路接收到控制和逻辑保护单元正转命令时，晶闸管换相电路内的 双向晶闸管B和双向晶闸管C被同时导通，此时三相电源和电源输出接口之间的对应关系 为：L—U，L—V，L—W； 当晶闸管换相电路接收到控制和逻辑保护单元反转命令时，双向晶闸管A和双向 晶闸管D被导通，此时三相电源和电源输出接口之间的对应关系为：L—W，L—V，L—U。 所述子板卡A内的电源输出接口与继电器连接，通过K常开触点和K常开触点控制 U、W两相交流电通断,V相电压直接输出给继电器。 6 CN 111596542 A 说　明　书 3/6 页 如上所述的具有冗余功能的电动调节阀驱动装置的控制方法，包括如下步骤： 步骤一：当输出切换模块检测到子板卡A和子板卡B有故障信号时，分析该子板卡 当前是否为输出状态；所述子板卡A和子板卡B的故障信号包括：内部供电故障信号、晶闸管 故障信号和状态偏差信号； 步骤二，若步骤一中故障信号子板卡为主输出模件则发出报警信号，同时控制继 电器改变触点通断将故障子板卡的三相电输出断开、热备用子板卡的三相电输出与电动调 节阀接通； 步骤三：若步骤一中故障信号子板卡为非输出状态，则仅发出报警信号； 步骤四：当输出切换模块检测到两块子板卡都有故障信号时，则传送到X接口触发 冗余模件上游机柜断路器防止电动调节阀损坏。 本发明的有益效果： 本发明设计的一种具有冗余功能的电动调节阀驱动装置，采用一个主板卡带两块 相同功能的子板卡方式进行冗余配置，正常运行时两个子板卡一组处于工作状态，另一组 处于热备用状态，单个子板卡即可实现电动调节阀控制功能，能有效解决原有调节阀驱动 装置板卡中单个电子元器件故障便导致整个控制模件丧失功能问题，当处于工作状态的子 板卡出现故障，可快速自动切换到备用子板卡输出，并发出提示报警；本发明设计的具有冗 余功能的调节阀驱动装置可靠性大幅提高；通过合理布局控制装置的板卡结构，可实现控 制装置故障板卡在线更换，以降低驱动装置更换成本。此外本发明还具有如下优点： 1)本发明设计了冗余板卡的切换逻辑,当单个子板卡故障后直接进行切换，当两 个子板卡全部故障后设计了逻辑保护功能； 2)电动调节驱动装置结构设计合理，在前端安装输出切换模块，后端安装两块冗 余板卡，实现单个板卡热插拔，便于板卡故障检修更换； 3)本发明的板卡内部工作电路结构采用双层布局，可控硅元器件紧贴外壳，提高 了散热效果，保证了长时间工作温度不超标。 4)本发明还提出了采用降压取样电路实现对子板卡晶闸管击穿状态自检测的方 法。 附图说明 图1为本发明设计的一种具有冗余功能的电动调节阀驱动装置的结构示意图； 图2为本发明所述的子板卡A内部结构示意图； 图3为本发明所述的继电器内部连接方式示意图。 图4为本发明所述的X1接口连接方式示意图； 图5为本发明所述的X2接口连接方式示意图； 图6为本发明设计的电动调节阀驱动装置输出切换模块输出故障报警功能的流程 图； 图7为本发明设计的电动调节阀驱动装置输出切换模块输出控制命令功能的流程 图； 其中：1-子板卡A；2-子板卡B；3-输出切换模块；4-继电器；5-X1接口；6-X2接口；7- 电源输入接口；8-控制和保护单元；9-晶闸管换相电路；10-电源输出接口；11-子板卡B电源 7 CN 111596542 A 说　明　书 4/6 页 输出接口。