專利名稱：發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置。
背景技術(shù)：
自動(dòng)控制裝置對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀況有重要影響。性能良好的控制裝置不僅可以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，而且能提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。目前，國內(nèi)外使用的發(fā)電機(jī)控制裝置普遍根據(jù)線性控制理論來設(shè)計(jì)，稱之為“線性控制裝置”。由于發(fā)電機(jī)是一種非線性元件，因此，“線性控制裝置”的控制效果不能令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置，它是用來實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁和汽門的綜合非線性控制，使之得到優(yōu)化控制效果。用以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置，其特征在于它是由信號(hào)采集電路、數(shù)據(jù)處理電路、脈沖放大電路、可控硅功率電路和模擬信號(hào)輸出電路所組成，所說的信號(hào)采集電路的輸入端連接外接變送器，其輸出端連接數(shù)據(jù)處理電路的輸入端，數(shù)據(jù)處理電路的輸出端分別連接脈沖放大電路和模擬信號(hào)輸出電路，脈沖放大電路的輸出端連接可控硅功率電路，可控硅功率電路的輸出端連接發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組輸入端，模擬信號(hào)輸出電路的輸出端連接發(fā)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)輸入端。
上述所說的信號(hào)采集電路包括(1)對(duì)外部變送器傳過來的發(fā)電機(jī)的電壓信號(hào)、功率信號(hào)和頻率信號(hào)進(jìn)行濾波的由R19、R17、C37構(gòu)成的RC濾波單元；(2)對(duì)濾波后的電壓信號(hào)、功率信號(hào)和頻率信號(hào)進(jìn)行分時(shí)切換的由U21構(gòu)成的多路開關(guān)；(3)對(duì)多路開關(guān)輸出后的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D變換器，其數(shù)據(jù)線D4～D15端與計(jì)算機(jī)的由U13、U14構(gòu)成的數(shù)據(jù)鎖存器相連接。
上述所說的數(shù)據(jù)處理電路包括(1)由U13、U14構(gòu)成的接收A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鎖存器；(2)內(nèi)部帶有程序存貯器的單片機(jī)；
(3)給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的由電容C22、C21和晶振體XTAL1構(gòu)成的晶振電路。
上述所說的脈沖放大電路包括(1)放大“+A”相脈沖的放大電路，包括二極管D1，電阻R1、R2和三極管N1；(2)放大“+B”相脈沖的放大電路，包括二極管D2，電阻R3、R4和三極管N2；(3)放大“+C”相脈沖的放大電路，包括二極管D3，電阻R5、R6和三極管N3；(4)放大“-A”相脈沖的放大電路，包括二極管D4，電阻R7、R8和三極管N4；(5)放大“-B”相脈沖的放大電路，包括二極管D5，電阻R9、R10和三極管N5；(6)放大“-C”相脈沖的放大電路，包括二極管D6，電阻R11、R12和三極管N6。
上述所說的可控硅功率電路包括(1)三相交流回路中的A相的兩個(gè)可控硅“+A”和“-A”；(2)三相交流回路中的B相的兩個(gè)可控硅“+B”和“-B”；(3)三相交流回路中的C相的兩個(gè)可控硅“+C”和“-C”；它們的控制脈沖來自脈沖放大電路。
上述所說的模擬信號(hào)輸出電路包括對(duì)計(jì)算機(jī)輸出后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的由U50構(gòu)成的D/A變換器，其數(shù)據(jù)線D0～D11與計(jì)算機(jī)的由U13、U14構(gòu)成的數(shù)據(jù)鎖存器相連接。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于它不僅實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)綜合的非線性控制，而且采用了最新的單片機(jī)控制技術(shù)，減少了因?yàn)閯?lì)磁系統(tǒng)振動(dòng)和調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)而引起的運(yùn)行事故，使整個(gè)綜合控制系統(tǒng)既有很好的調(diào)節(jié)性能又具有很高的可靠性，是目前應(yīng)用的發(fā)電機(jī)綜合控制裝置的理想更換產(chǎn)品。


附圖1為本發(fā)明所涉一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置的整體電路框圖。
附圖2為圖1中信號(hào)采集電路結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為圖1中數(shù)據(jù)處理電路結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4為圖1中脈沖放大電路結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5為圖1中可控硅功率電路結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖6為圖1中模擬信號(hào)輸出電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置(見圖1)，其特征在于它是由信號(hào)采集電路、數(shù)據(jù)處理電路、脈沖放大電路、可控硅功率電路和模擬信號(hào)輸出電路所組成，所說的信號(hào)采集電路的輸入端連接外接變送器，其輸出端連接數(shù)據(jù)處理電路的輸入端，數(shù)據(jù)處理電路的輸出端分別連接脈沖放大電路和模擬信號(hào)輸出電路，脈沖放大電路的輸出端連接可控硅功率電路，可控硅功率電路的輸出端連接發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組輸入端，模擬信號(hào)輸出電路的輸出端連接發(fā)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)輸入端。
上述所說的信號(hào)采集電路(見圖2)包括(1)對(duì)外部變送器傳過來的發(fā)電機(jī)的電壓信號(hào)、功率信號(hào)和頻率信號(hào)進(jìn)行濾波的由R19、R17、C37構(gòu)成的RC濾波單元；(2)對(duì)濾波后的電壓信號(hào)、功率信號(hào)和頻率信號(hào)進(jìn)行分時(shí)切換的由U21構(gòu)成的多路開關(guān)；(3)對(duì)多路開關(guān)輸出后的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D變換器，其數(shù)據(jù)線D4～D15端與計(jì)算機(jī)的由U13、U14構(gòu)成的數(shù)據(jù)鎖存器相連接。
該電路工作過程為信號(hào)采集電路中由外部變送器傳過來的發(fā)電機(jī)的模擬電壓信號(hào)(V)和模擬功率信號(hào)(P)經(jīng)RC濾波單元R19、C39和R17、C37濾除干擾信號(hào)之后，送給多路開關(guān)U21(AD7506)。U21根據(jù)單片機(jī)發(fā)送來的控制信號(hào)(P1.0，P1.1)選擇模擬電壓信號(hào)或模擬功率信號(hào)分時(shí)輸出。U21輸出的信號(hào)送給A/D轉(zhuǎn)換器U11(AD574A)，U11把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在單片機(jī)的請(qǐng)求信號(hào)RD到來時(shí)，把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給數(shù)據(jù)鎖存器U13(74LS373)和U14(74LS373)。
上述所說的數(shù)據(jù)處理電路(見圖3)包括(1)由U13、U14構(gòu)成的接收A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鎖存器；(2)內(nèi)部帶有程序存貯器的單片機(jī)；(3)給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的由電容C22、C21和晶振體XTAL1構(gòu)成的晶振電路。
該電路工作過程為數(shù)據(jù)處理電路中的數(shù)據(jù)鎖存器U13(74LS373)和U14(74LS373)接收A/D轉(zhuǎn)換器U11(AD574A)送來的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)傳給16位單片機(jī)U28(8096)，單片機(jī)U28把這些實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)代入非線性的控制公式中進(jìn)行計(jì)算，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制脈沖，從6個(gè)高速輸出口中輸出6個(gè)脈沖(+AA、+BB、+CC、-AA、-BB、-CC)。
上述所說的脈沖放大電路(見圖4)包括
(1)放大“+A”相脈沖的放大電路，包括二極管D1，電阻R1、R2和三極管N1；(2)放大“+B”相脈沖的放大電路，包括二極管D2，電阻R3、R4和三極管N2；(3)放大“+C”相脈沖的放大電路，包括二極管D3，電阻R5、R6和三極管N3；(4)放大“-A”相脈沖的放大電路，包括二極管D4，電阻R7、R8和三極管N4；(5)放大“-B”相脈沖的放大電路，包括二極管D5，電阻R9、R10和三極管N5；(6)放大“-C”相脈沖的放大電路，包括二極管D6，電阻R11、R12和三極管N6。
該電路工作過程為該脈沖放大電路把單片機(jī)輸出的6個(gè)脈沖(+AA、+BB、+CC、-AA、-BB、-CC)進(jìn)行放大，以便可靠地觸發(fā)后面的可控硅功率單元。電阻R2、R3、R5、R7和R11分別接+12伏的電源，為三極管N1、N2、N3、N4、N5和N6的電路提供導(dǎo)通的電能，從而使輸出的6個(gè)脈沖(+A、+B、+C、-A、-B、-C)得到放大，二極管D1、D2、D3、D4、D5和D6的作用是防止脈沖反向輸入，避免干擾單片機(jī)的正常工作。
上述所說的可控硅功率電路(見圖5)包括(1)三相交流回路中的A相的兩個(gè)可控硅“+A”和“-A”；(2)三相交流回路中的B相的兩個(gè)可控硅“+B”和“-B”；(3)三相交流回路中的C相的兩個(gè)可控硅“+C”和“-C”。
該電路工作過程為可控硅功率電路中，該電路共有6個(gè)可控硅+A、+B、+C、-A、-B和-C，其輸入是三相交流電(380伏)，6個(gè)可控硅按照一定的時(shí)序接收來自脈沖放大電路的信號(hào)。其輸出是直流信號(hào)，可直接提供給發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。
上述所說的模擬信號(hào)輸出電路(見圖6)包括對(duì)計(jì)算機(jī)輸出后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的由U50構(gòu)成的D/A變換器，其數(shù)據(jù)線D0～D11與計(jì)算機(jī)的由U13、U14構(gòu)成的數(shù)據(jù)鎖存器相連接。
該電路工作過程為在模擬信號(hào)輸出電路中，該電路把單片機(jī)傳過來的數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)，并通過第14號(hào)管腳輸出給發(fā)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)，達(dá)到控制發(fā)電機(jī)的汽門目的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置，其特征在于它是由信號(hào)采集電路、數(shù)據(jù)處理電路、脈沖放大電路、可控硅功率電路和模擬信號(hào)輸出電路所組成，所說的信號(hào)采集電路的輸入端連接外接變送器，其輸出端連接數(shù)據(jù)處理電路的輸入端，數(shù)據(jù)處理電路的輸出端分別連接脈沖放大電路和模擬信號(hào)輸出電路，脈沖放大電路的輸出端連接可控硅功率電路，可控硅功率電路的輸出端連接發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組輸入端，模擬信號(hào)輸出電路的輸出端連接發(fā)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置，其特征在于所說的信號(hào)采集電路包括(1)對(duì)外部變送器傳過來的發(fā)電機(jī)的電壓信號(hào)、功率信號(hào)和頻率信號(hào)進(jìn)行濾波的由R19、R17、C37構(gòu)成的RC濾波單元；(2)對(duì)濾波后的電壓信號(hào)、功率信號(hào)和頻率信號(hào)進(jìn)行分時(shí)切換的由U21構(gòu)成的多路開關(guān)；(3)對(duì)多路開關(guān)輸出后的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D變換器，其數(shù)據(jù)線D4～D15端與計(jì)算機(jī)的由U13、U14構(gòu)成的數(shù)據(jù)鎖存器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置，其特征在于所說的數(shù)據(jù)處理電路包括(1)由U13、U14構(gòu)成的接收A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鎖存器；(2)內(nèi)部帶有程序存貯器的單片機(jī)；(3)給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的由電容C22、C21和晶振體XTAL1構(gòu)成的晶振電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置，其特征在于所說的脈沖放大電路包括(1)放大“+A”相脈沖的放大電路，包括二極管D1，電阻R1、R2和三極管N1；(2)放大“+B”相脈沖的放大電路，包括二極管D2，電阻R3、R4和三極管N2；(3)放大“+C”相脈沖的放大電路，包括二極管D3，電阻R5、R6和三極管N3；(4)放大“-A”相脈沖的放大電路，包括二極管D4，電阻R7、R8和三極管N4；(5)放大“-B”相脈沖的放大電路，包括二極管D5，電阻R9、R10和三極管N5；(6)放大“-C”相脈沖的放大電路，包括二極管D6，電阻R11、R12和三極管N6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置，其特征在于所說的可控硅功率電路包括(1)三相交流回路中的A相的兩個(gè)可控硅“+A”和“-A”；(2)三相交流回路中的B相的兩個(gè)可控硅“+B”和“-B”；(3)三相交流回路中的C相的兩個(gè)可控硅“+C”和“-C”；它們的控制脈沖來自脈沖放大電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置，其特征在于所說的模擬信號(hào)輸出電路包括對(duì)計(jì)算機(jī)輸出后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的由U50構(gòu)成的D/A變換器，其數(shù)據(jù)線D0～D11與計(jì)算機(jī)的由U13、U14構(gòu)成的數(shù)據(jù)鎖存器相連接。
全文摘要
一種發(fā)電機(jī)綜合非線性控制裝置，它是由信號(hào)采集電路、數(shù)據(jù)處理電路、脈沖放大電路、可控硅功率電路和模擬信號(hào)輸出電路所組成，所說的信號(hào)采集電路的輸入端連接外接變送器，其輸出端連接數(shù)據(jù)處理電路的輸入端，數(shù)據(jù)處理電路的輸出端分別連接脈沖放大電路和模擬信號(hào)輸出電路，脈沖放大電路的輸出端連接可控硅功率電路，可控硅功率電路的輸出端連接發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組輸入端，模擬信號(hào)輸出電路的輸出端連接發(fā)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)輸入端。本發(fā)明的技術(shù)效果它實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)綜合的非線性控制，減少了因?yàn)閯?lì)磁系統(tǒng)振動(dòng)和調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)而引起的運(yùn)行事故，使整個(gè)綜合控制系統(tǒng)具有很好的調(diào)節(jié)性能和可靠性，是目前應(yīng)用的發(fā)電機(jī)綜合控制裝置的理想更換產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H02P9/04GK1457143SQ03120909
公開日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月25日
發(fā)明者周雪松, 馬幼捷 申請(qǐng)人:天津理工學(xué)院