專利名稱：數(shù)字式發(fā)電機(jī)組調(diào)速調(diào)壓控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種數(shù)字式調(diào)速調(diào)壓控制裝置，它屬于一種動(dòng)力裝置的調(diào)速調(diào)壓裝置，特別是一種大功率用于天然氣發(fā)電機(jī)組和柴油發(fā)電機(jī)組的數(shù)字式調(diào)速調(diào)壓控制裝置。
目前，國(guó)內(nèi)外所使用的大功率的柴油發(fā)電機(jī)組和天然氣發(fā)電機(jī)組的調(diào)速方式有三種方式。即人工手動(dòng)調(diào)速方式、機(jī)械調(diào)速方式和電子調(diào)速方式。人工手動(dòng)調(diào)速方式和機(jī)械調(diào)速方式都存在有勞動(dòng)強(qiáng)度高和準(zhǔn)確性低等缺點(diǎn)。而目前所使用的電子調(diào)速方式，由于數(shù)字化程度低，結(jié)構(gòu)不合理、穩(wěn)定性差、準(zhǔn)確度較低，并且調(diào)速和調(diào)壓是兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，因此也處于較落后的一種方式。國(guó)外TECH POWER CONTROLS CO，簡(jiǎn)稱TPC公司所設(shè)計(jì)的用于調(diào)速調(diào)壓的控制裝置是屬于數(shù)字式調(diào)速調(diào)壓控制裝置，但是該公司所設(shè)計(jì)的調(diào)速調(diào)壓控制裝置中的發(fā)電機(jī)控制模塊只能對(duì)電/液型發(fā)動(dòng)機(jī)的執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)速調(diào)壓控制，而對(duì)電/電型執(zhí)行器則無(wú)能為力。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種集調(diào)速調(diào)壓于一體的，并且可應(yīng)用于控制電/電型執(zhí)行器的發(fā)動(dòng)機(jī)，具有監(jiān)測(cè)、自我診斷、保護(hù)報(bào)警和動(dòng)態(tài)有功無(wú)功負(fù)荷均衡能力的數(shù)字式發(fā)電機(jī)組調(diào)速調(diào)壓裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)字式發(fā)電機(jī)組調(diào)速調(diào)壓控制裝置，它是由裝置殼體1、設(shè)于裝置殼體1外表面上的指示表19、18、17、16、15、設(shè)于裝置殼體外部的固定板3、發(fā)電機(jī)組控制模塊面板8及置于裝置殼體內(nèi)部的控制裝置組成，其特征在于所述的控制裝置由電源29、電池組30、EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板24、與所述的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板24相聯(lián)接的變壓器PT1、CPT1和電流互感器21組成；
其中電源為一個(gè)交直流兩用型與發(fā)電機(jī)母線聯(lián)接，也可用電池組30供電，所述的電源分別與EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板24聯(lián)接，為所述的控制裝置提供電源；所述的EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27為一封裝體，且設(shè)有一塊面板8；所述的面板8依靠折邊2嵌于裝置殼體1的外表面上；且在所述的面板8上設(shè)有指示燈4、開關(guān)5、按鈕11、6、顯示器9、13和調(diào)節(jié)按鈕10、12以及選擇旋鈕14；所述的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板24由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板25和數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換接口板28組成，它用于將電流信號(hào)和電壓信號(hào)轉(zhuǎn)送給發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行器23和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。
所述的控制裝置的具體電路聯(lián)接方式是EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27的端子TA11、12與用于為該所述模塊提供發(fā)動(dòng)機(jī)的速度信號(hào)的測(cè)速傳感器22聯(lián)接；再由EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊的端子TA17、18與用于比較、放大、調(diào)制從EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27所傳來(lái)的信號(hào)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板聯(lián)接，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)電路；用于將發(fā)電機(jī)輸出的三相電壓降壓的變壓器D與EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27的端子TD12、9、13聯(lián)接；且通過EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27的端子TA1、15與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板24中的數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換接口板聯(lián)接，構(gòu)成回路用于控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)電源，由電流互感器21聯(lián)接動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板24中的數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換板的端子TB31、2、3，再與EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊端子TA19、20聯(lián)接，用于功率指示和功率限制。
本實(shí)用新型可準(zhǔn)確地控制發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和電壓，并對(duì)機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控、監(jiān)測(cè)、保護(hù)，且具有自我診斷和動(dòng)態(tài)有功無(wú)功負(fù)荷分配的能力。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、全數(shù)字化、成本較低，性能可靠，調(diào)速平滑，可廣泛地應(yīng)用于對(duì)大功率天然氣發(fā)電機(jī)組和柴油發(fā)電機(jī)組的調(diào)壓、調(diào)速。
附

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖附圖2為本實(shí)用新型的平面布置圖附圖3為本實(shí)用新型的電路圖附圖4為本實(shí)用新型的EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊邏輯圖附圖5為本實(shí)用新型的速度控制調(diào)節(jié)邏輯圖
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型所采用的主要部件EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27是美國(guó)TECHPOWER CONTROLS CO的成熟技術(shù)，它可以精確控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)的電壓，并具有保護(hù)電路和有功功率、無(wú)功功率、頻率、電壓、電流等監(jiān)測(cè)功能。為了方便對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行觀察、調(diào)節(jié)，將EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27，通過其面板8上的折邊2用螺釘與控制裝置殼體1的外表面固定在一起，并將電壓表19、頻率表18、有功表17、無(wú)功表16、電流表15設(shè)在裝置殼體1的外表面上。本實(shí)用新型的自我診斷的類別可以用自我診斷類別選擇旋鈕14進(jìn)行選擇，這一選擇可通過自我診斷顯示器13顯示在EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27的面板8上。在EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27的面板8上還設(shè)有執(zhí)行器電流顯示器，可顯示執(zhí)行器的毫安MA信號(hào)，以便監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)滑耗的燃料。在EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27的面板8上還設(shè)有開關(guān)、閉合指示燈4、三位選擇開關(guān)5、報(bào)警復(fù)位按鈕6和發(fā)動(dòng)機(jī)啟停按鈕11，三位選擇開關(guān)5可以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；調(diào)速按鈕10和調(diào)壓按鈕12可以按要求啟動(dòng)本實(shí)用新型的工作狀態(tài)。當(dāng)聯(lián)接在執(zhí)行器23上的測(cè)速傳感器22或來(lái)自發(fā)電機(jī)電流、電壓的反饋信號(hào)被傳輸?shù)紼G-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27時(shí)，EG-2控制模塊將給出一個(gè)0-200mA的信號(hào)用于速度控制，一個(gè)0-5VDC的信號(hào)用于電壓控制。
所述的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板24是由兩部分構(gòu)成，如圖2和圖3中所示一部分是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板25、另一部分是數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換接口板28；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板25和數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換接口板28附圖5給出了該接口板的控制邏輯圖。
下面描述調(diào)速的信號(hào)處理工作
如圖3所示由測(cè)速傳感器22傳來(lái)的測(cè)速信號(hào)由EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27的接線端子TA的11、12引入，在EG-2模塊27中放大，并與給定速度進(jìn)行比較后，經(jīng)EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊的TA17、18端子輸出0-200mA直流控制信號(hào)給伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板25的TB1的7、8端子，即調(diào)速處理器，此處理器將信號(hào)作為速度控制的給定信號(hào)經(jīng)AD102隔離放大器和87C752 8位12MHz微處理器變?yōu)?-5V控制信號(hào)去控制燃料閥的開啟；同時(shí)伺服電機(jī)的位移負(fù)反饋和伺服電機(jī)的電流反饋信號(hào)與速度控制的給定信號(hào)比較輸至該微處理器后，經(jīng)PWM脈寬調(diào)制器、控制IGBT大功率晶閘管的觸發(fā)角，從而達(dá)到調(diào)節(jié)控制伺服電機(jī)的電流的目的，以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速。在EG-2模塊的面板8上的三位選擇開關(guān)5，三位選擇開關(guān)5用于選擇發(fā)電機(jī)的“停機(jī)——怠速——運(yùn)行”三種狀態(tài)。
電壓調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電壓反饋信號(hào)經(jīng)變壓器PT1和CPT1降壓后輸出至EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊的TD端子9、12、13，經(jīng)放大并與給定電壓值進(jìn)行比較，然后輸出0-5VDC信號(hào)去數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換接口的TA1、2、3、4、5端子，即調(diào)壓處理器，此電壓控制信號(hào)經(jīng)數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換接口板中的微處理器調(diào)制后去控制整流橋的觸發(fā)角，從而達(dá)到調(diào)整發(fā)電機(jī)勵(lì)磁來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的。
簡(jiǎn)述本實(shí)用新型的操作和運(yùn)行停機(jī)——怠速將三位選擇開關(guān)由“停機(jī)”旋轉(zhuǎn)至“怠速”位置，表明發(fā)動(dòng)機(jī)要啟動(dòng)，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27就開始從測(cè)速傳感器22感知脈沖，且電池組30將提供電源29，然后EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27將給出速度處理器信號(hào)，調(diào)節(jié)執(zhí)行器位置，以使發(fā)動(dòng)機(jī)建立“怠速”。此時(shí)電壓表19上將顯示出電壓，電池組30將由供電轉(zhuǎn)變?yōu)槌潆姞顟B(tài)。
怠速——運(yùn)行將開關(guān)5轉(zhuǎn)到“運(yùn)行”狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行器23將使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由“怠速”平滑地上升到額定速度并建立額定電壓600VAC，時(shí)間為8秒，此時(shí)可調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)按鈕10將速度調(diào)整為準(zhǔn)確值，頻率表18將給出指示。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓也在增加，當(dāng)電壓達(dá)到85％額定電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)組主開關(guān)允許閉合的信號(hào)將給出，開關(guān)閉合指示燈4顯示。一旦開關(guān)閉合，EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊就與其它EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊的有功KW和無(wú)功信號(hào)KVA進(jìn)行比較，并校正自身的速度信號(hào)和勵(lì)磁信號(hào)，以便與其他的在線的EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊27相配。
運(yùn)行——怠速當(dāng)三位選擇開關(guān)5由“運(yùn)行”轉(zhuǎn)到“怠速”時(shí)，將載荷從發(fā)電機(jī)組上卸載，開關(guān)斷開，然后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速將下降至“怠速”時(shí)的轉(zhuǎn)速，電壓也降至“怠速”時(shí)的電壓。
怠速——停機(jī)當(dāng)三位選擇開關(guān)5由“怠速”轉(zhuǎn)到“停機(jī)”時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將緩慢降至零。電池電源將自動(dòng)切斷。
本實(shí)用新型中的調(diào)速微處理器和調(diào)壓微處理器，皆是可搽寫的EPROM，其程序是預(yù)先設(shè)計(jì)好的，并用芯片燒錄器寫入固化。
如圖2、圖3所示圖2中的26為標(biāo)定板，標(biāo)定板26與EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊是一個(gè)整體設(shè)計(jì)，它屬于EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊的一部分。在圖3的電路圖中EB2為標(biāo)定板。
下面對(duì)圖3電路圖中的部分字母符號(hào)進(jìn)行解釋CT為電流互感器；PT為500VA變壓器；CPT為50VA變壓器；C為發(fā)電機(jī)；D為永磁發(fā)電機(jī)；F為保險(xiǎn)管；CB為開關(guān)；TA、TB、TC、TD為端子組名；CR為控制繼電器；EM為電路板；M為指示表，其中M1為無(wú)功表，M2為有功表，M3為電壓表。
EB1EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊；EB3數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換接口。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式發(fā)電機(jī)組調(diào)速調(diào)壓控制裝置，它是由裝置殼體(1)、設(shè)于裝置殼體(1)外表面上的指示表(19、18、17、16、15)、設(shè)于裝置殼體外部的固定板(3)、發(fā)電機(jī)組控制模塊面板(8)及置于裝置殼體內(nèi)部的控制裝置組成，其特征在于所述的控制裝置由電源(29)、電池組(30)、EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊(27)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板(24)、與所述的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板(24)相聯(lián)接的變壓器PT1、CPT1和電流互感器(21)組成。其中電源為一個(gè)交直流兩用型與發(fā)電機(jī)母線聯(lián)接，也可用電池組(30)供電，所述的電源分別與EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊(27)和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板(24)聯(lián)接，為所述的控制裝置提供電源；所述的EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊(27)為一封裝體，且設(shè)有一塊面板(8)；所述的面板(8)依靠折邊(2)嵌于裝置殼體(1)的外表面上；且在所述的面板(8)上設(shè)有指示燈(4)、開關(guān)(5)、按鈕(11、6)、顯示器(9、13)和調(diào)節(jié)按鈕(10、12)以及選擇旋鈕(14)；所述的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板(24)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板(25)和數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換接口板(28)組成，它用于將電流信號(hào)和電壓信號(hào)轉(zhuǎn)送給發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行器(23)和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式發(fā)電機(jī)組調(diào)速調(diào)壓控制裝置，其特征在于所述的控制裝置的具體電路聯(lián)接方式是EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊(27)的端子(TA11、12)與用于為該所述模塊提供發(fā)動(dòng)機(jī)的速度信號(hào)的測(cè)速傳感器(22)聯(lián)接；再由EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊的端子(TA17、18)與用于比較、放大、調(diào)制從EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊(27)所傳來(lái)的信號(hào)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板聯(lián)接，構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)電路；用于將發(fā)電機(jī)輸出的三相電壓降壓的變壓器(D)與EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊(27)的端子(TD12、9、13)聯(lián)接；且通過EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊(27)的端子(TA1、15)與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板(24)中的數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換接口板聯(lián)接，構(gòu)成回路用于控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)電源由電流互感器(21)聯(lián)接動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板(24)中的數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換板的端子(TB31、2、3)，再與EG-2發(fā)電機(jī)組控制模塊端子(TA19、20)聯(lián)接，用于功率指示和功率限制。
專利摘要一種數(shù)字式發(fā)電機(jī)組調(diào)速調(diào)壓控制裝置,它屬于一種動(dòng)力裝置的調(diào)速調(diào)壓裝置,它是由裝置殼體、殼體表面的顯示表和殼體內(nèi)部的控制裝置組成,其特征在于所述的控制裝置由電源、EG－2發(fā)電機(jī)組控制模塊、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板、變壓器和電源互感器組成,動(dòng)力驅(qū)動(dòng)接口板由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板和數(shù)字勵(lì)磁與電流轉(zhuǎn)換接口板組成。本實(shí)用新型可精確地控制發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和電壓,并對(duì)機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控、監(jiān)測(cè)、保護(hù)自我診斷等。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、全數(shù)字化、調(diào)速平滑。
文檔編號(hào)H02P9/26GK2394378SQ9924614
公開日2000年8月30日 申請(qǐng)日期1999年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月8日
發(fā)明者劉強(qiáng), 劉永紅, 張寶成 申請(qǐng)人:蘭州鮑威爾石油機(jī)械動(dòng)力控制有限公司