專利名稱：數(shù)字式發(fā)電機組調(diào)速調(diào)壓控制裝置的制作方法
技術領域：
一種數(shù)字式調(diào)速調(diào)壓控制裝置，它屬于一種動力裝置的調(diào)速調(diào)壓裝置，特別是一種大功率用于天然氣發(fā)電機組和柴油發(fā)電機組的數(shù)字式調(diào)速調(diào)壓控制裝置。
目前，國內(nèi)外所使用的大功率的柴油發(fā)電機組和天然氣發(fā)電機組的調(diào)速方式有三種方式。即人工手動調(diào)速方式、機械調(diào)速方式和電子調(diào)速方式。人工手動調(diào)速方式和機械調(diào)速方式都存在有勞動強度高和準確性低等缺點。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、準確度較低，并且調(diào)速和調(diào)壓是兩個獨立的機構(gòu)，因此也處于較落后的一種方式。國外TECH POWER CONTROLS CO，簡稱TPC公司所設計的用于調(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，但是該公司所設計的調(diào)速調(diào)壓控制裝置中的發(fā)電機控制模塊只能對電/液型發(fā)動機的執(zhí)行器進行調(diào)速調(diào)壓控制，而對電/電型執(zhí)行器則無能為力。
本實用新型的目的在于提供一種集調(diào)速調(diào)壓于一體的，并且可應用于控制電/電型執(zhí)行器的發(fā)動機，具有監(jiān)測、自我診斷、保護報警和動態(tài)有功無功負荷均衡能力的數(shù)字式發(fā)電機組調(diào)速調(diào)壓裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種數(shù)字式發(fā)電機組調(diào)速調(diào)壓控制裝置，它是由裝置殼體1、設于裝置殼體1外表面上的指示表19、18、17、16、15、設于裝置殼體外部的固定板3、發(fā)電機組控制模塊面板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)電機組控制模塊27、動力驅(qū)動接口板24、與所述的動力驅(qū)動接口板24相聯(lián)接的變壓器PT1、CPT1和電流互感器21組成；
其中電源為一個交直流兩用型與發(fā)電機母線聯(lián)接，也可用電池組30供電，所述的電源分別與EG-2發(fā)電機組控制模塊27和動力驅(qū)動接口板24聯(lián)接，為所述的控制裝置提供電源；所述的EG-2發(fā)電機組控制模塊27為一封裝體，且設有一塊面板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上設有指示燈4、開關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；所述的動力驅(qū)動接口板24由伺服電機驅(qū)動控制板25和數(shù)字勵磁與電流轉(zhuǎn)換接口板28組成，它用于將電流信號和電壓信號轉(zhuǎn)送給發(fā)動機執(zhí)行器23和發(fā)電機勵磁。
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)動機的速度信號的測速傳感器22聯(lián)接；再由EG-2發(fā)電機組控制模塊的端子TA17、18與用于比較、放大、調(diào)制從EG-2發(fā)電機組控制模塊27所傳來的信號的伺服電機驅(qū)動控制板聯(lián)接，構(gòu)成一個閉環(huán)電路；用于將發(fā)電機輸出的三相電壓降壓的變壓器D與EG-2發(fā)電機組控制模塊27的端子TD12、9、13聯(lián)接；且通過EG-2發(fā)電機組控制模塊27的端子TA1、15與動力驅(qū)動接口板24中的數(shù)字勵磁與電流轉(zhuǎn)換接口板聯(lián)接，構(gòu)成回路用于控制勵磁調(diào)節(jié)電源，由電流互感器21聯(lián)接動力驅(qū)動接口板24中的數(shù)字勵磁與電流轉(zhuǎn)換板的端子TB31、2、3，再與EG-2發(fā)電機組控制模塊端子TA19、20聯(lián)接，用于功率指示和功率限制。
本實用新型可準確地控制發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和電壓，并對機組進行監(jiān)控、監(jiān)測、保護，且具有自我診斷和動態(tài)有功無功負荷分配的能力。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、全數(shù)字化、成本較低，性能可靠，調(diào)速平滑，可廣泛地應用于對大功率天然氣發(fā)電機組和柴油發(fā)電機組的調(diào)壓、調(diào)速。
附

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖附圖2為本實用新型的平面布置圖附圖3為本實用新型的電路圖附圖4為本實用新型的EG-2發(fā)電機組控制模塊邏輯圖附圖5為本實用新型的速度控制調(diào)節(jié)邏輯圖
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的實施進行進一步說明本實用新型所采用的主要部件EG-2發(fā)電機組控制模塊27是美國TECHPOWER CONTROLS CO的成熟技術，它可以精確控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、發(fā)電機的電壓，并具有保護電路和有功功率、無功功率、頻率、電壓、電流等監(jiān)測功能。為了方便對各種參數(shù)進行觀察、調(diào)節(jié)，將EG-2發(fā)電機組控制模塊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、無功表16、電流表15設在裝置殼體1的外表面上。本實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)電機組控制模塊27的面板8上。在EG-2發(fā)電機組控制模塊27的面板8上還設有執(zhí)行器電流顯示器，可顯示執(zhí)行器的毫安MA信號，以便監(jiān)測發(fā)動機滑耗的燃料。在EG-2發(fā)電機組控制模塊27的面板8上還設有開關、閉合指示燈4、三位選擇開關5、報警復位按鈕6和發(fā)動機啟停按鈕11，三位選擇開關5可以啟動發(fā)動機；調(diào)速按鈕10和調(diào)壓按鈕12可以按要求啟動本實用新型的工作狀態(tài)。當聯(lián)接在執(zhí)行器23上的測速傳感器22或來自發(fā)電機電流、電壓的反饋信號被傳輸?shù)紼G-2發(fā)電機組控制模塊27時，EG-2控制模塊將給出一個0-200mA的信號用于速度控制，一個0-5VDC的信號用于電壓控制。
所述的動力驅(qū)動接口板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驅(qū)動控制板25、另一部分是數(shù)字勵磁與電流轉(zhuǎn)換接口板28；伺服電機驅(qū)動控制板25和數(shù)字勵磁與電流轉(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)速的信號處理工作
如圖3所示由測速傳感器22傳來的測速信號由EG-2發(fā)電機組控制模塊27的接線端子TA的11、12引入，在EG-2模塊27中放大，并與給定速度進行比較后，經(jīng)EG-2發(fā)電機組控制模塊的TA17、18端子輸出0-200mA直流控制信號給伺服電動機驅(qū)動控制板25的TB1的7、8端子，即調(diào)速處理器，此處理器將信號作為速度控制的給定信號經(jīng)AD102隔離放大器和87C752 8位12MHz微處理器變?yōu)?-5V控制信號去控制燃料閥的開啟；同時伺服電機的位移負反饋和伺服電機的電流反饋信號與速度控制的給定信號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，從而達到調(diào)節(jié)控制伺服電機的電流的目的，以實現(xiàn)精確調(diào)速。在EG-2模塊的面板8上的三位選擇開關5，三位選擇開關5用于選擇發(fā)電機的“停機——怠速——運行”三種狀態(tài)。
電壓調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁來實現(xiàn)的。電壓反饋信號經(jīng)變壓器PT1和CPT1降壓后輸出至EG-2發(fā)電機組控制模塊的TD端子9、12、13，經(jīng)放大并與給定電壓值進行比較，然后輸出0-5VDC信號去數(shù)字勵磁與電流轉(zhuǎn)換接口的TA1、2、3、4、5端子，即調(diào)壓處理器，此電壓控制信號經(jīng)數(shù)字勵磁與電流轉(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，從而達到調(diào)整發(fā)電機勵磁來實現(xiàn)調(diào)壓的目的。
簡述本實用新型的操作和運行停機——怠速將三位選擇開關由“停機”旋轉(zhuǎn)至“怠速”位置，表明發(fā)動機要啟動，一旦發(fā)動機啟動，EG-2發(fā)電機組控制模塊27就開始從測速傳感器22感知脈沖，且電池組30將提供電源29，然后EG-2發(fā)電機組控制模塊27將給出速度處理器信號，調(diào)節(jié)執(zhí)行器位置，以使發(fā)動機建立“怠速”。此時電壓表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——運行將開關5轉(zhuǎn)到“運行”狀態(tài)時，執(zhí)行器23將使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速由“怠速”平滑地上升到額定速度并建立額定電壓600VAC，時間為8秒，此時可調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)按鈕10將速度調(diào)整為準確值，頻率表18將給出指示。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加時，發(fā)電機電壓也在增加，當電壓達到85％額定電壓時，發(fā)電機組主開關允許閉合的信號將給出，開關閉合指示燈4顯示。一旦開關閉合，EG-2發(fā)電機組控制模塊就與其它EG-2發(fā)電機組控制模塊的有功KW和無功信號KVA進行比較，并校正自身的速度信號和勵磁信號，以便與其他的在線的EG-2發(fā)電機組控制模塊27相配。
運行——怠速當三位選擇開關5由“運行”轉(zhuǎn)到“怠速”時，將載荷從發(fā)電機組上卸載，開關斷開，然后發(fā)電機轉(zhuǎn)速將下降至“怠速”時的轉(zhuǎn)速，電壓也降至“怠速”時的電壓。
怠速——停機當三位選擇開關5由“怠速”轉(zhuǎn)到“停機”時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速將緩慢降至零。電池電源將自動切斷。
本實用新型中的調(diào)速微處理器和調(diào)壓微處理器，皆是可搽寫的EPROM，其程序是預先設計好的，并用芯片燒錄器寫入固化。
如圖2、圖3所示圖2中的26為標定板，標定板26與EG-2發(fā)電機組控制模塊是一個整體設計，它屬于EG-2發(fā)電機組控制模塊的一部分。在圖3的電路圖中EB2為標定板。
下面對圖3電路圖中的部分字母符號進行解釋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；D為永磁發(fā)電機；F為保險管；CB為開關；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為無功表，M2為有功表，M3為電壓表。
EB1EG-2發(fā)電機組控制模塊；EB3數(shù)字勵磁與電流轉(zhuǎn)換接口。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式發(fā)電機組調(diào)速調(diào)壓控制裝置，它是由裝置殼體(1)、設于裝置殼體(1)外表面上的指示表(19、18、17、16、15)、設于裝置殼體外部的固定板(3)、發(fā)電機組控制模塊面板(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)電機組控制模塊(27)、動力驅(qū)動接口板(24)、與所述的動力驅(qū)動接口板(24)相聯(lián)接的變壓器PT1、CPT1和電流互感器(21)組成。其中電源為一個交直流兩用型與發(fā)電機母線聯(lián)接，也可用電池組(30)供電，所述的電源分別與EG-2發(fā)電機組控制模塊(27)和動力驅(qū)動接口板(24)聯(lián)接，為所述的控制裝置提供電源；所述的EG-2發(fā)電機組控制模塊(27)為一封裝體，且設有一塊面板(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)上設有指示燈(4)、開關(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)；所述的動力驅(qū)動接口板(24)由伺服電機驅(qū)動控制板(25)和數(shù)字勵磁與電流轉(zhuǎn)換接口板(28)組成，它用于將電流信號和電壓信號轉(zhuǎn)送給發(fā)動機執(zhí)行器(23)和發(fā)電機勵磁。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式發(fā)電機組調(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)動機的速度信號的測速傳感器(22)聯(lián)接；再由EG-2發(fā)電機組控制模塊的端子(TA17、18)與用于比較、放大、調(diào)制從EG-2發(fā)電機組控制模塊(27)所傳來的信號的伺服電機驅(qū)動控制板聯(lián)接，構(gòu)成一個閉環(huán)電路；用于將發(fā)電機輸出的三相電壓降壓的變壓器(D)與EG-2發(fā)電機組控制模塊(27)的端子(TD12、9、13)聯(lián)接；且通過EG-2發(fā)電機組控制模塊(27)的端子(TA1、15)與動力驅(qū)動接口板(24)中的數(shù)字勵磁與電流轉(zhuǎn)換接口板聯(lián)接，構(gòu)成回路用于控制勵磁調(diào)節(jié)電源由電流互感器(21)聯(lián)接動力驅(qū)動接口板(24)中的數(shù)字勵磁與電流轉(zhuǎn)換板的端子(TB31、2、3)，再與EG-2發(fā)電機組控制模塊端子(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)電機組調(diào)速調(diào)壓控制裝置,它屬于一種動力裝置的調(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)電機組控制模塊、動力驅(qū)動接口板、變壓器和電源互感器組成,動力驅(qū)動接口板由伺服電機驅(qū)動控制板和數(shù)字勵磁與電流轉(zhuǎn)換接口板組成。本實用新型可精確地控制發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和電壓,并對機組進行監(jiān)控、監(jiān)測、保護自我診斷等。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、全數(shù)字化、調(diào)速平滑。
文檔編號H02P9/26GK2394378SQ9924614
公開日2000年8月30日 申請日期1999年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月8日
發(fā)明者劉強, 劉永紅, 張寶成 申請人:蘭州鮑威爾石油機械動力控制有限公司