全数字水轮机电控调速器制造技术

一种全数字水轮机电控调速器，用于控制三相同步发电机，包括有用于控制和调节三相负载电流的电子调速部分，所述的三相同步发电机发出的三相电通过电压互感器连接电子调速部分，所述的三相同步发电机发出的三相电还依次通过断路器及与三相同步发电机三相相对应的三个可控硅的触发端与电子调速部分相连，所述的三相同步发电机发出的三相电还依次通过断路器、与三相同步发电机三相相对应的三个可控硅以及电流采集传感器与电子调速部分相连。本实用新型专利技术将励磁系统的控制思想巧妙地移植到电子调速器上，电路简单。而且由于取消了机械结构，调节性能优异，甩负荷时响应速度快；纯数字移相触发，控制电路直接输出触发脉冲，经放大驱动电路后作用于脉冲变压器；取代了传统模拟移相电路，性能优越，可靠性高；高可靠电源系统，交直流双电源供电，大大提高电源的可靠性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种水轮机的控制，特别是涉及一种调节性能优异，甩负荷时响 应速度快的全数字水轮机电控调速器。
技术介绍
调速系统作为水电站主要的控制设备之一，对保证机组根据需要及时安全可靠的 运行在不同的工况下起着非常重要的作用，尤其是当机组甩负荷时，调速系统应能快速作 出反应，迅速关机，避免机组飞车事故发生。水轮机电子调速器主要任务是维持发电机组频率的恒定；并通过电动操作机构开 关导叶以实现机组开关机；当机组甩负荷时，能够将负载快速转移，达到限制机组转速升高 的目的。考虑到小型机组并在大电网系统上运行时，频率基本维持稳定，因此无需考虑机组 调频要求，故只采用电动操作阀门开关的方法实现机组开停机及并网后的增减负荷操作， 基本上能够满足运行要求。同时还要考虑成本因素，小型水轮发电机组调速系统一般不会 配置常规调速器，而是采用电动机或手动控制进水阀门开度的方法调节水轮机流量，进而 控制机组转速(频率)。该种调速方法虽然简单，且成本很低，但缺点也显而易见当机组 甩负荷时，电动机的反应速度远远达不到调速器的动态要求，导致机组过速，严重危害发电 机组性能，并大大缩短其使用寿命。而且由于小型机组配置的防雷措施很有限，所以在雷雨 多发季节，由于雷击等原因断路器经常跳闸，导致机组突甩满负荷。此时，必须将导叶或进 水阀门快速关闭，或将机组甩负荷瞬间所带的负荷快速转移。
技术实现思路
本技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种甩负荷时响应速度快， 调节性能强，可靠性高的全数字水轮机电控调速器。本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种全数字 水轮机电控调速器，用于控制三相同步发电机，包括有用于控制和调节三相负载电流的电 子调速部分，所述的三相同步发电机发出的三相电通过电压互感器连接电子调速部分，所 述的三相同步发电机发出的三相电还依次通过断路器及与三相同步发电机三相相对应的 三个可控硅的触发端与电子调速部分相连，所述的三相同步发电机发出的三相电还依次通 过断路器、与三相同步发电机三相相对应的三个可控硅以及电流采集传感器与电子调速部 分相连。所述的电流采集传感器与三相同步发电机的零线之间连接有用作假负载的电阻。所述的电子调速部分包括有同步整形电路、信号整定电路、负载电流整形电路、脉 冲放大电路、开关量隔离输出电路、开关量隔离输入电路和控制电路，其中，所述的有同步 整形电路和信号整定电路的信号输入端分别与所述的电压互感器相连，输出端分别连接控 制电路的信号输入端；所述的负载电流整形电路的信号输入端连接电流采集传感器，输出 端连接控制电路的信号输入端；所述的脉冲放大电路的输入端连接控制电路的信号输出4端，输出端连接及与三相同步发电机的三相相对应的三个可控硅的触发端；所述的开关量 隔离输出电路的信号输入端连接控制电路的信号输出端；所述的开关量隔离输入电路的信 号输入端连接开关按钮，输出端连接控制电路的信号输入端。所述的控制电路上还连接有通讯接口电路。所述的同步整形电路包括两组完全相同的电路结构构成，两组电路互为备用，其 中的一组电路构成是从电压互感器过来的信号通过第一、第二电阻、第一、第二电容以及 第一、第二二极管的滤波整流后，经运算放大器放大，经光电耦合器后进入控制电路的信号 输入端。所述的信号整定电路包括三组电路结构，其中，第一组电路将三相同步发电机的 电压信号输入经第一、第二运算放大器二级放大后送入控制电路的信号输入端，第二组电 路将备用的信号输入经第三、第四和第五运算放大器三级放大后送入控制电路的信号输入 端，第三组电路结构将备用的信号输入经第六、第七和第八运算放大器三级放大后送入控 制电路的信号输入端。所述的负载电流整形电路包括有三组电路结构完全相同的且输入端分别对应与 负载电流的三个相相连，输出端分别对应连接控制电路的信号输出端的二级放大电路；将 负载电流进行整流滤波、二级放大后送入控制电路的信号输入端的放大电路，以及将负载 电压进行分压滤波、二级放大后送入控制电路的信号输入端的放大电路。所述的脉冲放大电路包括有三组输入端分别与控制电路的信号输出端相连结构 完全相同的电路结构，其中的一组电路结构构成是输入端通过一电阻与控制电路的信号 输出端相连的光电耦合器，光电耦合器的输出端通过一电阻与达林顿管的基极相连，达林 顿管的发射极输出连接触发脉冲指示灯和脉冲变压器，脉冲变压器的初级线圈还反接有续 流二极管，脉冲变压器的次级线圈经保护二极管输出。所述的开关量隔离输出电路包括有分别与控制电路的五个信号输出端对应相连 的第一至第五光电耦合器，所述的第一至第五光电耦合器的输出端分别连接达林顿阵列 (Ull)的输入端，所述的达林顿阵列的输出端连接继电器。所述的开关量隔离输入电路包括有10个光电耦合器，所述的10个光电耦合器的 输入端各对应的通过一个电阻连接开关按钮，所述的10个光电耦合器的输出端分别对应 连接控制电路的信号输入端。本技术的全数字水轮机电控调速器具有的优点和积极效果是1、将励磁系统的控制思想巧妙地移植到电子调速器上，而且由于取消了机械结 构，调节性能优异，甩负荷时响应速度快。2、采用纯软件同步信号捕捉功能，捕捉准确、可靠，不漏过任何一个同步信号，而 且硬件电路简单。3、纯数字移相触发，MCU单元直接输出触发脉冲，经放大驱动电路后作用于脉冲变 压器。取代了传统模拟移相电路，性能优越，可靠性高。4、高可靠电源系统，交直流双电源供电，大大提高电源的可靠性。附图说明图1是本技术的整体电路构成框5图2是本技术的同步整形电路的电路原理图；图3是本技术的信号整定电路的电路原理图；图4是本技术的负载电流整形电路的电路原理图；图5是本技术的脉冲放大电路的电路原理图；图6是本技术的开关量隔离输出电路的电路原理图；图7是本技术的开关量隔离输入电路的电路原理图；图8是本技术的控制电路的电路原理图；图9是本技术的通讯接口电路的电路原理图。具体实施方式为能进一步了解本技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合 附图详细说明本技术的全数字水轮机电控调速器如下如图1所示，本技术的全数字水轮机电控调速器，用于控制三相同步发电机， 包括有用于控制和调节三相负载电流的电子调速部分，所述的三相同步发电机发出的三相 电通过电压互感器连接电子调速部分，所述的三相同步发电机发出的三相电还依次通过断 路器及与三相同步发电机三相相对应的三个可控硅的触发端与电子调速部分相连，所述的 三相同步发电机发出的三相电还依次通过断路器、与三相同步发电机三相相对应的三个可 控硅以及电流采集传感器与电子调速部分相连。所述的电流采集传感器与三相同步发电机 的零线之间连接有用作假负载的电阻。如图1所示，所述的电子调速部分包括有同步整形电路1、信号整定电路2、负载电 流整形电路3、脉冲放大电路4、开关量隔离输出电路5、开关量隔离输入电路6和控制电路 7，其中，所述的有同步整形电路1和信号整定电路2的信号输入端分别与所述的电压互感 器PTl相连，输出端分别连接控制电路7的信号输入端；所述的负载电流整形电路3的信号 输入端连接电流采集传感器E，输出端连接控制电路7的信号输入端；所述的脉冲放大电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全数字水轮机电控调速器，用于控制三相同步发电机（Ｇ），其特征是：包括有用于控制和调节三相负载电流的电子调速部分，所述的三相同步发电机（Ｇ）发出的三相电通过电压互感器（ＰＴ１）连接电子调速部分，所述的三相同步发电机（Ｇ）发出的三相电还依次通过断路器（Ｆ１）及与三相同步发电机（Ｇ）三相相对应的三个可控硅（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）的触发端与电子调速部分相连，所述的三相同步发电机（Ｇ）发出的三相电还依次通过断路器（Ｆ１）、与三相同步发电机（Ｇ）三相相对应的三个可控硅（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）以及电流采集传感器（Ｅ）与电子调速部分相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：裴彦明，熊晓蕾，熊迪祥，胡东生，熊金波，
申请(专利权)人：天津明硕机电设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]