一种船舶发电机并车控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种船舶发电机并车控制装置，包括ＣＰＵ和主板，所述主板上设有六个独立的Ａ／Ｄ转换端口，其中三个端口用于船舶电站汇流排（电网）三相电压信号输入，另外三个端口用于待并发电机的三相电压信号输入；它将输入的待并发电机和电网的三相电压信号，进行数字化处理和运算，实现了相序检测、电压差检测、相位差检测和频差检测的数字化，通过输出电压差、频差调节信号，相序指示信号，以及待并发电机的合闸并车信号，调整待并发电机的相序，电压，相位和频率以实现发电机与电网的同步并车。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种船舶发电机并车控制装置
本技术涉及一种船舶发电机并车控制装置。技术背景船舶电站通常由若干台三相交流同步发电机组成，根据船舶电力负载需求，由2 台或2台以上发电机并联运行。在待并发电机接入到船舶电网之前，需要对待并发电机 的相序、电压、频率、相位进行检测。当待并发电机的相序、电压、频率、相位与电网 的相序、电压、频率、相位一致时，方可进行同步合闸并车。但目前，船舶电站发电机 并车控制多为模拟式装置，对待并发电机的相序、电压、频率、相位进行信号检测，控 制待并发电机的输出波形与电网波形同步，实现待并发电机合闸并车。这种模拟式发电 机并车控制装置结构复杂，不易精确同步，一般只能进行发电机的准同步并车，即在相 序一致前提下，允许待并发电机与电网的电压、频率、相位在规定的偏差范围内进行合 闸并车。随着计算机技术、网络技术、信号实时处理技术的发展，船舶电站发电机的数 字同步控制成为可能。中国专利CN101047317公开了一种船舶电站发电机的数字同步 控制方法，通过对电网和待并发电机的电压信号整形后进行隔离形成方波信号，从而 计算出待并发电机的频率、频差、相位、相位差，实现发电机同步并车。其特点是把 指示与控制融于一体，嵌入在同步指示表内，主要用于船舶电站仿真系统。中国专利 CN101383515公开了一种石油钻机用的柴油发电机数字式并车装置，由并车控制集成系 统、断路器控制系统和功率限制单元等组成。由于采用了现有的国外集成产品，因此， 此专利并未说明这种数字式并车的技术方法。
技术实现思路
本技术提供一种船舶发电机并车控制装置及其并车方法，通过对输入的待 并发电机和电网的三相电压信号进行数字运算和处理以输出电压差、频差调节信号，相 序指示信号，以及待并发电机的合闸并车信号，实现对发电机与船舶电网的并车精确控 制的目的。为此，本技术采用如下技术方案一种船舶发电机并车控制装置，包括CPU和主板，其特征在于所述主板上设有六个独立的A/D转换端口，其中三个端口用于船舶电站(电网) 汇流排三相电压信号输入，另外三个端口用于待并发电机的三相电压信号输入；所述主板上设有六个输出继电器端口，其中两个端口分别外接待并发电机的 电压差调节继电器，当待并发电机电压幅值高于或低于电网电压时，相应的电压差调节 继电器动作，输出降压或升压信号；两个端口分别外接待并发电机的频率差调节继电 器，当待并发电机频率值高于或低于电网频率时，相应的频率差调节继电器动作，输出 降频或升频信号；一端口外接相序指示灯，当待并发电机的相序与电网相序不一致时，相序指示灯亮；一端口外接待并发电机的合闸继电器，当待并发电机满足并车条件后， 合闸继电器动作，输出并车合闸信号；所述主板上设有二个串行端口，其中一个串行端口用于连接发电机并车状态指 示与报警单元，另一个串行端口用于连接船舶电站控制系统，使本装置作为整个船舶电 站控制系统的一个组成部分。在船舶电站汇流排、待并发电机和主板上的A/D转换端口之间设有光电隔离 器，用于外部信号隔离，起到抗干扰作用。 所述发电机组并车状态指示与报警单元可以是LCD或LED显示屏，直接安装在 发电机并车控制屏的面板上，可以查看待并发电机组的并车状态数据。船舶三相交流发电机起动后，并入电网汇流排时须满足四个条件①待并发电 机与电网的相序一致；②待并发电机与电网的电压相等；③待并发电机与电网的初相角 相等；④待并发电机与电网的频率相等。上述条件的检测按如下方法进行1.相序检测输入并车控制器的汇流排电压信号和待并发电机电压信号经A/D转换后，各相 采样的数字量分别经过减法器相减得到各相差值，各相差值经过比较器比较，如果两两 相等，则说明待并发电机与电网的相序一致，允许并车，反之，如果不两两相等，则说 明待并发电机与电网的相序不一致，并且相序指示灯亮，发出报警信号，禁止并车。2.电压差检测和调整在待并发电机与电网的相序一致前提下，取其中任意一相电压，由一个周期的 采样值经过积分器，分别得到电网电压和待并发电机电压的有效值，再经过减法器，得 到电网电压和待并发电机电压的电压差。若该电压差小于零，则待并发电机电压幅值高 于电网电压，相应继电器动作，输出降压控制信号；若该电压差大于零，则待并发电机 电压幅值低于电网电压，相应继电器动作，输出升压控制信号；若该电压差等于零，则 待并发电机与电网的电压相等，满足并车条件。3.相位差检测在待并发电机与电网的电压有效值相等前提下，取其中一相电压取样，经过减 法器得到取样量的差值，再对一个周期的各次采样量的差值经过积分器积分，得到电压 差有效值；待并发电机与电网的电压有效值经过加法器得到二者之和；电压差有效值 和待并发电机与电网的电压有效值之和经过除法器，得到二者比值，再经过反正弦运算 器，得到相位差。若该相位差小于零，则待并发电机电压波形超前于电网；若该相位差 大于零，则待并发电机电压波形滞后于电网；若该相位差等于零，则待并发电机电压波 形与电网同相位，满足并车条件。4.频差检测和调整在待并发电机与电网的电压相等前提下，来自相位差检测单元的相位差检测量 与其经过一次采样延时器所得之量，经过减法器得到二者差分，再经过除法器，得到频 差。若该频差小于零，则待并发电机频率值高于电网频率，相应继电器动作，输出降频 控制信号；若该频差大于零，则待并发电机频率值低于电网频率，相应继电器动作，输 出升频控制信号；若该频差等于零，则待并发电机与电网的频率相等，满足并车条件。当待并发电机与电网的相序一致；待并发电机与电网的电压相等；待并发电机4与电网的初相角相等；待并发电机与电网的频率相等时，满足发电机合闸并车条件，待 并发电机合闸并车，投入电网运行，而当上述任一条件不成立时，禁止发电机合闸。本技术的船舶发电机并车控制装置将输入的待并发电机和电网的三相电压 信号，进行数字化处理和运算，实现了相序检测、电压差检测、相位差检测和频差检测 的数字化，通过输出电压差、频差调节信号，相序指示信号，以及待并发电机的合闸并 车信号，可以实现发电机与电网的同步并车。附图说明图1是本技术的船舶发电机并车控制装置的电路结构图。图2是本技术的船舶发电机并车控制装置的运算框图。图3是本技术的船舶发电机并车控制装置的相序检测原理图。图4是本技术的船舶发电机并车控制装置的相位差检测原理图。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了 解，下面结合具体附图，进一步阐述本技术。图1所示为本技术的一种船舶发电机并车控制装置的电路结构图。如图所 示，并车控制装置是以CPU为核心的嵌入式控制器。CPU作为控制器的核心器件，可以 是386、486、或586芯片。为了达到实时数据处理要求，支持CPU运行的操作系统是可 剪裁的实时操作系统，可以是Linux、WinCE、VxWorks等。主板上包括有6个独立的将模拟量转换成数字量的端口 ADl AD6。其中端口 ADU AD2、AD3用于船舶电站汇流排三相电压信号输入，通过三相电压互感器1、三极 开关3将汇流排三相电压信号UlA、u1B、ulc输入。端口 AD4、AD5、AD6用于待并发 电机的三相电压信号输入，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶发电机并车控制装置，包括ＣＰＵ和主板，其特征在于：　　所述主板上设有六个独立的Ａ／Ｄ转换端口，其中三个端口用于船舶电站汇流排（电网）三相电压信号输入，另外三个端口用于待并发电机的三相电压信号输入；　　所述主板上设有六个输出继电器端口，其中：两个端口分别外接待并发电机的电压差调节继电器，当待并发电机电压幅值高于或低于电网电压时，相应的电压差调节继电器动作，输出降压或升压信号；两个端口分别外接待并发电机的频率差调节继电器，当待并发电机频率值高于或低于电网电频率时，相应的频率差调节继电器动作，输出降频或升频信号；一端口外接相序指示灯，当待并发电机的相序与电网相序不一致时，相序指示灯亮；一端口外接待并发电机的合闸继电器，当待并发电机满足并车条件后，合闸继电器动作，输出并车合闸信号；　　所述主板上设有二个串行端口，其中一个串行端口用于连接发电机并车状态指示与报警单元，另一个串行端口用于连接船舶电站控制系统，使发电机并车控制装置作为整个船舶电站控制系统的一个组成部分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：褚建新，黄辉，牛王强，袁敏，葛中雄，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]