專利名稱：水輪機調速器測頻裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水輪機調速器測頻裝置，特別涉及一種采用可編程計算機控制器PCC為硬件進行頻率測量的水輪機調速器測頻裝置。
現(xiàn)有水輪機調速器測頻裝置一般均采用單片機實現(xiàn)，由于目前仍為小批量生產，故元件的檢測、篩選、老化處理、焊接及生產工藝等都受到限制，造成測頻裝置可靠性較低，運行中可能出現(xiàn)單片機死機，使測頻裝置失靈，從而使調速器整機的可靠性大大降低，嚴重影響調速器的安全可靠運行。中國專利CN1209551A中提出一種采用可編程邏輯控制器PLC為硬件的測頻裝置，雖然提高了測頻裝置的可靠性，但其以周期為0.1ms的脈沖作為計數(shù)器的計數(shù)脈沖，且測量當前頻率信號周期前連續(xù)50個周期的平均頻率，因此當信號頻率發(fā)生階躍變化時，經過1秒的過渡過程才能準確的反映被測信號的頻率，過渡過程內存在較大誤差。頻率信號動態(tài)變化時測頻精度低，且階躍響應時間常數(shù)大，嚴重影響水輪機調節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)品質，甚至當電網頻率變化時造成調速器反應遲鈍。無法適時、隨機、準確地檢測出頻率信號。中國專利CN1209551A的頻率整形電路中的濾波器為一階濾波器，其濾波效果較差，在截止頻率后十倍的頻率時，幅度僅下降20分貝，特別是在發(fā)電機容量較小、機組電壓波形有畸形時，可能造成頻率測量輸出成倍的跳躍變化。
本實用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術中的不足之處，而提供一種響應速度快，分辨率及可靠性均較高，可適時、隨機、準確檢測頻率信號的水輪機調速器測頻裝置。
本實用新型的設計方案如下一種水輪機調速器測頻裝置，包括頻率整形電路裝置的與之相接的控制器，其特殊之處在于所述頻率整形電路裝置包括機組頻率整形電路裝置1和電網頻率整形電路裝置2；所述控制器為PPC控制器3，其包括PCC數(shù)字量輸入模塊DI和與之連接的PCC基本單元CP；上述機組、電網頻率整形電路裝置1、2的輸出端分別接入PCC數(shù)字量輸入模塊DI的輸入端。
上述機組頻率整形電路裝置1包括經變壓器T1與電網相接的濾波電路4和接于濾波電路4輸出端的滯環(huán)比較器IC1；上述機組頻率整形電路裝置2包括經變壓器T2與電網相接的濾波電路5和接于濾波電路5輸出端的滯環(huán)比較器IC2。
上述濾波電路4、5均可采用二階濾波器。
上述濾波電路4可包括依次相接的由電阻R1～R2和電容C1構成的T型濾波器L1、由二極管D1～D2構成的嵌位二極管電路U3、由電阻R3和電容C2構成的RC濾波器L2；上述濾波電路5可包括依次相接的由電阻R6～R7和電容C3構成的T型濾波器L3、由二極管D3～D4構成的嵌位二極管U4、由電阻R8和電容C4構成的RC濾波器L4。
上述滯環(huán)比較器IC1包括比較器U1和接于其“+”端的電阻R4、R5，電阻R5的另一端接于比較器U1的輸出端；上述滯環(huán)比較器IC2包括比較器U2和接于其“+”端的電阻R9、R10，電阻R10的另一端接于比較器U2的輸出端。
附圖圖面說明如下


圖1為本實用新型的原理框圖；圖2為本實用新型的電路原理圖。
下面將結合附圖對本實用新型作進一步詳述參見
圖1，本實用新型的頻率整形電路裝置由機組頻率整形電路裝置1和電網頻率整形電路裝置2構成，其輸出信號分別接入PCC控制器3。PCC控制器3為可編程計算機控制器，其主要由PCC數(shù)字量輸入模塊DI構成，與之連接的PCC基本單元CP可預先裝入程序，見圖2。機組頻率整形電路裝置1包括與變壓器T1相接的濾波電路4，其采用二階濾波器，即由電阻R1～R2和電容C1構成的T型濾波器L1和由電阻R3、電容C2構成的RC濾波器L2。二極管D1、D2構成嵌位二極管電路U3。RC濾波器L2的輸出端與比較器U1及電阻R4、R5構成的滯環(huán)比較器IC1相接，滯環(huán)比較器IC1的輸出接入PCC數(shù)字量輸入模塊DI的I1端。電網頻率整形電路裝置2包括與變壓器T2相接的濾波電路5，其亦采用二階濾波器，即由電阻R6～R7和電容C3構成的T型濾波器L3和由電阻R8、電容C4構成的RC濾波器L4。二極管D3、D4為嵌位二極管電路U4。RC濾波器L4的輸出端與比較器U2及電阻R9、R10構成的滯環(huán)比較器IC2相接，滯環(huán)比較器IC2的輸出接入PCC數(shù)字量輸入模塊DI的I2端。工作時，機組頻率信號輸入隔離變壓器T1，其輸出依次經T型濾波器L1、嵌位二極管電路U3、RC濾波器L2送入滯環(huán)比較器IC1，滯環(huán)比較器IC1的輸出信號最終送至PCC數(shù)字量輸入模塊DI的I1端。電網頻率信號輸入隔離變壓器T2，其輸出依次經T型濾波器L3、嵌位二極管電路U4、RC濾波器L4送入滯環(huán)比較器IC2，滯環(huán)比較器IC2的輸出信號最終送至PCC數(shù)字量輸入模塊DI的I2端。
本實用新型的PCC數(shù)字量輸入模塊DI采用DI135時，PCC基本單元CP可采用CP474或CP774等，該方案適用于較小系統(tǒng)，成本較低；PCC數(shù)字量輸入模塊DI采用CM211時，PCC基本單元CP可采用CP430、CP474、CP774、CP770、CP470等，該方案亦適用于較小系統(tǒng)，成本最低；以上兩種方案可對應于B&R公司的2003系列。PCC數(shù)字量輸入模塊DI采用DI450或DM455時，PCC基本單元CP可采用CP152、CP153或CP260等，該方案可對應于B&R公司的2005系列，適用于較大系統(tǒng)。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點1、本實用新型由整形電路和可編程計算機控制器配以適當軟件完成測頻功能，以取代單片機及PLC測頻裝置，從而提高了系統(tǒng)的可靠性及動態(tài)品質；2、采用可編程計算機控制器PCC作為測頻裝置的硬件，平均無故障率達50萬小時；其內部計數(shù)器的計數(shù)脈沖頻率可為4MHZ，周期為0.25×10-3MS，直接測量頻率信號的當前周期，當信號頻率階躍變化時，僅20MS(頻率信號為50HZ)即可直接反映信號的精確頻率；3、頻率整形電路采用二階濾波器，濾波效果較好，在截止頻率后十倍的頻率時，幅度可下降40分貝，對容量大小的發(fā)電機組均可正確測量頻率；4、可編程計算機控制器PCC與傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器PLC相比其優(yōu)點是采用多CPU、各CPU之間既相互獨立，又相互關聯(lián)，從而使主CPU的資源得到了合理使用，同時又最大限度地提高了整個系統(tǒng)的速度；采用多任務分時操作系統(tǒng)，可將整個系統(tǒng)劃分成數(shù)個分別具有不同優(yōu)先權的任務等級，每個任務等級設定不同的掃描周期，從而使整個系統(tǒng)得到優(yōu)化，具有較好的實時性；除傳統(tǒng)的梯形圖和指令表編程方式外，可采用高級語言技術，使編程更方便，更利于描述復雜的控制思想。
權利要求1.一種水輪機調速器測頻裝置，包括頻率整形電路裝置的與之相接的控制器，其特征在于所述頻率整形電路裝置包括機組頻率整形電路裝置(1)和電網頻率整形電路裝置(2)；所述控制器為PCC控制器(3)，其包括PCC數(shù)字量輸入模塊DI和與之連接的PCC基本單元CP；所述機組、電網頻率整形電路裝置(1)、(2)的輸出端分別接入PCC數(shù)字量輸入模塊DI的輸入端。
2.如權利要求1所述的水輪機調速器測頻裝置，其特征在于所述機組頻率整形電路裝置(1)包括經變壓器T1與機組相接的濾波電路(4)和接于濾波電路(4)輸出端的滯環(huán)比較器IC1；所述電網頻率整形電路裝置(2)包括經變壓器T2與電網相接的濾波電路(5)和接于濾波電路(5)輸出端的滯環(huán)比較器IC2。
3.如權利要求1或2所述的水輪機調速器測頻裝置，其特征在于所述濾波電路(4)、(5)均為二階濾波器。
4.如權利要求3所述的水輪機調速器測頻裝置，其特征在于所述濾波電路(4)包括依次相接的由電阻R1～R2和電容C1構成的T型濾波器L1、由二極管D1～D2構成的嵌位二極管電路U3、由電阻R3和電容C2構成的RC濾波器L2；所述濾波電路(5)包括依次相接的由電阻R6～R7和電容C3構成的T型濾波器L3、由二極管D3～D4構成的嵌位二極管U4、由電阻R8和電容C4構成的RC濾波器L4。
5.如權利要求3所述的水輪機調速器測頻裝置，其特征在于所述滯環(huán)比較器IC1包括比較器U1和接于其“+”端的電阻R4、R5，電阻R5的另一端接于比較器U1的輸出端；所述滯環(huán)比較器IC2包括比較器U2和接于其“+”端的電阻R9、R10，電阻R10的另一端接于比較器U2的輸出端。
專利摘要一種水輪機調速器測頻裝置,其頻率整形電路裝置包括機組頻率整形電路裝置和電網頻率整形電路裝置;控制器為PCC控制器,其包括PCC數(shù)字量輸入模塊DI和與之連接的PCC基本單元CP;機組、電網頻率整形電路裝置的輸出端分別接入PCC數(shù)字量輸入模塊DI的輸入端。本實用新型響應速度快,分辨率及可靠性均較高,可適時、隨機、準確檢測頻率信號的水輪機調速器測頻裝置。
文檔編號F03B15/00GK2446299SQ0022684
公開日2001年9月5日 申請日期2000年9月28日 優(yōu)先權日2000年9月28日
發(fā)明者南海鵬 申請人:南海鵬