專利名稱：步進(jìn)式水輪機(jī)可編程調(diào)速器的制作方法
專利說(shuō)明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種用于水輪發(fā)電機(jī)組控制的步進(jìn)式PCC水輪機(jī)調(diào)速器，特別是采用可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC的Power Panel模塊PP41為硬件的步進(jìn)式PCC水輪機(jī)調(diào)速器。
實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣解決的包括機(jī)頻和網(wǎng)頻信號(hào)，其改進(jìn)之處在于機(jī)頻和網(wǎng)頻信號(hào)送入整形電路，整形電路將信號(hào)變成方波信號(hào)后，分兩路分別接送入數(shù)字量輸入模塊，同時(shí)，相關(guān)開(kāi)關(guān)量的信號(hào)也送入數(shù)字量輸入模塊中，數(shù)字量輸入模塊的輸出信號(hào)送入PCC控制器，步進(jìn)電機(jī)反饋電位器將步進(jìn)電機(jī)的位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)經(jīng)模擬量輸入模塊也送入PCC控制器，其PCC控制器又是由TPU、CPU和存儲(chǔ)單元組成，PCC控制器的兩端分別連接有通訊接口和顯示與鍵盤(pán)單元，PCC控制器輸出的信號(hào)分兩路分別輸送到數(shù)字量輸出模塊，數(shù)字量輸出模塊的輸出端分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和報(bào)警繼電器連接，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與步進(jìn)電機(jī)連接，報(bào)警繼電器與報(bào)警顯示器連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果①、本實(shí)用新型由整形電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和可編程計(jì)算機(jī)控制器配以適當(dāng)軟件完成步進(jìn)式可編程調(diào)速器的控制，從而提高了系統(tǒng)的可靠性及調(diào)節(jié)品質(zhì)。
②、采用可編程計(jì)算機(jī)控制器PCC為步進(jìn)式可編程調(diào)速器的硬件，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式可編程調(diào)速器，取代了用單片機(jī)或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的水輪機(jī)調(diào)速器。由于PCC是在可編程邏輯控制器的基礎(chǔ)上引入計(jì)算機(jī)的多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng)及編程語(yǔ)言而產(chǎn)生的適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的可靠控制器，從而它既具有PLC的可靠性又具有計(jì)算機(jī)的快速、多任務(wù)和編程通用化的特點(diǎn)，因此PCC步進(jìn)式可編程調(diào)速器在具有可靠性的同時(shí)，又具有編程容易、開(kāi)發(fā)周期短、調(diào)試方便、執(zhí)行速度快以及更利于描述復(fù)雜的控制思想等特點(diǎn)。
③、PP41集處理器CPU、時(shí)間處理單元TPU、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、通訊接口以及大液晶顯示器與鍵盤(pán)于一體，并且有6個(gè)可擴(kuò)展的插槽，平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)可長(zhǎng)達(dá)50萬(wàn)小時(shí)。用于水力發(fā)電站不可缺少的調(diào)速設(shè)備，具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為
圖1的電氣原理圖。
綜上所述，在實(shí)施本裝置時(shí)PCC控制器選用PP41，它集處理器CPU、時(shí)間處理單元TPU、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、通訊接口7以及大液晶顯示器與鍵盤(pán)9于一體，并且有6個(gè)可擴(kuò)展的插槽，平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)可長(zhǎng)達(dá)50萬(wàn)小時(shí)。由于PP41自帶的10個(gè)數(shù)字量輸入通道有四個(gè)通道可與PCC的時(shí)間處理單元(TPU)相連接，其一個(gè)通道可以用于測(cè)量機(jī)組頻率，一個(gè)通道可以用于測(cè)量電網(wǎng)頻率。PP41自帶的9個(gè)數(shù)字量輸出通道用于報(bào)警等數(shù)字量輸出。模擬量輸入模塊6選用AI351，該模塊的輸入信號(hào)可為電壓或電流，用于步進(jìn)電機(jī)的位移反饋。選用可與PCC的時(shí)間處理單元(TPU)相連接的數(shù)字量輸出模塊DO135經(jīng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊12控制步進(jìn)電機(jī)14，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊12根據(jù)所用步進(jìn)電機(jī)選擇，如步進(jìn)電機(jī)選用Parker公司的OEM83-135則驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為OEM750。
參見(jiàn)圖2所示，發(fā)電機(jī)的頻率信號(hào)連接整形電路2的電阻R1，依次串聯(lián)有電阻R3、R5，在電阻R1、R3之間并聯(lián)一個(gè)電容C1并接地，在電阻R3、R5之間并聯(lián)正反方向的兩個(gè)二極管V1、V3；電網(wǎng)的頻率信號(hào)連接整形電路2的電阻R2，依次串聯(lián)有電阻R4、R6，在電阻R2、R4之間并聯(lián)一個(gè)電容C2并接地，在電阻R4、R6之間并聯(lián)正反方向的兩個(gè)二極管V2、V4。通過(guò)比較器U1A和U1B后分兩路送入數(shù)字量輸入模塊5的X2-1和X2-3插口，模擬量輸入模塊6為AI351，其輸出的信號(hào)通過(guò)Slot1插口送入PCC控制器8，PCC控制器8又由時(shí)間處理單元TPU、處理器CPU、存儲(chǔ)單元組成，在PCC控制器的上下兩端分別連接有通訊接口7和顯示與鍵盤(pán)接口9，PCC控制器的控制信號(hào)又經(jīng)插在Slot4上的數(shù)字量輸出模塊DO135，其模塊輸出的信號(hào)送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊12進(jìn)行功率放大后控制步進(jìn)電機(jī)14。
下面以調(diào)速器跟蹤網(wǎng)頻方式說(shuō)明本系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程水輪發(fā)電機(jī)組的機(jī)頻與網(wǎng)頻信號(hào)1的電壓由整形電路2轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ê蠼?jīng)數(shù)字量輸入模塊5送入PCC控制控制器8。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組的頻率高于電網(wǎng)頻率時(shí)，裝入PCC控制器的專用控制調(diào)節(jié)程序輸出脈沖使步進(jìn)電機(jī)向關(guān)機(jī)方向移動(dòng)，從而使調(diào)速器向關(guān)機(jī)方向移動(dòng)，使輸入水輪發(fā)電機(jī)組的流量減小，即水輪發(fā)電機(jī)組的主動(dòng)力矩減小，從而使水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速(機(jī)組頻率)降低，直至機(jī)組頻率等于電網(wǎng)頻率。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組的頻率低于電網(wǎng)頻率時(shí)，裝入PCC控制器的專用控制調(diào)節(jié)程序輸出脈沖使步進(jìn)電機(jī)向開(kāi)機(jī)方向移動(dòng)，從而使調(diào)速器向開(kāi)機(jī)方向移動(dòng)，使輸入水輪發(fā)電機(jī)組的流量增加，機(jī)組的流量也增加，即水輪發(fā)電機(jī)組的主動(dòng)力矩增加，從而使水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速(機(jī)組頻率)增加，直至機(jī)組頻率等于電網(wǎng)頻率。
權(quán)利要求1.一種步進(jìn)式水輪機(jī)調(diào)速器，包括機(jī)頻和網(wǎng)頻信號(hào)(1)，其特征在于機(jī)頻和網(wǎng)頻信號(hào)(1)送入整形電路(2)，整形電路(2)將信號(hào)變成方波信號(hào)后，分兩路分別接送入數(shù)字量輸入模塊(5)，同時(shí)，相關(guān)開(kāi)關(guān)量(3)的信號(hào)也送入數(shù)字量輸入模塊(5)中，數(shù)字量輸入模塊(5)的輸出信號(hào)送入PCC控制器(8)，步進(jìn)電機(jī)反饋電位器(4)將步進(jìn)電機(jī)的位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)經(jīng)模擬量輸入模塊(6)也送入PCC控制器(8)，其PCC控制器(8)又是由TPU、CPU和存儲(chǔ)單元組成，PCC控制器(8)的兩端分別連接有通訊接口(7)和顯示與鍵盤(pán)單元(9)，PCC控制器(8)輸出的信號(hào)分兩路分別輸送到數(shù)字量輸出模塊(10)和數(shù)字量輸出模塊(11)，數(shù)字量輸出模塊(10、11)的輸出端分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(12)和報(bào)警繼電器(13)連接，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(12)與步進(jìn)電機(jī)(14)連，報(bào)警繼電器(13)與報(bào)警顯示器(15)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式水輪機(jī)調(diào)速器，其特征在于所說(shuō)的整形電路包括一個(gè)(U1A、U1B)組成的比較電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的步進(jìn)式水輪機(jī)調(diào)速器，其特征在于所說(shuō)的比較電路的比較器(U1A)和(U1B)將信號(hào)整形后分兩路送入數(shù)字量輸入模塊(X2-1)和(X2-3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式水輪機(jī)調(diào)速器，其特征在于所說(shuō)的模擬量輸入模塊(6)為AI351，其輸出的信號(hào)通過(guò)(Slot1)或(Slot2-6)插口送入PCC控制器(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式水輪機(jī)調(diào)速器，其特征在于所說(shuō)的PCC的時(shí)問(wèn)處理單元(TPU)相連接的數(shù)字量輸出模塊(DO135)經(jīng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制步進(jìn)電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的步進(jìn)式水輪機(jī)調(diào)速器，其特征在于所說(shuō)的PCC控制器的控制信號(hào)又經(jīng)插在(Slot4)或(Slot5-6)上的數(shù)字量輸出模塊(DO135)，其模塊輸出的信號(hào)送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(12)進(jìn)行功率放大后控制步進(jìn)電機(jī)(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的步進(jìn)式水輪機(jī)調(diào)速器，其特征在于所說(shuō)的PCC控制器是PP41控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式水輪機(jī)調(diào)速器，其特征在于所說(shuō)的當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組的頻率高于電網(wǎng)頻率或低于電網(wǎng)頻率時(shí)，調(diào)節(jié)程序控制機(jī)組頻率等于電網(wǎng)頻率。
專利摘要本實(shí)用新型涉及步進(jìn)式水輪機(jī)可編程調(diào)速器，包括機(jī)頻和網(wǎng)頻信號(hào)送入整形電路，整形電路將信號(hào)變成方波信號(hào)后，兩路送入數(shù)字量輸入模塊，開(kāi)關(guān)量信號(hào)送入數(shù)字量輸入模塊，數(shù)字量輸入模塊輸出信號(hào)送入控制器，步進(jìn)電機(jī)的位移量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)經(jīng)模擬量輸入模塊送入控制器，控制器的兩端連接通訊接口和顯示與鍵盤(pán)單元，控制器輸出信號(hào)兩路輸送到數(shù)字量輸出模塊，數(shù)字量輸出模塊的輸出端與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和報(bào)警繼電器連接，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與步進(jìn)電機(jī)連接，報(bào)警繼電器與報(bào)警顯示器連接。具有編程容易、開(kāi)發(fā)周期短、調(diào)試方便、執(zhí)行速度快。平均無(wú)故障時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)50萬(wàn)小時(shí)。是水力發(fā)電站不可缺少的調(diào)速設(shè)備，并有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)F03B15/00GK2594490SQ0229250
公開(kāi)日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者南海鵬, 賈嶸, 王濤, 王德意 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)