專利名稱：電機(jī)非線性勵(lì)磁自動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)非線性勵(lì)磁自動(dòng)控制裝置，屬電機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
自動(dòng)勵(lì)磁控制裝置對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀況有重要影響。性能良好的勵(lì)磁控制裝置不僅可以保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，而且能提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。目前，國(guó)內(nèi)外使用的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制裝置都是根據(jù)線性控制理論來設(shè)計(jì)的，稱之為“線性勵(lì)磁控制裝置”。由于發(fā)電機(jī)是一種非線性元件，因此，“線性勵(lì)磁控制裝置”的控制效果不能令人滿意。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種電機(jī)非線性勵(lì)磁自動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的非線性控制，以優(yōu)化控制效果，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的電機(jī)非線性勵(lì)磁自動(dòng)控制裝置，由信號(hào)采集電路、數(shù)據(jù)處理電路、脈沖放大電路和可控硅功率電路組成。其中的信號(hào)采集電路包括(1)對(duì)外部變送器傳過來的電機(jī)的電壓信號(hào)和功率信號(hào)進(jìn)行濾波的RC濾波單元(R19、R17、C37)；(2)對(duì)濾波后的電壓信號(hào)和功率信號(hào)進(jìn)行分時(shí)切換的多路開關(guān)(U21)；(3)對(duì)多路開關(guān)輸出后的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D變換器(U11)，其數(shù)據(jù)線(D4～D15)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)鎖存器(U13、U14)相連；其中的數(shù)據(jù)處理電路包括(1)、接收A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鎖存器(U13、U14)；(2)、內(nèi)部帶有程序存貯器的單片機(jī)(U28)；(3)、給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的晶振電路，包括電容C22、C21和晶振體XTAL1，其中的脈沖放大電路包括(1)、放大“+A”相脈沖的放大電路，包括二極管D1，電阻R1、R2和三極管N1；(2)、放大“+B”相脈沖的放大電路，包括二極管D2，電阻R3、R4和三極管N2；(3)、放大“+C”相脈沖的放大電路，包括二極管D3，電阻R5、R6和三極管N3；(4)、放大“-A”相脈沖的放大電路，包括二極管D4，電阻R7、R8和三極管N4；(5)、放大“-B”相脈沖的放大電路，包括二極管D5，電阻R9、R10和三極管N5；(6)、放大“-C”相脈沖的放大電路，包括二極管D6，電阻R11、R12和二極管N6。
其中的可控硅功率電路包括(1)三相交流回路中的A相兩個(gè)可控硅“+A”和“-A”；(2)三相交流回路中的B相兩個(gè)可控硅“+B”和“-B”；(3)三相交流回路中的C相兩個(gè)可控硅“+C”和“-C”；本發(fā)明的效果是不僅實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的非線性控制，而且采用了最新的單片機(jī)控制技術(shù)，減少了因?yàn)閯?lì)磁系統(tǒng)引發(fā)的振動(dòng)而引起的運(yùn)行事故，使整個(gè)系統(tǒng)既有很好的調(diào)節(jié)性能又具有很高的可靠性，是目前應(yīng)用的勵(lì)磁控制裝置的理想更換產(chǎn)品。


圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)的電機(jī)非線性勵(lì)磁自動(dòng)控制裝置的電路框圖。
圖2是控制裝置中的信號(hào)采集電路原理圖。
圖3是數(shù)據(jù)處理電路原理圖。
圖4是脈沖放大電路原理圖。
圖5是可控硅功率電路原理圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容。
信號(hào)采集電路原理圖如圖2所示，外部變送器傳過來的電機(jī)的模擬電壓信號(hào)(V)和模擬功率信號(hào)(P)經(jīng)RC濾波單元R19(3kΩ)、C39(30PF)和R17(3kΩ)、C37(30PF)濾除干擾信號(hào)之后，送給多路開關(guān)U21(AD7506)。U21根據(jù)單片機(jī)發(fā)送來的控制信號(hào)(P1.0，P1.1)選擇模擬電壓信號(hào)或模擬功率信號(hào)分時(shí)輸出。U21輸出的信號(hào)送給A/D轉(zhuǎn)換器U11(AD574A)，U11把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在單片機(jī)的請(qǐng)求信號(hào)RD到來時(shí)，把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給數(shù)據(jù)鎖存器U13(74LS373)和U14(74LS373)。
數(shù)據(jù)處理電路原理圖如圖3所示，數(shù)據(jù)鎖存器U13(74LS373)和U14(74LS373)接收A/D轉(zhuǎn)換器U11(AD574A)送來的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)傳給16位單片機(jī)U28(8095)，單片機(jī)U28把這些實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)代入非線性的控制公式中進(jìn)行計(jì)算，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制脈沖，從6個(gè)高速輸出口中輸出6個(gè)脈沖(+AA、+BB、+CC、-AA、-BB、-CC)，非線性控制公式為u=(K1QVt+Vt)+K2P(K3QVt+Vt)×]]>{K4∫otωdt+K5ω+K6dωdt-K7(K3QVt+Vt)ddt[PK3QVt+Vt]}]]>
其中u為控制量，K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7為常數(shù)，Q為無功功率，P為有功功率，Vt為電機(jī)機(jī)端電壓，ω為電機(jī)轉(zhuǎn)速。
脈沖放大電路原理圖如圖4所示。該電路把單片機(jī)輸出的6個(gè)脈沖(+AA、+BB、+CC、-AA、-BB、-CC)進(jìn)行放大，以便可靠地觸發(fā)后面的可控硅功率單元。電阻R2(2KΩ)、R3(2KΩ)、R5(2KΩ)、R7(2KΩ)、R9(2KΩ)和R11(2KΩ)分別接+12伏的電源，為三極管N1(BC368)、N2(BC368)、N3(BC368)、N4BC368、N5(BC368)和N6(BC368)的集電路提供導(dǎo)通的電能，從而使輸出的6個(gè)脈沖(+A、+B、+C、-A、-B、-C)得到放大，二極管D1(IN4004)、D2(IN4004)、D3(IN4004)、D4(IN4004)、D5(IN4004)和D6(IN4004)的作用是防止脈沖該反向輸入，避免干擾單片機(jī)的正常工作。
可控硅功率部分電路原理圖如圖5所示，該電路共有6個(gè)可控硅+A(kp200)、+B(kp200)、+C(kp200)、-A(kp200)、-B(kp200)和-C(kp200)，其輸入是三相交流電(380伏)，6個(gè)可控硅按照一定的時(shí)序接收來自脈沖放大電路的信號(hào)。其輸出是直流信號(hào)，可直接提供給發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)非線性勵(lì)磁自動(dòng)控制裝置，其特征在于該裝置由信號(hào)采集電路、數(shù)據(jù)處理電路、脈沖放大電路和可控硅功率電路組成；其中的信號(hào)采集電路包括(1)對(duì)外部變送器傳過來的電機(jī)的電壓信號(hào)和功率信號(hào)進(jìn)行濾波的RC濾波單元(R19、R17、C37)；(2)對(duì)濾波后的電壓信號(hào)和功率信號(hào)進(jìn)行分時(shí)切換的多路開關(guān)(U21)；(3)對(duì)多路開關(guān)輸出后的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的A/D變換器(U11)，其數(shù)據(jù)線(D4～D15)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)鎖存器(U13、U14)相連；其中的數(shù)據(jù)處理電路包括(1)、接收A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)鎖存器(U13、U14)；(2)、內(nèi)部帶有程序存貯器的單片機(jī)(U28)；(3)、給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的晶振電路，包括電容C22、C21和晶振體XTAL1，其中的脈沖放大電路包括(1)、放大“+A“相脈沖的放大電路，包括二極管D1，電阻R1、R2和三極管N1；(2)、放大“+B”相脈沖的放大電路，包括二極管D2，電阻R3、R4和三極管N2；(3)、放大“+C”相脈沖的放大電路，包括二極管D3，電阻R5、R6和三極管N3；(4)、放大“-A”相脈沖的放大電路，包括二極管D4，電阻R7、R8和三極管N4；(5)、放大“-B”相脈沖的放大電路，包括二極管D5，電阻R9、R10和三極管N5；(6)、放大“-C”相脈沖的放大電路，包括二極管D6，電阻R11、R12和二極管N6；其中的可控硅功率電路包括(1)三相交流回路中的A相兩個(gè)可控硅“+A”和“-A”；(2)三相交流回路中的B相兩個(gè)可控硅“+B”和“-B”；(3)三相交流回路中的C相兩個(gè)可控硅“+C”和“-C”；
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電機(jī)非線性勵(lì)磁自動(dòng)控制裝置，該裝置由信號(hào)采集電路、數(shù)據(jù)處理電路、脈沖放大電路和可控硅功率電路組成。信號(hào)采集電路對(duì)信號(hào)濾波、分時(shí)切換和模數(shù)轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)處理電路對(duì)數(shù)據(jù)鎖存、計(jì)算后輸出；脈沖放大電路將數(shù)據(jù)處理電路傳入的信號(hào)進(jìn)行放大，可控硅功率電路按一定時(shí)序接收來自脈沖放大電路的信號(hào)，并將輸出的直流信號(hào)提供給電機(jī)的勵(lì)磁繞組。本控制裝置實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的非線性控制，并具有很高的可靠性。
文檔編號(hào)H02P9/14GK1143857SQ9610705
公開日1997年2月26日 申請(qǐng)日期1996年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月12日
發(fā)明者周雪松, 馬幼捷, 賈振江, 遲正剛, 李寶善, 吳述興, 劉敬華, 宋濤 申請(qǐng)人:青島大學(xué), 平度市熱電廠