專利名稱:船舶電站嵌入式自動準(zhǔn)同期并車控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種船舶電站嵌入式自動準(zhǔn)同步并車控制裝置,用于船舶發(fā)電系
統(tǒng)中發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)母線之間并聯(lián)開關(guān)的同步操作。
背景技術(shù):
船舶電站發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期合閘是保障船舶正常運(yùn)行的一項(xiàng)重要操作。隨著現(xiàn)代船舶 攜帶的電子設(shè)備的增多和其對供電質(zhì)量要求的提高,對船舶發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)合閘操作提出了 更高的準(zhǔn)確性要求。 目前,所用于船舶電網(wǎng)的這類自動控制裝置大部分采用的是8位單片機(jī)系列,其 工作頻率比較有限,在用其離散信號檢測連續(xù)變化的相位信號時,難以保證較好的精度和 較快的速度,會造成一定的沖擊,這種沖擊對于陸地?zé)o限容量的電網(wǎng)來說是可以承受的,而 對于容量有限的船舶電網(wǎng)系統(tǒng)就會引起諸多問題。另外,由于其接口性能的有限,要對其進(jìn) 行外圍器件的擴(kuò)展是比較困難的;同時,由于船艙內(nèi)部工作條件相對陸地電站更加惡劣,對 其進(jìn)行較高可靠性設(shè)計(jì)就顯得更加重要。 關(guān)于準(zhǔn)同步裝置的相關(guān)文獻(xiàn)為專利號ZL 00230056. 7、名稱"微機(jī)自動準(zhǔn)同步控 制裝置",其處理器為Z84C15,缺陷是數(shù)據(jù)處理能力不足、數(shù)碼管顯示在圖形顯示上也不足 且不具有上位機(jī)通信口,不能滿足實(shí)際工作的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出一種32位嵌入式船舶自動準(zhǔn)同期并 車控制裝置,免維修的模塊結(jié)構(gòu),使其在船舶電力系統(tǒng)應(yīng)用中更可靠、精確、快速地實(shí)現(xiàn)同 步合閘。 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是電站母線電壓降壓和待并電機(jī)電壓降壓信號輸入 與其連接的信號選擇電路,ARM處理器連接其外存儲器,信號選擇電路的輸出分別連接信號 調(diào)整電路和頻率采集電路,信號調(diào)整電路的輸出依次連接12位A/D器和第一光耦、頻率采 集電路輸出連接第二光耦,第一光耦和第二光耦的輸出連接ARM處理器,ARM處理器外接第 三光耦及看門狗。 本實(shí)用新型的原理是,采用ARM處理器和單片機(jī)兩個嵌入式微控制器,采集的母 線信號和待并電機(jī)的信號通過輸入接口進(jìn)入,經(jīng)過調(diào)理后,由32位ARM處理器使用相應(yīng)的 控制軟件處理,然后通過接口電路輸出對待并電機(jī)控制信號,實(shí)現(xiàn)待并電機(jī)的快速準(zhǔn)同步、 對同步點(diǎn)的捕捉、自動調(diào)壓調(diào)頻、過壓保護(hù)、發(fā)電機(jī)工作參數(shù)設(shè)定、自動復(fù)位、狀態(tài)LCD顯 示、合閘、閉鎖、發(fā)電機(jī)升壓、降壓、加速、減速、故障報(bào)警等主要功能。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于考慮了船舶電站的特點(diǎn),針對具有四臺柴油發(fā)電機(jī)一般性 船舶電站,采用雙處理器和免維修模塊的結(jié)構(gòu),使其具有較高的可靠性、精確性和快速性, 能夠保護(hù)船舶柴油發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行,進(jìn)一步減少合閘沖擊和并網(wǎng)時間,節(jié)約能源,提高 船舶電網(wǎng)穩(wěn)定性。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖; 圖中1.信號選擇電路;2.信號調(diào)整電路;3.頻率采集電路;4. 12位A/D器;5.第
一光耦;6.第二光耦;7. ARM處理器;8.外存儲器;9.看門狗;10.第三光耦;11. RS232通信
模塊;12.單片機(jī);13.LCD顯示器;14.按鍵。
具體實(shí)施方式如圖1所示,本實(shí)用新型主要由信號選擇電路1、信號調(diào)整電路2、頻率采集電路3、 12位A/D器4、第一光耦5、第二光耦6、第三光耦10, ARM處理器7、外存儲器8、看門狗9、 RS232通信模塊11、以及人機(jī)界面中的單片機(jī)12、LCD顯示器13和按鍵14組成。電站母線 電壓降壓和待并電機(jī)電壓降壓信號輸入與其連接的信號選擇電路1,ARM處理器7連接其外 存儲器8,信號選擇電路1的輸出分別連接信號調(diào)整電路2和頻率采集電路3,信號調(diào)整電 路2的輸出依次連接12位A/D器4和第一光耦5、頻率采集電路3輸出連接第二光耦6,第 一光耦5和第二光耦6的輸出連接ARM處理器7, ARM處理器7外接第三光耦10及看門狗 9, ARM處理器7外接RS232通信模塊11和單片機(jī)12。單片機(jī)12連接LCD顯示器13和按 鍵14。 本實(shí)用新型的數(shù)字部分與模擬部分用光耦進(jìn)行隔離,電站母線電壓降壓和待并電 機(jī)電壓降壓信號經(jīng)過多路選擇開關(guān)進(jìn)行選擇通斷后,被選信號經(jīng)信號調(diào)整電路2、12位A/D 器4的A/D轉(zhuǎn)換后,經(jīng)第一光耦5送入ARM處理器7處理。同時,信號經(jīng)由頻率采集電路3 轉(zhuǎn)換成頻率相同的方波后,經(jīng)第二光耦6送入ARM處理器7, ARM處理器7根據(jù)輸入信號進(jìn) 行電壓、頻率計(jì)算,尋找合閘時刻點(diǎn),發(fā)出各種控制指令。電站運(yùn)行的狀態(tài)在LCD顯示器13 上顯示,按鍵14用于在系統(tǒng)啟動時設(shè)置/更改預(yù)設(shè)值,切換菜單選項(xiàng)等。ARM處理器7通 過RS232通信模塊11可實(shí)現(xiàn)與上微機(jī)的連接。ARM處理器7與看門狗9相連,當(dāng)ARM處理 器7在規(guī)定的時間內(nèi)沒有"喂狗",ARM處理器7即程序跑飛或者死機(jī),看門狗9向ARM處理 器7發(fā)出復(fù)位信號。ARM處理器7與第三光耦10相連,ARM處理器7的控制信號通過第三 光耦I(lǐng)O發(fā)出,對于控制器而言,第三光耦I(lǐng)O將外電路與控制器隔離,同時增加了電路的驅(qū) 動能力。 本實(shí)用新型的軟件結(jié)構(gòu)分為主循環(huán)和中斷處理兩大部分,定時中斷由晶振分頻產(chǎn) 生,中斷程序主要完成電壓瞬時值采樣、電壓有效值計(jì)算、頻率值計(jì)算、合閘時刻計(jì)算、啟動 判斷、合閘輸出及中央信號控制等。主循環(huán)程序主要完成面板顯示、定值修改、回路自檢和 信號復(fù)歸等功能。程序流程為開機(jī)上電后,程序開始初始化,恢復(fù)或重置參數(shù);當(dāng)接收到 同步使能信號后,系統(tǒng)執(zhí)行運(yùn)行合閘操作程序,比較并調(diào)節(jié)兩個輸入信號的壓差、頻差、相 差,當(dāng)三者滿足條件后,程序發(fā)出合閘指令信號,隨后退出程序,等待下一個使能信號。
權(quán)利要求一種船舶電站嵌入式自動準(zhǔn)同期并車控制裝置,電站母線電壓降壓和待并電機(jī)電壓降壓信號輸入與其連接的信號選擇電路(1),ARM處理器(7)連接其外存儲器(8),其特征是信號選擇電路(1)的輸出分別連接信號調(diào)整電路(2)和頻率采集電路(3),信號調(diào)整電路(2)的輸出依次連接12位A/D器(4)和第一光耦(5),頻率采集電路(3)輸出連接第二光耦(6),第一光耦(5)和第二光耦(6)的輸出連接ARM處理器(7),ARM處理器(7)外接第三光耦(10)及看門狗(9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶電站嵌入式自動準(zhǔn)同期并車控制裝置,其特征是所述 ARM處理器(7)外接RS232通信模塊(11)和單片機(jī)(12),單片機(jī)(12)連接LCD顯示器(13) 和按鍵(14)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種船舶電站嵌入式自動準(zhǔn)同期并車控制裝置,電站母線電壓降壓和待并電機(jī)電壓降壓信號輸入與其連接的信號選擇電路,ARM處理器連接其外存儲器,信號選擇電路的輸出分別連接信號調(diào)整電路和頻率采集電路,信號調(diào)整電路的輸出依次連接12位A/D器和第一光耦、頻率采集電路輸出連接第二光耦,第一光耦和第二光耦的輸出連接ARM處理器,ARM處理器外接第三光耦及看門狗;采用雙處理器和免維修模塊的結(jié)構(gòu),具有較高的可靠性、精確性和快速性,能夠保護(hù)船舶柴油發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行,進(jìn)一步減少合閘沖擊和并網(wǎng)時間,節(jié)約能源,提高船舶電網(wǎng)穩(wěn)定性。
文檔編號H02J3/42GK201541133SQ20092028476
公開日2010年8月4日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者劉漢宇, 劉維亭, 張冰, 朱志宇, 王敏, 邱赟, 黃巧亮 申請人:江蘇科技大學(xué)