一種同步發(fā)電機(jī)設(shè)備及其勵(lì)磁裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,包括:電源變壓器、整流橋、同步變壓器、勵(lì)磁變壓器、起勵(lì)單元、滅磁和過電壓保護(hù)單元、主微機(jī)勵(lì)磁控制器、第一功率整流單元和柜體,其中所述主微機(jī)勵(lì)磁控制器包括:CPU主控單元、開關(guān)電源單元、開關(guān)量輸入輸出單元、繼電器輸出單元、信號(hào)隔離采樣單元、脈沖放大單元和人機(jī)界面顯示單元。本實(shí)用新型還提出一種同步發(fā)電機(jī)設(shè)備。本實(shí)用新型大大簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高了電路的穩(wěn)定性,簡(jiǎn)化了維修方法。
【專利說明】一種同步發(fā)電機(jī)設(shè)備及其勵(lì)磁裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及機(jī)電控制【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置和同步 發(fā)電機(jī)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 勵(lì)磁裝置是同步發(fā)電機(jī)重要的組成部分,其作用是向發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子提供直流勵(lì)磁 電流的自動(dòng)裝置。同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由汽輪機(jī)或水輪機(jī)等原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)達(dá)到額定轉(zhuǎn) 速后,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通入勵(lì)磁電流,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子線圈,在定子線圈產(chǎn)生三相感應(yīng)電勢(shì)。
[0003] 現(xiàn)有的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置的主控電路采用模擬電路實(shí)現(xiàn),因此主控電路不僅自 身存在電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗干擾能力差、穩(wěn)定性差的問題,而且在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置的運(yùn)行 過程中帶來響應(yīng)速度過慢,操作不方便,維修繁瑣等問題,無法達(dá)到更優(yōu)越的控制效果。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。
[0005] 為此,本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,該裝置具有 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型一方面的實(shí)施例提供一種同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝 置,包括:電源變壓器、整流橋、同步變壓器、勵(lì)磁變壓器、起勵(lì)單元、滅磁和過電壓保護(hù)單 元、主微機(jī)勵(lì)磁控制器、第一功率整流單元和柜體,其中,所述電源變壓器的一端與所述功 率整流單元相連,所述電源變壓器的另一端與所述整流橋的一端相連,所述整流橋的另一 端與所述主微機(jī)勵(lì)磁控制器相連,所述同步變壓器的一端與所述第一功率整流單元相連, 所述同步變壓器的另一端與所述主微機(jī)勵(lì)磁控制器相連,所述勵(lì)磁變壓器的初級(jí)接溫度保 護(hù)電路,次級(jí)輸出工作電源,所述起勵(lì)單元接入廠用直流電,所述滅磁和過電壓保護(hù)單元接 所述起勵(lì)單元,所述主微機(jī)勵(lì)磁控制器包括:CPU主控單元、開關(guān)電源單元、開關(guān)量輸入輸 出單元、繼電器輸出單元、信號(hào)隔離采樣單元、脈沖放大單元和人機(jī)界面顯示單元,其中,所 述CPU主控單元采用數(shù)字信號(hào)處理DSP芯片,所述開關(guān)電源單元的輸入端與所述整流橋相 連,所述開關(guān)電源單元的輸出端與所述CPU主控單元、所述開關(guān)量輸入輸出單元、所述繼電 器輸出單元和所述脈沖放大單元相連,其中,所述開關(guān)電源單元包括:提供操作電壓的第一 開關(guān)電源子單元和提供工作電壓的第二開關(guān)電源子單元;所述信號(hào)隔離采樣單元與發(fā)電機(jī) 電流測(cè)量裝置、發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置、所述同步變壓器和所述CPU主控單元相連以對(duì)發(fā)電 機(jī)電壓信號(hào)、發(fā)電機(jī)電流信號(hào)、勵(lì)磁電流信號(hào)和同步電壓信號(hào)進(jìn)行隔離,發(fā)電機(jī)電流測(cè)量裝 置和所述發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置連接至所述同步發(fā)電機(jī),其中所述繼電器輸出單元包括有信 號(hào)指示燈;開關(guān)量輸入輸出單元,所述開關(guān)量輸入輸出單元與所述第一開關(guān)電源子單元和 所述CPU主控單元相連;繼電器輸出單元,所述繼電器輸出單元與所述第一開關(guān)電源子單 元相連;脈沖放大單元,所述脈沖放大單元與所述第一開關(guān)電源子單元和所述CPU主控單 元相連;人機(jī)界面顯示單元,所述人機(jī)界面顯示單元與所述CPU主控單元相連;第一功率整 流單元,所述功率整流單元分別與所述脈沖放大單元和所述起勵(lì)單元相連;柜體,所述電源 變壓器、整流橋、同步變壓器、勵(lì)磁變壓器、起勵(lì)單元、滅磁和過電壓保護(hù)單元、主微機(jī)勵(lì)磁 控制器、第一功率整流單元位于所述柜體內(nèi),其中所述人機(jī)界面顯示單元安裝于所述柜體 的表面。
[0007] 在本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例中,所述開關(guān)量輸入輸出單元采用光耦隔離式。
[0008] 在本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例中,所述開關(guān)量輸入輸出單元包括電源檢測(cè)電路, 所述電源檢測(cè)電路與所述第一開關(guān)電源子單元相連。
[0009] 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中,所述人機(jī)界面顯示單元包括觸摸屏。
[0010] 在本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例中,還包括:通訊接口和網(wǎng)絡(luò)接口,其中,所述通訊 接口和網(wǎng)絡(luò)接口的類型至少為以下一種:USB接口、以太網(wǎng)接口、RS232接口、RS485接口 / RS422 接口、高速現(xiàn)場(chǎng)總線 CANBUS、TCP/IP 接口、MODEM 接口。
[0011] 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中,所述第一功率整流單元包括散熱裝置,所述散熱 裝置包括散熱器和風(fēng)機(jī)。
[0012] 在本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例中,還包括:備用微機(jī)勵(lì)磁控制器,所述備用微機(jī)勵(lì) 磁控制器與所述整流橋、所述同步變壓器和所述第一功率整流單元相連。
[0013] 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中,還包括:備用微機(jī)勵(lì)磁控制器,所述備用微機(jī)勵(lì)磁 控制器與所述整流橋和所述同步變壓器;第二功率整流單元,所述第二功率整流單元與所 述備用微機(jī)勵(lì)磁控制器相連。
[0014] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,采用數(shù)字信號(hào)處理DSP芯片作 為勵(lì)磁裝置的主控單元來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的主控功能,利用DSP芯片具有的處理速度和響應(yīng)快、 集中化控制等特點(diǎn),可以提高勵(lì)磁裝置的響應(yīng)速度、計(jì)算速度、抗電磁干擾和可靠性。其中, 本實(shí)用新型通過精心的設(shè)計(jì),合理的處理接地、濾波、屏蔽等方面的細(xì)節(jié),使得勵(lì)磁裝置的 抗干擾能力達(dá)到嚴(yán)酷等級(jí)三級(jí)以上的標(biāo)準(zhǔn)。
[0015] 并且,采用單獨(dú)的DSP芯片作為主控單元,大大簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高了電路 的穩(wěn)定性,簡(jiǎn)化了維修方法。并且,本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置通過設(shè)置人機(jī)界面 顯示單元,提供優(yōu)越的人機(jī)操作界面,提高了用戶操作的便利性。
[0016] 本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出一種同步發(fā)電機(jī)設(shè)備,該同步發(fā)電機(jī)設(shè)備具有 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0017] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型另一方面的實(shí)施例提供一種同步發(fā)電機(jī)設(shè)備,包 括同步發(fā)電機(jī);本實(shí)用新型上述實(shí)施例的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,所述同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁 裝置的信號(hào)隔離采樣單元與發(fā)電機(jī)電流測(cè)量裝置和發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置,所述發(fā)電機(jī)電流 測(cè)量裝置和所述發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置連接至所述同步發(fā)電機(jī)。
[0018] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的同步發(fā)電機(jī)設(shè)備,采用數(shù)字信號(hào)處理DSP芯片作為勵(lì)磁 裝置的主控單元來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的主控功能,利用DSP芯片具有的處理速度和響應(yīng)快、集中化 控制等特點(diǎn),可以提高勵(lì)磁裝置的響應(yīng)速度、計(jì)算速度、抗電磁干擾和可靠性。其中,本實(shí)用 新型通過精心的設(shè)計(jì),合理的處理接地、濾波、屏蔽等方面的細(xì)節(jié),使得勵(lì)磁裝置的抗干擾 能力達(dá)到嚴(yán)酷等級(jí)三級(jí)以上的標(biāo)準(zhǔn)。
[0019] 并且,采用單獨(dú)的DSP芯片作為主控單元,大大簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高了電路 的穩(wěn)定性,簡(jiǎn)化了維修方法。并且,本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置通過設(shè)置人機(jī)界面 顯示單元,提供優(yōu)越的人機(jī)操作界面,提高了用戶操作的便利性。
[0020] 本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述 中變得明顯,或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中 將變得明顯和容易理解,其中:
[0022] 圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置的原理圖;
[0023] 圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的主微機(jī)勵(lì)磁控制器的結(jié)構(gòu)圖;
[0024] 圖3為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置的外觀示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例,所述實(shí)施例的示例在附圖中示出,其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實(shí)施例是示例性的,旨在用于解釋本實(shí)用新型,而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型 的限制。
[0026] 在本實(shí)用新型中,除非另有明確的規(guī)定和限定,術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固 定"等術(shù)語應(yīng)做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可 以是機(jī)械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是 兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語 在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0027] 本實(shí)用新型提供的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置是一種對(duì)勵(lì)磁電流起到控制和調(diào)節(jié)作 用的電氣調(diào)控裝置,該勵(lì)磁裝置具有高響應(yīng)、優(yōu)越的人機(jī)操作界面,更高的處理速度,集中 化控制更高的優(yōu)點(diǎn)。
[0028] 如圖1所示,本實(shí)用新型實(shí)施例的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,包括:電源變壓器TC1、 整流橋、同步變壓器TI1、勵(lì)磁變壓器TR1、起勵(lì)單元QC、滅磁和過電壓保護(hù)單元、主微機(jī)勵(lì) 磁控制器AEC、第一功率整流單元B8和柜體。其中,電源變壓器TC1的一端與第一功率整流 單元相連,電源變壓器TC1的另一端與整流橋的一端相連,整流橋的另一端與主微機(jī)勵(lì)磁 控制器AEC相連。同步變壓器TI1的一端與第一功率整流單元B8相連,同步變壓器TI1的 另一端與主微機(jī)勵(lì)磁控制器AEC相連。勵(lì)磁變壓器TR1的初級(jí)接溫度保護(hù)電路,次級(jí)輸出 工作電壓。起勵(lì)單元接入廠用直流電,滅磁和過電壓保護(hù)單元接起勵(lì)單元。其中,廠用直流 電為220V直流電。
[0029] 如圖2所示,主微機(jī)勵(lì)磁控制器AEC包括:CPU主控單元B1、開關(guān)電源單元B2、開 關(guān)量輸入輸出單兀B3、繼電器輸出單兀B4、信號(hào)隔離米樣單兀B5、脈沖放大單兀B7和人機(jī) 界面顯示單元B6。
[0030] CPU主控單元B1包括:隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀內(nèi)存ROM、可擦寫可編程只讀存 儲(chǔ)器EPR0M、F28335、脈沖形成、檢測(cè)和切換單元、串行口和CPU板(主機(jī)板)。其中,CPU主 控單元B1可以采用數(shù)字信號(hào)處理DSP芯片。其中,CPU主控單元B1采用最新的高速32位 DSP28335作為核心,最高速度可達(dá)150MHz,強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力及快速的浮點(diǎn)計(jì)算為勵(lì)磁 調(diào)節(jié)器模型的精準(zhǔn)數(shù)碼化和勵(lì)磁裝置其它輔助功能的實(shí)現(xiàn)提供了保證,它是整個(gè)勵(lì)磁裝置 的核心控制器件,數(shù)據(jù)處理速度和精度大大提高。
[0031] 本實(shí)用新型的主控板(CPU板)采用表面貼工藝,多層印刷電路板,軍品級(jí)芯片,重 要芯片均采用國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)的成熟產(chǎn)品。
[0032] 并且,CPU主控單元B1采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RT0S及其功能強(qiáng)大的專家?guī)旌?數(shù),面向任務(wù)的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格,按全優(yōu)先服務(wù)方式進(jìn)行資源管理、任務(wù)調(diào)度、異常處理等工 作,工作極為可靠,也使勵(lì)磁裝置的性能得以最大程度的發(fā)揮。CPU主控單元B1采用C語 言、指令表(IL)、Basic、結(jié)構(gòu)文本(ST)、順序功能圖(SFC)、數(shù)據(jù)模塊編輯器、數(shù)據(jù)類型編輯 器等編程,執(zhí)行速度快,可讀性好,易于擴(kuò)展和移植。
[0033] 具體來說,開關(guān)電源單元B2的輸入端與整流橋相連,開關(guān)電源單元B2的輸出端 與CPU主控單兀B1、開關(guān)量輸入輸出單兀B3、繼電器輸出單兀B4、信號(hào)隔離米樣單兀B5、脈 沖放大單元B7元相連,其中,開關(guān)電源單元B2包括:提供操作電源的第一開關(guān)電源子單元 B21和提供工作電壓的第二開關(guān)電源子單元B22。在本實(shí)用新型的一個(gè)示例中,操作電源為 兩路24V工作電壓,工作電壓為+5V、+12V和-12V的工作電壓。
[0034] 需要說明的是,本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置電源采用雙路供電,一路來 自于直流蓄電池電源,另一路來自機(jī)端變或廠用交流電降壓整流。兩路電源并聯(lián)運(yùn)行,互為 冗余,提高了裝置的可靠性。
[0035] 信號(hào)隔離采樣單元B5與發(fā)電機(jī)電流測(cè)量裝置CT、發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置PT、同步變 壓器和CPU主控單元B1相連以對(duì)發(fā)電機(jī)電壓信號(hào)、發(fā)電機(jī)電流信號(hào)、勵(lì)磁電流信號(hào)和同步 電壓信號(hào)進(jìn)行隔離,發(fā)電機(jī)電流測(cè)量裝置和發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置連接至同步發(fā)電機(jī)GS。具 體來說,發(fā)電機(jī)電流測(cè)量裝置CT、發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置PT可以將測(cè)量得到的發(fā)電機(jī)量測(cè)電 壓信號(hào)、儀表電壓信號(hào)、系統(tǒng)電壓信號(hào)、同步電壓信號(hào)、發(fā)電機(jī)電壓信號(hào)、發(fā)電機(jī)電流信號(hào)、 勵(lì)磁電流信號(hào)等采用小型化的電壓互感器進(jìn)行隔離后,適配為A/D量程內(nèi)的弱電信號(hào)。具 體地,將定子電流互感器來的信號(hào)經(jīng)過內(nèi)部電流互感器隔離后,適配為A/D量程內(nèi)的弱電 信號(hào)。勵(lì)磁電流經(jīng)過濾波電平轉(zhuǎn)換后進(jìn)行采樣。同時(shí)將同步信號(hào)整形為方波,供CPU主控 單元B1產(chǎn)生脈沖。
[0036] 開關(guān)量輸入輸出單元B3與第一開關(guān)電源子單元B21和CPU主控單元B1相連。在 本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中,開關(guān)量輸入輸出單元B3采用光耦隔離式。其中,開關(guān)量輸入 輸出單兀B3由繼電器組成。開關(guān)量輸入輸出單兀B3將24路開關(guān)量輸入信號(hào)經(jīng)過光電隔 離后,進(jìn)入測(cè)控CPU主控單元B1進(jìn)行狀態(tài)判斷。
[0037] 進(jìn)一步,開關(guān)量輸入輸出單元B3包括電源檢測(cè)電路,其中,電源檢測(cè)電路與第一 開關(guān)電源子單元B21相連。將24路開關(guān)量輸出信號(hào)經(jīng)過光電隔離后驅(qū)動(dòng)繼電器輸出單元 B4,進(jìn)行信號(hào)輸出。
[0038] 繼電器輸出單元Μ分別與第一開關(guān)電源子單元B21和開關(guān)量輸入輸出單元B3相 連,其中繼電器輸出單元Β3包括有信號(hào)指示燈,顯示信號(hào)輸出狀態(tài)。
[0039] 脈沖放大單元Β7與第一開關(guān)電源子單元Β21和CPU主控單元Β3相連。人機(jī)界面 顯示單元B6與CPU主控單元B3相連。其中,人機(jī)界面顯示單元B6安裝于柜體的表面。并 且,人機(jī)界面顯示單元B6包括有觸摸屏,該觸摸屏可以提供儀表監(jiān)測(cè)與控制操作面板供人 機(jī)對(duì)話用。人機(jī)界面采用觸摸屏全漢化界面,便于運(yùn)行人員的監(jiān)視。另外開關(guān)量輸入的實(shí) 時(shí)狀態(tài)顯示、開關(guān)量強(qiáng)制輸出、控制和保護(hù)參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行方式的切換、故障錄波數(shù)據(jù)的提 取等功能均可在此人機(jī)對(duì)話窗口上實(shí)現(xiàn)。
[0040] 在本實(shí)用新型的一個(gè)示例中,人機(jī)界面顯示單元B6采用15寸高清真彩顯示器,在 使用功能,操作的友好性以及技術(shù)的先進(jìn)性等方面,相對(duì)于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)其他的勵(lì)磁裝置 而言,具有更好的操作效果。
[0041] 圖3是本實(shí)用新型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置的外形示意圖,如圖3所示,人機(jī)界面顯示 單元B6和CPU主控單元B1組合成一體,鑲嵌在勵(lì)磁裝置的前面板上,便于維護(hù)和操作。柜 體前門采用整體鋼化玻璃,美觀大方。
[0042] 本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置的外部邏輯回路主要是用若干個(gè)直流220V 繼電器完成外部開關(guān)量信號(hào)的隔離以及節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展,從現(xiàn)場(chǎng)來的滅磁開關(guān)、并網(wǎng)開關(guān)、增、 減磁接點(diǎn),均經(jīng)過直流220V繼電器隔離,因?yàn)檫@些信號(hào)一般傳送距離較遠(yuǎn),且混在強(qiáng)電電 纜溝里,直流220V操作有利于提高抗干擾能力。經(jīng)隔離后的繼電器節(jié)點(diǎn)經(jīng)光隔后讀入CPU 主控單元B3,開關(guān)量經(jīng)過電磁與光電雙重隔離,并保證柜外均是強(qiáng)電接口,柜內(nèi)24V電源不 引出柜體,從而保證可靠性。由此可知,本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置的外部邏輯回 路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于實(shí)現(xiàn)。
[0043] 并且,第一功率整流單元B4分別與脈沖放大單元B7和起勵(lì)單元相連,并且電源變 壓器、整流橋、同步變壓器、勵(lì)磁變壓器、起勵(lì)單元、滅磁和過電壓保護(hù)單元、主微機(jī)勵(lì)磁控 制器、第一功率整流單元位于柜體內(nèi)。其中,第一功率整流單元Μ包括散熱裝置,其中散熱 裝置包括散熱器和風(fēng)機(jī)。利用散熱器加風(fēng)機(jī)散熱,運(yùn)行噪音小,維護(hù)方便,可以大大提高勵(lì) 磁裝置的結(jié)構(gòu)利用空間。
[0044] 本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置還包括:通訊接口和網(wǎng)絡(luò)接口,其中,通訊 接口和網(wǎng)絡(luò)接口的類型至少為以下一種:USB接口、以太網(wǎng)接口、RS232接口、RS485接口 / RS422接口、高速現(xiàn)場(chǎng)總線CANBUS、TCP/IP接口、MODEM接口。通過采用上述非常開放的 通訊接口和網(wǎng)絡(luò)接口,可以非常方便地與其它設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接,實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制、管理的自動(dòng) 化、信息化。
[0045] 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中,本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置配置強(qiáng)大的 錄波器功能。具體功能如下:
[0046] (1)能夠記錄故障前20秒和故障后80秒的16路模擬量測(cè)量數(shù)據(jù)和16路開關(guān)量 狀態(tài)。
[0047] (2)在錄波時(shí)長(zhǎng)內(nèi)可任意配置故障前后時(shí)間,可設(shè)置每周波采樣分辯率及顯示分 辯率和時(shí)間段,每周波采樣分辯率最高可達(dá)到每20ms采樣144點(diǎn)。
[0048] (3)量程記錄的量包括:發(fā)電機(jī)電壓UG1,UG2、發(fā)電機(jī)電流IA、觸發(fā)角ARF、有功功 率P、無功功率Q、轉(zhuǎn)子電壓Ufd、轉(zhuǎn)子電流Ifd、發(fā)電機(jī)頻率R)、基本涵蓋了所有模擬量,可以 通過串口上傳到筆記本電腦上進(jìn)行顯示、處理。
[0049] (4)可以很方便地進(jìn)行波形存儲(chǔ)、分析和打印。
[0050] (5)啟動(dòng)方式有手動(dòng)啟動(dòng),自動(dòng)突變量啟動(dòng)和故障啟動(dòng)三種方式,能記錄電機(jī)啟動(dòng) 和運(yùn)行時(shí)的各物理量的變化波形。
[0051] 結(jié)合上述對(duì)各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)的描述,下面對(duì)本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置 的工作原理進(jìn)行說明。
[0052] 首先,將系統(tǒng)外部提供的交流電壓220V和直流電壓110或220V雙路電源送入勵(lì) 磁裝置中,經(jīng)開關(guān)電源單元B2變換成CPU主控制單元B1所需的工作電壓。將發(fā)電機(jī)的PT 信號(hào)(發(fā)電機(jī)電壓信號(hào))與CT信號(hào)(發(fā)電機(jī)電流信號(hào))送入到勵(lì)磁裝置中,經(jīng)過信號(hào)隔離 采樣單元B5進(jìn)行隔離和整形后傳送給CPU主控制單元B1。信號(hào)隔離采樣單元B5采集當(dāng)前 的勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流值經(jīng)直流采樣部分處理完成后送入CPU主控制單元B1。通過控制操 作面板將輸入信號(hào)經(jīng)過開關(guān)量輸入輸出單元B3的光耦隔離后送入CPU主控制單元B1,以及 將CPU主控制單元B1產(chǎn)生的控制輸出信號(hào)經(jīng)光耦隔離后送至繼電器輸出單元B4,以此來 控制各個(gè)被控制對(duì)象。采集同步信號(hào)電壓UT送入信號(hào)隔離采樣單元,經(jīng)過整形濾波后送入 CPU主控制單元Bl,CPU主控制單元B1輸出脈沖信號(hào),經(jīng)脈沖放大單元B7放大后用于控制 第一功率整流單元B8。人機(jī)界面顯示單元B6可以顯示當(dāng)前所有的運(yùn)行參數(shù),并且用戶也可 以通過觸摸屏在線修改控制參數(shù)。
[0053] 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中,本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置還包括:備 用微機(jī)勵(lì)磁控制器BEC,其中備用微機(jī)勵(lì)磁控制器BEC與整流橋、同步變壓器和第一功率整 流單元相連。其中,主微機(jī)勵(lì)磁控制器和備用微機(jī)勵(lì)磁控制器的結(jié)構(gòu)和工作邏輯原理相同。
[0054] 這樣的主備方式是為了避免一個(gè)勵(lì)磁控制器發(fā)生故障時(shí),勵(lì)磁裝置工作癱瘓。主 微機(jī)勵(lì)磁控制器AEC和備用微機(jī)勵(lì)磁控制器BEC在勵(lì)磁裝置運(yùn)行時(shí)都投入工作。當(dāng)運(yùn)行中 主微機(jī)勵(lì)磁控制器AEC有故障時(shí),備用微機(jī)勵(lì)磁控制器BEC自動(dòng)會(huì)無擾動(dòng)切換到運(yùn)行狀態(tài)。 然后主微機(jī)勵(lì)磁控制器AEC報(bào)故障。其中,主微機(jī)勵(lì)磁控制器AEC和備用微機(jī)勵(lì)磁控制器 BEC可以共用一個(gè)第一功率整流單元B8。
[0055] 此外,主微機(jī)勵(lì)磁控制器AEC和備用微機(jī)勵(lì)磁控制器BEC也可以分別利用一個(gè)功 率整流單元,即微機(jī)勵(lì)磁控制器和功率整流單元形成1對(duì)1的工作模式。
[0056] 在本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例中,本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置還包括: 備用微機(jī)勵(lì)磁控制器BEC和第二功率整流單元,其中,備用微機(jī)勵(lì)磁控制器與整流橋和同 步變壓器,第二功率整流單元與備用微機(jī)勵(lì)磁控制器相連。主微機(jī)勵(lì)磁控制器AEC輸出的 脈沖信號(hào),經(jīng)過其內(nèi)部的脈沖放大單元放大后用于控制第一功率整流單元。備用微機(jī)勵(lì)磁 控制器BEC輸出的脈沖信號(hào),經(jīng)過其內(nèi)部的脈沖放大單元放大后用于控制第二功率整流單 J Li 〇
[0057] 需要說明的是,第一和第二功率整流單元均采用模塊化設(shè)計(jì),利用散熱器和風(fēng)機(jī) 散熱,運(yùn)行噪音小,維護(hù)方便,并且大大提高了勵(lì)磁裝置的結(jié)構(gòu)利用空間。
[0058] 本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置的外圍配以大規(guī)模的可編程邏輯器件現(xiàn)場(chǎng) 可編程門陣列FPGA、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD作為輔助元件,將控制系統(tǒng)基本縮小為一 個(gè)片上系統(tǒng),從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性,實(shí)現(xiàn)全交流采樣技術(shù),勵(lì)磁裝置的操作邏輯電 路,機(jī)械或電子的電壓整定機(jī)構(gòu)都可以簡(jiǎn)化或取消。
[0059] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,采用數(shù)字信號(hào)處理DSP芯片作 為勵(lì)磁裝置的主控單元來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的主控功能,利用DSP芯片具有的處理速度和響應(yīng)快、 集中化控制等特點(diǎn),可以提高勵(lì)磁裝置的響應(yīng)速度、計(jì)算速度、抗電磁干擾和可靠性。其中, 本實(shí)用新型通過精心的設(shè)計(jì),合理的處理接地、濾波、屏蔽等方面的細(xì)節(jié),使得勵(lì)磁裝置的 抗干擾能力達(dá)到嚴(yán)酷等級(jí)三級(jí)以上的標(biāo)準(zhǔn)。
[0060] 并且,采用單獨(dú)的DSP芯片作為主控單元,大大簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高了電路 的穩(wěn)定性,簡(jiǎn)化了維修方法。并且,本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置通過設(shè)置人機(jī)界面 顯示單元,提供優(yōu)越的人機(jī)操作界面,提高了用戶操作的便利性。
[0061] 本實(shí)用新型還提出一種同步發(fā)電機(jī)設(shè)備,該同步發(fā)電機(jī)設(shè)備包括同步發(fā)電機(jī)和本 實(shí)用新型上述實(shí)施例提供的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,其中,同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置的信號(hào) 隔離采樣單元與發(fā)電機(jī)電流測(cè)量裝置和發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置相連,發(fā)電機(jī)電流測(cè)量裝置和 發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置連接至同步發(fā)電機(jī)。
[0062] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的同步發(fā)電機(jī)設(shè)備,采用數(shù)字信號(hào)處理DSP芯片作為勵(lì)磁 裝置的主控單元來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的主控功能,利用DSP芯片具有的處理速度和響應(yīng)快、集中化 控制等特點(diǎn),可以提高勵(lì)磁裝置的響應(yīng)速度、計(jì)算速度、抗電磁干擾和可靠性。其中,本實(shí)用 新型通過精心的設(shè)計(jì),合理的處理接地、濾波、屏蔽等方面的細(xì)節(jié),使得勵(lì)磁裝置的抗干擾 能力達(dá)到嚴(yán)酷等級(jí)三級(jí)以上的標(biāo)準(zhǔn)。
[0063] 并且,采用單獨(dú)的DSP芯片作為主控單元,大大簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高了電路 的穩(wěn)定性,簡(jiǎn)化了維修方法。并且,本實(shí)用新型的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置通過設(shè)置人機(jī)界面 顯示單元,提供優(yōu)越的人機(jī)操作界面,提高了用戶操作的便利性。
[0064] 在本說明書的描述中,參考術(shù)語"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中,對(duì)上述術(shù)語的示意性表 述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在 任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0065] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例,可以理解的是,上述實(shí)施例是 示例性的,不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型 的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和 變型。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求極其等同限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,其特征在于,包括:電源變壓器、整流橋、同步變壓器、 勵(lì)磁變壓器、起勵(lì)單元、滅磁和過電壓保護(hù)單元、主微機(jī)勵(lì)磁控制器、第一功率整流單元和 柜體,其中,所述電源變壓器的一端與所述第一功率整流單元相連,所述電源變壓器的另一 端與所述整流橋的一端相連,所述整流橋的另一端與所述主微機(jī)勵(lì)磁控制器相連,所述同 步變壓器的一端與所述第一功率整流單元相連,所述同步變壓器的另一端與所述主微機(jī)勵(lì) 磁控制器相連,所述勵(lì)磁變壓器的初級(jí)接溫度保護(hù)電路,次級(jí)輸出工作電源,所述起勵(lì)單元 接入廠用直流電,所述滅磁和過電壓保護(hù)單元接所述起勵(lì)單元, 所述主微機(jī)勵(lì)磁控制器包括:CPU主控單元、開關(guān)電源單元、開關(guān)量輸入輸出單元、繼 電器輸出單元、信號(hào)隔離采樣單元、脈沖放大單元和人機(jī)界面顯示單元,其中,所述CPU主 控單元采用數(shù)字信號(hào)處理DSP芯片, 所述開關(guān)電源單元的輸入端與所述整流橋相連,所述開關(guān)電源單元的輸出端與所述 CPU主控單元、所述開關(guān)量輸入輸出單元、所述繼電器輸出單元和所述脈沖放大單元相連, 其中,所述開關(guān)電源單元包括:提供操作電壓的第一開關(guān)電源子單元和提供工作電壓的第 二開關(guān)電源子單元; 所述信號(hào)隔離采樣單元與發(fā)電機(jī)電流測(cè)量裝置、發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置、所述同步變壓 器和所述CPU主控單元相連以對(duì)發(fā)電機(jī)電壓信號(hào)、發(fā)電機(jī)電流信號(hào)、勵(lì)磁電流信號(hào)和同步 電壓信號(hào)進(jìn)行隔離,所述發(fā)電機(jī)電流測(cè)量裝置和所述發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置連接至所述同步 發(fā)電機(jī); 所述開關(guān)量輸入輸出單元與所述第一開關(guān)電源子單元和所述CPU主控單元相連; 所述繼電器輸出單元與所述第一開關(guān)電源子單元相連,其中所述繼電器輸出單元包括 有信號(hào)指示燈; 所述脈沖放大單元與所述第一開關(guān)電源子單元和所述CPU主控單元相連; 所述人機(jī)界面顯示單元與所述CPU主控單元相連; 其中,所述第一功率整流單元分別與所述脈沖放大單元和所述起勵(lì)單元相連,并且所 述電源變壓器、整流橋、同步變壓器、勵(lì)磁變壓器、起勵(lì)單元、滅磁和過電壓保護(hù)單元、主微 機(jī)勵(lì)磁控制器、第一功率整流單元位于所述柜體內(nèi),其中所述人機(jī)界面顯示單元安裝于所 述柜體的表面。
2. 如權(quán)利要求1所述的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,其特征在于,所述開關(guān)量輸入輸出單 元采用光耦隔離式。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,其特征在于,所述開關(guān)量輸入輸出 單元包括電源檢測(cè)電路,所述電源檢測(cè)電路與所述第一開關(guān)電源子單元相連。
4. 如權(quán)利要求1所述的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,其特征在于,所述人機(jī)界面顯示單元 包括觸摸屏。
5. 如權(quán)利要求1所述的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,其特征在于,還包括:通訊接口和網(wǎng) 絡(luò)接口,其中,所述通訊接口和網(wǎng)絡(luò)接口的類型至少為以下一種:USB接口、以太網(wǎng)接口、 RS232 接口、RS485 接口 /RS422 接口、高速現(xiàn)場(chǎng)總線 CANBUS、TCP/IP 接口、MODEM 接口。
6. 如權(quán)利要求1所述的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,其特征在于,所述第一功率整流單元 包括散熱裝置,所述散熱裝置包括散熱器和風(fēng)機(jī)。
7. 如權(quán)利要求1所述的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,其特征在于,還包括:備用微機(jī)勵(lì)磁控 制器,所述備用微機(jī)勵(lì)磁控制器與所述整流橋、所述同步變壓器和所述第一功率整流單元 相連。
8. 如權(quán)利要求1所述的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,其特征在于,還包括: 備用微機(jī)勵(lì)磁控制器,所述備用微機(jī)勵(lì)磁控制器與所述整流橋和所述同步變壓器; 第二功率整流單元,所述第二功率整流單元與所述備用微機(jī)勵(lì)磁控制器相連。
9. 一種同步發(fā)電機(jī)設(shè)備,其特征在于,包括: 同步發(fā)電機(jī); 權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置,所述同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁裝置的信 號(hào)隔離采樣單元與發(fā)電機(jī)電流測(cè)量裝置和發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置相連,所述發(fā)電機(jī)電流測(cè)量 裝置和所述發(fā)電機(jī)電壓測(cè)量裝置連接至所述同步發(fā)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】H02K19/38GK203850993SQ201420255858
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】李強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京銘瑞欣科控制技術(shù)有限公司