雙cpu的igbt勵磁控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙CPU的IGBT勵磁控制器，包括發(fā)電機(jī)電壓采樣電路、發(fā)電機(jī)電流采樣電路、以及電網(wǎng)電壓采樣電路，采樣電路將采集到的信號分別通過發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路、發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路、發(fā)電機(jī)電流檢測電路和電網(wǎng)電壓檢測電路發(fā)送給第一CPU的輸入端，所述第一CPU的輸出端通過一內(nèi)部隔離通訊電路連接在一第二CPU的一輸入端，所述第二CPU的另一輸入端連接勵磁電壓檢測電路并接收其采集的勵磁電源的電壓信號，所述第二CPU向PWM信號放大與IGBT控制電路輸出PWM信號從而控制IGBT的通斷。本實(shí)用新型具有能適應(yīng)極端的工況，能實(shí)現(xiàn)單機(jī)、并機(jī)、并網(wǎng)模式自動轉(zhuǎn)換，還能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)甩負(fù)荷跳閘后自動穩(wěn)壓功能，保障發(fā)電系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行，發(fā)出高質(zhì)量電能的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】雙CPU的IGBT勵磁控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)控制器，尤其是涉及一種能適應(yīng)極端的工況，能實(shí)現(xiàn)單機(jī)、并機(jī)、并網(wǎng)模式自動轉(zhuǎn)換，還能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)甩負(fù)荷跳閘后自動穩(wěn)壓功能的雙CPU的IGBT勵磁控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今中小型發(fā)電機(jī)組的勵磁設(shè)備中，絕大部分使用可控硅作為功率器件?？煽毓鑴畲诺闹匾攸c(diǎn)是需要有穩(wěn)定的“同步”信號，在中小型發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中由于發(fā)電工況變化大，經(jīng)常會出現(xiàn)沒有穩(wěn)定“同步”信號的情況，造成發(fā)電機(jī)工作穩(wěn)定性差，甚至不能工作的情況。另外中小型發(fā)電機(jī)勵磁設(shè)備又普遍存在性能差，自動化程度低，特別是中小型水電機(jī)組在并網(wǎng)運(yùn)行時經(jīng)常會出現(xiàn)極端的工況，可控硅勵磁是完全無法適應(yīng)的。因此，操作人員精神高度緊張，勞動強(qiáng)度極大。
[0003]中小型發(fā)電機(jī)組主要有三種運(yùn)行方式:單機(jī)、并機(jī)、并網(wǎng)，在單機(jī)、并機(jī)運(yùn)行時，經(jīng)常由于負(fù)載變化大，負(fù)載種類復(fù)雜，交流電壓波形可能畸變嚴(yán)重，以致依賴同步信號精確取得的可控硅勵磁裝置不能穩(wěn)定工作，影響發(fā)動機(jī)運(yùn)行的安全性和可靠性。在并網(wǎng)運(yùn)行時特別中小型水電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時，電網(wǎng)電壓波動是非常頻繁的，前半夜、后半夜不一樣，極端情況可能出現(xiàn)電網(wǎng)拉閘造成“飛車”故障。為了適應(yīng)這些情況，操作人員必須時刻關(guān)注電網(wǎng)的變化，經(jīng)常調(diào)節(jié)勵磁電流以維持功率因數(shù)大體穩(wěn)定，防止“無功倒灌”，過流跳閘，飛車故障的出現(xiàn)。因而操作人員勞動強(qiáng)度很大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型目的在于提供一種能適應(yīng)極端的工況，能實(shí)現(xiàn)單機(jī)、并機(jī)、并網(wǎng)模式自動轉(zhuǎn)換，還能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)甩負(fù)荷跳閘后自動穩(wěn)壓功能的雙CPU的IGBT勵磁控制器。
[0005]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的，一種雙CPU的IGBT勵磁控制器，包括采集發(fā)電機(jī)電壓信號的發(fā)電機(jī)電壓采樣電路、采集發(fā)電機(jī)電流信號的發(fā)電機(jī)電流采樣電路、以及采集電網(wǎng)電壓信號的電網(wǎng)電壓采樣電路，所述電壓采樣電路將采集到的發(fā)電機(jī)電壓信號分別發(fā)送給發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路和發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路，所述發(fā)電機(jī)電流采樣電路將采集到的發(fā)電機(jī)電流信號分別發(fā)送給發(fā)電機(jī)電流檢測電路、發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路和發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路，所述電網(wǎng)電壓采樣電路將采集到的電網(wǎng)電壓信號發(fā)送給電網(wǎng)電壓檢測電路，所述發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路、發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路、發(fā)電機(jī)電流檢測電路和電網(wǎng)電壓檢測電路分別連接在一第一 CPU的輸入端，所述第一 CPU的輸出端通過一內(nèi)部隔離通訊電路連接在一第二 CPU的一輸入端，所述第二 CPU的另一輸入端連接勵磁電壓檢測電路并接收其采集的勵磁電源的電壓信號，所述第二 CPU向PWM信號放大與IGBT控制電路輸出PWM信號從而控制IGBT的通斷。
[0006]作為一種優(yōu)選方式，所述發(fā)電機(jī)電壓采樣電路包括連接發(fā)電機(jī)的電壓傳感器和接受電壓傳感器信號的運(yùn)算放大器。
[0007]作為一種優(yōu)選方式，所述發(fā)電機(jī)電流采樣電路包括連接發(fā)電機(jī)的電流傳感器和接受電流傳感器信號的運(yùn)算放大器。
[0008]作為一種優(yōu)選方式，所述電網(wǎng)電壓采樣電路包括連接電網(wǎng)的電壓傳感器和接受電壓傳感器信號的運(yùn)算放大器。
[0009]作為一種優(yōu)選方式，所述第一 CPU上還連接有外部通訊電路、合闡電路和顯示與輸入電路。
[0010]作為一種優(yōu)選方式，所述IGBT與勵磁電源相連，控制發(fā)電機(jī)的勵磁電流。
[0011]本實(shí)用新型能在電壓波形嚴(yán)重畸變或發(fā)電機(jī)頻率快速變化的“飛車”故障工況下穩(wěn)定工作。本實(shí)用新型連接電網(wǎng)電壓，發(fā)電機(jī)電壓和作為“調(diào)差電流”的發(fā)電機(jī)電流，在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前自動跟蹤電網(wǎng)電壓，無須操作人員的操作，第一次并網(wǎng)時自動識別調(diào)差電流的連接是否正確，并網(wǎng)后自動根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化調(diào)節(jié)勵磁電流的大小；自動測量功率因數(shù)，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)電流的大小和用戶的設(shè)定自動修改功率因數(shù)給定并作恒功率因數(shù)運(yùn)行，通過采集斷路器輔助常開觸點(diǎn)信號和電網(wǎng)電壓的邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)單機(jī)、并機(jī)、并網(wǎng)模式自動轉(zhuǎn)換；還能實(shí)現(xiàn)跳閘后自動穩(wěn)壓功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0014]—種雙CPU的IGBT勵磁控制器,參考圖1,包括米集發(fā)電機(jī)電壓信號的發(fā)電機(jī)電壓采樣電路1、采集發(fā)電機(jī)電流信號的發(fā)電機(jī)電流采樣電路2、以及采集電網(wǎng)電壓信號的電網(wǎng)電壓采樣電路3，所述電壓采樣電路I將采集到的發(fā)電機(jī)電壓信號分別發(fā)送給發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路5和發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路4，所述發(fā)電機(jī)電流采樣電路2將采集到的發(fā)電機(jī)電流信號分別發(fā)送給發(fā)電機(jī)電流檢測電路6、發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路5和發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路4，所述電網(wǎng)電壓采樣電路3將采集到的電網(wǎng)電壓信號發(fā)送給電網(wǎng)電壓檢測電路7，所述發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路4、發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路5、發(fā)電機(jī)電流檢測電路6和電網(wǎng)電壓檢測電路7分別連接在一第一 CPU9的輸入端,所述第一 CPU9的輸出端通過一內(nèi)部隔離通訊電路11連接在一第二 CPU12的一輸入端，所述第二 CPU12的另一輸入端連接勵磁電壓檢測電路15并接收其采集的勵磁電源的電壓信號，所述第二 CPU12向PWM信號放大與IGBT控制電路13輸出PWM信號從而控制IGBT16的通斷。
[0015]圖1為勵磁控制器的原理框圖，它描述了本實(shí)用新型雙CPU的IGBT勵磁控制器的一種實(shí)施例:
[0016]發(fā)電機(jī)電壓采樣電路I采集發(fā)電機(jī)電壓信號，并將該信號同時送到發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路5和發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路4 ;發(fā)電機(jī)電流采樣電路2采集電機(jī)電流信號，并將該信號同時送到發(fā)電機(jī)電流檢測電路6，發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路5和發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路4 ;電網(wǎng)電壓采樣電路3采集電網(wǎng)電壓信號，并將該信號送到電網(wǎng)電壓檢測電路7 ;發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路4，發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路5，發(fā)電機(jī)電流檢測電路6和電網(wǎng)電壓檢測電路7將各種采樣信號處理成合適的信號送至第一 CPU9 ;第一 CPU9再將前述的信號輔助其它信號(如合閘信號、外部通信信號、操作人員的操作信號)選擇一種合適的工作模式，產(chǎn)生數(shù)字控制信號通過內(nèi)部隔離通訊電路11傳送至第二 CPU12 ;第二 CPU12從勵磁電壓檢測電路15中取得當(dāng)前勵磁電源電壓的信息再根據(jù)第一 CPU9發(fā)送來的數(shù)字控制信號按某種控制算法產(chǎn)生PWM信號，通過PWM信號放大與IGBT控制電路13控制IGBT16產(chǎn)生勵磁電流。
[0017]該勵磁控制器可以在電壓波形嚴(yán)重畸變或發(fā)電機(jī)頻率快速變化的“飛車”故障工況下穩(wěn)定工作。該勵磁控制器連接電網(wǎng)電壓，發(fā)電機(jī)電壓和作為“調(diào)差電流”的發(fā)電機(jī)電流，在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前自動跟蹤電網(wǎng)電壓，無須操作人員的操作，第一次并網(wǎng)時自動識別調(diào)差電流的連接是否正確，并網(wǎng)后自動根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化調(diào)節(jié)勵磁電流的大小；自動測量功率因數(shù)，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)電流的大小和用戶的設(shè)定自動修改功率因數(shù)給定并作恒功率因數(shù)運(yùn)行，通過采集斷路器輔助常開觸點(diǎn)信號和電網(wǎng)電壓的邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)單機(jī)、并機(jī)、并網(wǎng)模式自動轉(zhuǎn)換；還能實(shí)現(xiàn)跳閘后自動穩(wěn)壓功能。
[0018]本控制器具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1、一鍵啟動，實(shí)現(xiàn)勵磁全自動運(yùn)行，對小水電站無人值守運(yùn)行提供完美的解決方案；
[0020]2、在單機(jī)、并機(jī)運(yùn)行時允許負(fù)載存在嚴(yán)重的畸變(假如負(fù)載是一個可控硅整流裝置而且功率與發(fā)電機(jī)功率在一個量級時，傳統(tǒng)可控硅勵磁是不能工作的)的極端工況下穩(wěn)定工作；
[0021 ] 3、發(fā)電機(jī)啟動后自動跟蹤電網(wǎng)電壓；
[0022]4、并網(wǎng)后按設(shè)定的功率因數(shù)值運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)恒功率因數(shù)或恒“無功電流”運(yùn)行；
[0023]5、電網(wǎng)甩負(fù)荷跳閘后電壓自動回復(fù)到設(shè)定值，防止過電壓在發(fā)電機(jī)處于“飛車”故障下仍能穩(wěn)定發(fā)電機(jī)電壓，為自動關(guān)閉動力(關(guān)水)提供能源保證(由于“飛車”故障可能是電網(wǎng)拉閘引起，此時電網(wǎng)可能是沒有電的)；
[0024]6、自動識別停機(jī)過程頻率過低時自動滅磁；
[0025]7、“單機(jī)運(yùn)行”運(yùn)行時自動按設(shè)定電壓運(yùn)行，能保持發(fā)電機(jī)電壓恒定；
[0026]8、并機(jī)運(yùn)行時可自動無功調(diào)差；
[0027]9、發(fā)電機(jī)過電流(超發(fā))時自動減少勵磁(無功)，防止發(fā)電機(jī)過電流；
[0028]10、低勵限制，保證發(fā)電機(jī)電壓不會過低而進(jìn)相運(yùn)行；
[0029]11、自動調(diào)節(jié)/手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換功能；
[0030]12、可以針對特殊機(jī)組勵磁運(yùn)行不穩(wěn)定的進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，做到通用性廣；
[0031]13、可克服在發(fā)電站附近有大負(fù)載用戶時，COSΦ劇烈抖動的難題，保障發(fā)電站能正常發(fā)電運(yùn)行；
[0032]14、配備上位機(jī)通訊等接口、外起勵、滅磁等接口，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制。
[0033]在一雙CPU的IGBT勵磁控制器的實(shí)施例中，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上具體還可以是，發(fā)電機(jī)電壓采樣電路I包括連接發(fā)電機(jī)的電壓傳感器和接受電壓傳感器信號的運(yùn)算放大器。
[0034]在一雙CPU的IGBT勵磁控制器的實(shí)施例中，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上具體還可以是，發(fā)電機(jī)電流采樣電路2包括連接發(fā)電機(jī)的電流傳感器和接受電流傳感器信號的運(yùn)算放大器。
[0035]在一雙CPU的IGBT勵磁控制器的實(shí)施例中，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上具體還可以是，電網(wǎng)電壓采樣電路3包括連接電網(wǎng)的電壓傳感器和接受電壓傳感器信號的運(yùn)算放大器。
[0036]在一雙CPU的IGBT勵磁控制器的實(shí)施例中，請參考圖1，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上具體還可以是，第一 CPU9上還連接有外部通訊電路8、合闡電路10和顯示與輸入電路14。顯示與輸入電路14能將相關(guān)的數(shù)據(jù)通過顯示器顯示出來并能通過輸入設(shè)備(鍵盤或按鍵等)設(shè)定密碼保護(hù)，防止參數(shù)被無關(guān)人員修改；通過連接的外部通訊電路8配備上位機(jī)通訊、外起勵、滅磁等接口，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制。
[0037]在一雙CPU的IGBT勵磁控制器的實(shí)施例中，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上具體還可以是，IGBT與勵磁電源相連，控制發(fā)電機(jī)的勵磁電流。
[0038]本勵磁控制器在單機(jī)、并機(jī)運(yùn)行時允許負(fù)載存在嚴(yán)重的畸變(假如負(fù)載是一個可控硅整流裝置而且功率與發(fā)電機(jī)功率在一個量級時，傳統(tǒng)可控硅勵磁是不能工作的)的極端工況下穩(wěn)定工作；發(fā)電機(jī)啟動后能自動跟蹤電網(wǎng)電壓；并機(jī)運(yùn)行時能通過外部通訊接口自動平衡各發(fā)電機(jī)的電壓；第一次并網(wǎng)時能自動識別電流相位是否正確，防止出現(xiàn)錯誤的運(yùn)行方式；并網(wǎng)運(yùn)行時，能自動按設(shè)定的功率因數(shù)和當(dāng)時的工況作恒功率因數(shù)或恒“無功電流”運(yùn)行；能自動識別停機(jī)過程，并進(jìn)行滅磁控制；能自動識別故障跳閘，在發(fā)電機(jī)處于“飛車”故障下仍能穩(wěn)定發(fā)電機(jī)電壓，為自動關(guān)閉動力(關(guān)水)提供能源保證(由于“飛車”故障可能是電網(wǎng)拉閘引起，此時電網(wǎng)可能是沒有電的)；大大提高發(fā)電機(jī)的安全性、可靠性，大大降低操作人員的勞動強(qiáng)度；能一鍵啟動，實(shí)現(xiàn)勵磁全自動運(yùn)行，對小水電站無人值守運(yùn)行提供完美的解決方案；發(fā)電機(jī)過電流(超發(fā))時能自動減少勵磁(無功)，防止發(fā)電機(jī)過電流；低勵限制，保證發(fā)電機(jī)電壓不會過低而進(jìn)相運(yùn)行；以針對特殊機(jī)組勵磁運(yùn)行不穩(wěn)定的進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，做到通用性廣。
[0039]以上是對本實(shí)用新型雙CPU的IGBT勵磁控制器進(jìn)行了闡述，用于幫助理解本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，任何未背離本實(shí)用新型原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙CPU的IGBT勵磁控制器,其特征在于:包括米集發(fā)電機(jī)電壓信號的發(fā)電機(jī)電壓采樣電路、采集發(fā)電機(jī)電流信號的發(fā)電機(jī)電流采樣電路、以及采集電網(wǎng)電壓信號的電網(wǎng)電壓采樣電路，所述電壓采樣電路將采集到的發(fā)電機(jī)電壓信號分別發(fā)送給發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路和發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路，所述發(fā)電機(jī)電流采樣電路將采集到的發(fā)電機(jī)電流信號分別發(fā)送給發(fā)電機(jī)電流檢測電路、發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路和發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路，所述電網(wǎng)電壓采樣電路將采集到的電網(wǎng)電壓信號發(fā)送給電網(wǎng)電壓檢測電路，所述發(fā)電機(jī)頻率檢測與功率因數(shù)檢測電路、發(fā)電機(jī)電壓檢測與無功電流調(diào)差電路、發(fā)電機(jī)電流檢測電路和電網(wǎng)電壓檢測電路分別連接在一第一CPU的輸入端,所述第一 CPU的輸出端通過一內(nèi)部隔離通訊電路連接在一第二 CPU的一輸入端，所述第二 CPU的另一輸入端連接勵磁電壓檢測電路并接收其采集的勵磁電源的電壓信號，所述第二 CPU向PWM信號放大與IGBT控制電路輸出PWM信號從而控制IGBT的通斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙CPU的IGBT勵磁控制器，其特征在于:所述發(fā)電機(jī)電壓采樣電路包括連接發(fā)電機(jī)的電壓傳感器和接受電壓傳感器信號的運(yùn)算放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙CPU的IGBT勵磁控制器，其特征在于:所述發(fā)電機(jī)電流采樣電路包括連接發(fā)電機(jī)的電流傳感器和接受電流傳感器信號的運(yùn)算放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙CPU的IGBT勵磁控制器，其特征在于:所述電網(wǎng)電壓采樣電路包括連接電網(wǎng)的電壓傳感器和接受電壓傳感器信號的運(yùn)算放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙CPU的IGBT勵磁控制器，其特征在于:所述第一CPU上還連接有外部通訊電路、合闡電路和顯示與輸入電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙CPU的IGBT勵磁控制器，其特征在于:所述IGBT與勵磁電源相連，控制發(fā)電機(jī)的勵磁電流。
【文檔編號】H02P9/30GK204179979SQ201420535242
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】李佳朋, 曹文貌 申請人:深圳市國電旭振電氣技術(shù)有限公司