一種用于小型水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的綜合測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于小型水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的綜合測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水輪機(jī)調(diào)速控制包括啟動(dòng)，調(diào)速，并網(wǎng)，負(fù)荷調(diào)節(jié)四個(gè)過程，調(diào)速控制過程中的相關(guān)參數(shù)(例如電壓及頻率)變化范圍相當(dāng)廣，水輪機(jī)啟動(dòng)和調(diào)速階段，建壓之前機(jī)端電壓在IV以內(nèi)，建壓之后機(jī)端電壓上升到數(shù)百伏，頻率從OHz逐漸增長到高于50Hz，最后穩(wěn)定在50Hz左右，輸入電壓、頻率變化范圍非常廣，目前所使用的集成型電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備往往都是針對(duì)電網(wǎng)工頻條件下開發(fā)設(shè)計(jì)，用于測量計(jì)算電網(wǎng)較為穩(wěn)定的三相交流參數(shù)，很難做到既測量范圍廣泛，又滿足高精度的要求，并不適用于并網(wǎng)前大范圍變化的參數(shù)測量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于小型水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的綜合測量裝置，它具有測量電壓及頻率范圍廣，測量精度高等特點(diǎn)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0005]一種用于小型水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的綜合測量裝置，包括主要由電流互感器TA1、電流型電壓互感器TA2和電能測量芯片Ul組成的電網(wǎng)電壓及功率測量電路，和主要由電流互感器TA3、電流型電壓互感器TA4和電能測量芯片U2組成的發(fā)電機(jī)電壓及功率測量電路，電能測量芯片Ul和電能測量芯片U2所輸出的信號(hào)分別輸入微處理器CPU ;微處理器CPU所處理的信號(hào)經(jīng)通訊模塊輸出；還包括與微處理器CPU連接用于檢測電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)電壓相位差的相位差檢測信號(hào)輸入電路，相位差檢測信號(hào)輸入電路包括發(fā)電機(jī)電壓頻率輸入電路和電網(wǎng)電壓頻率輸入電路，發(fā)電機(jī)電壓頻率輸入電路包括用于提取發(fā)電機(jī)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA5，隔離互感器TA5的輸出端依次通過二極管雙向限幅電路和光電耦合器U8與微處理器CPU連接；電網(wǎng)電壓頻率輸入電路包括用于提取電網(wǎng)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA6，隔離互感器TA6的輸出端依次通過二極管雙向限幅電路和光電耦合器U8與微處理器CPU連接。
[0006]本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)在于:
[0007]濾波二極管雙向限幅電路包括對(duì)稱設(shè)置于信號(hào)輸入端兩側(cè)的一對(duì)限流電阻，一對(duì)限流電阻與信號(hào)輸出端之間并聯(lián)一對(duì)反向設(shè)置的二極管，二極管雙向限幅電路的信號(hào)輸出端與運(yùn)算放大器的同相輸入端和反向輸入端連接，且用于提取發(fā)電機(jī)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA5和用于提取電網(wǎng)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA6的同名端所對(duì)應(yīng)的運(yùn)算放大器輸入端同相，運(yùn)算放大器的輸出端與光電耦合器U8的輸入端連接。
[0008]二極管雙向限幅電路的輸入端并聯(lián)高頻濾波電容。
[0009]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
[0010]本實(shí)用新型相位差檢測信號(hào)輸入電路包括結(jié)構(gòu)相同的發(fā)電機(jī)電壓頻率輸入電路和電網(wǎng)電壓頻率輸入電路:包括隔離互感器，隔離互感器的輸出端依次通過二極管雙向限幅電路和光電耦合器與微處理器CPU連接，本實(shí)用新型通過與隔離互感器連接的二極管雙向限幅電路將寬范圍的電壓統(tǒng)一整形成相同頻率的具有正負(fù)極性的方波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了寬電壓范圍的測量；濾波二極管雙向限幅電路包括對(duì)稱設(shè)置于信號(hào)輸入端兩側(cè)的一對(duì)限流電阻，一對(duì)限流電阻與信號(hào)輸出端之間并聯(lián)一對(duì)反向設(shè)置的二極管，二極管雙向限幅電路的信號(hào)輸出端與運(yùn)算放大器的同相輸入端和反向輸入端連接，且用于提取發(fā)電機(jī)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器和用于提取電網(wǎng)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器的同名端所對(duì)應(yīng)的運(yùn)算放大器輸入端同相，運(yùn)算放大器的輸出端與光電耦合器的輸入端連接，二極管雙向限幅電路中二極管直接并聯(lián)在電路兩端，簡化了電路結(jié)構(gòu)，并提高了測量靈敏度，最低輸入電壓高于0.2伏，通過運(yùn)算放大器對(duì)二極管雙向限幅電路的輸出信號(hào)整形成雙極性方波，提高了測量精度；二極管雙向限幅電路的輸入端并聯(lián)高頻濾波電容，與前級(jí)電阻構(gòu)成一階濾波電路，用于濾除現(xiàn)場高次諧波，提高了抗干擾能力，本實(shí)用新型具有測量電壓及頻率范圍廣，測量精度高、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型二極管雙向限幅電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]在附圖中:U3、微處理器CPU;U8、光電耦合器。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]由圖1所示的實(shí)施例可知，本實(shí)施例包括主要由電流互感器TA1、電流型電壓互感器TA2和電能測量芯片Ul (型號(hào):MCP3909)組成的電網(wǎng)電壓及功率測量電路，和主要由電流互感器TA3、電流型電壓互感器TA4和電能測量芯片U2 (型號(hào):MCP3909)組成的發(fā)電機(jī)電壓及功率測量電路，電能測量芯片Ul和電能測量芯片U2所輸出的信號(hào)分別輸入微處理器CPU (型號(hào):dspic33FJ64GP710);微處理器CPU所處理的信號(hào)經(jīng)通訊模塊(型號(hào):SP3232)和通訊模塊(型號(hào):MAX485)輸出；還包括與微處理器CPU連接用于檢測電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)電壓相位差的相位差檢測信號(hào)輸入電路，相位差檢測信號(hào)輸入電路包括發(fā)電機(jī)電壓頻率輸入電路和電網(wǎng)電壓頻率輸入電路，發(fā)電機(jī)電壓頻率輸入電路包括用于提取發(fā)電機(jī)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA5，隔離互感器TA5的輸出端依次通過二極管雙向限幅電路和光電耦合器U8 (型號(hào):TLP521)與微處理器CPU U3連接；電網(wǎng)電壓頻率輸入電路包括用于提取電網(wǎng)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA6，隔離互感器TA6的輸出端依次通過二極管雙向限幅電路和光電耦合器U8與微處理器CPU連接；濾波二極管雙向限幅電路包括對(duì)稱設(shè)置于信號(hào)輸入端兩側(cè)的一對(duì)限流電阻，一對(duì)限流電阻與信號(hào)輸出端之間并聯(lián)一對(duì)反向設(shè)置的二極管，二極管雙向限幅電路的信號(hào)輸出端與比較器(即運(yùn)算放大器)(型號(hào):LM393AD)的同相輸入端和反向輸入端連接，且用于提取發(fā)電機(jī)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA5和用于提取電網(wǎng)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA6的同名端所對(duì)應(yīng)的比較器輸入端同相，比較器的輸出端與光電耦合器U8的輸入端連接；二極管雙向限幅電路的輸入端并聯(lián)高頻濾波電容。
[0016]工作原理:
[0017]二極管雙向限幅電路輸出信號(hào)為截?cái)嗪蟮恼倚盘?hào)，輸入由比較器及外圍電路組成的遲滯比較器，將截?cái)嗟闹芷谛盘?hào)整形成只含高低電平的雙極性方波信號(hào)，電壓最低可測量至0.2V，遲滯比較器輸出信號(hào)輸入光耦隔離電路，將雙極性方波電壓轉(zhuǎn)換成高電平為3.3V的單極性方波電壓，光電耦合器的輸出為含頻率、頻差信息的雙路方波信號(hào)，送入微處理器CPU ;發(fā)電機(jī)電壓及電流信號(hào)經(jīng)電流互感器TA3、電流型電壓互感器TA4后轉(zhuǎn)變?yōu)楹涟布?jí)的電流信號(hào)，電流信號(hào)經(jīng)采樣電路，由采樣電阻采樣放大，轉(zhuǎn)變?yōu)椴罘蛛妷盒盘?hào)分別送入電能測量芯片的電壓電流輸入引腳，芯片輸出含電壓有效值，有功功率信息的SPI數(shù)字信號(hào)，送入下級(jí)電路處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于小型水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的綜合測量裝置，其特征在于:包括主要由電流互感器TAl、電流型電壓互感器TA2和電能測量芯片Ul組成的電網(wǎng)電壓及功率測量電路，和主要由電流互感器TA3、電流型電壓互感器TA4和電能測量芯片U2組成的發(fā)電機(jī)電壓及功率測量電路，所述電能測量芯片Ul和所述電能測量芯片U2所輸出的信號(hào)分別輸入微處理器CPU ;微處理器CPU所處理的信號(hào)經(jīng)通訊模塊輸出；還包括與微處理器CPU連接用于檢測電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)電壓相位差的相位差檢測信號(hào)輸入電路，所述相位差檢測信號(hào)輸入電路包括發(fā)電機(jī)電壓頻率輸入電路和電網(wǎng)電壓頻率輸入電路，所述發(fā)電機(jī)電壓頻率輸入電路包括用于提取發(fā)電機(jī)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA5，所述隔離互感器TA5的輸出端依次通過二極管雙向限幅電路和光電耦合器(U8 )與微處理器CPU連接；所述電網(wǎng)電壓頻率輸入電路包括用于提取電網(wǎng)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA6，所述隔離互感器TA6的輸出端依次通過二極管雙向限幅電路和光電耦合器(U8)與微處理器CPU連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于小型水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的綜合測量裝置，其特征在于:濾波二極管雙向限幅電路包括對(duì)稱設(shè)置于信號(hào)輸入端兩側(cè)的一對(duì)限流電阻，所述一對(duì)限流電阻與信號(hào)輸出端之間并聯(lián)一對(duì)反向設(shè)置的二極管，所述二極管雙向限幅電路的信號(hào)輸出端與運(yùn)算放大器的同相輸入端和反向輸入端連接，且用于提取發(fā)電機(jī)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA5和用于提取電網(wǎng)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器TA6的同名端所對(duì)應(yīng)的運(yùn)算放大器輸入端同相，所述運(yùn)算放大器的輸出端與光電耦合器(U8 )的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于小型水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的綜合測量裝置，其特征在于:所述二極管雙向限幅電路的輸入端并聯(lián)高頻濾波電容。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于小型水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的綜合測量裝置，包括與微處理器CPU連接用于檢測電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)電壓相位差的相位差檢測信號(hào)輸入電路，相位差檢測信號(hào)輸入電路包括發(fā)電機(jī)電壓頻率輸入電路和電網(wǎng)電壓頻率輸入電路，發(fā)電機(jī)電壓頻率輸入電路包括用于提取發(fā)電機(jī)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器，隔離互感器的輸出端依次通過二極管雙向限幅電路和光電耦合器與微處理器CPU連接；電網(wǎng)電壓頻率輸入電路包括用于提取電網(wǎng)電壓頻率信號(hào)的隔離互感器，隔離互感器的輸出端依次通過二極管雙向限幅電路和光電耦合器與微處理器CPU連接。本實(shí)用新型具有測量電壓及頻率范圍廣，測量精度高、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【IPC分類】G01R31-00
【公開號(hào)】CN204359870
【申請?zhí)枴緾N201420662273
【發(fā)明人】王印松, 鄧天白
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年11月9日