CN104265557A - 基于pwm控制的水轮机直流电控调速装置 - Google Patents

基于pwm控制的水轮机直流电控调速装置 Download PDF

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Abstract

基于PWM控制的水轮机直流电控调速装置，包括直流电机、齿轮、链条、固定安装板、行程开关、齿轮盘、PWM控制电路；所述固定安装板固定安装在所述水轮机的手动手轮上；所述齿轮盘固定在所述水轮机的手动手轮螺杆上；所述齿轮固定安装在所述固定安装板上；所述链条绕于所述齿轮盘和所述齿轮的外围；所述直流电机和所述行程开关分别安装在固定安装板上；所述行程开关具有一小齿轮与所述链条相咬合。PWM控制电路连接直流电机，用于控制直流电机的正反转。本发明体积小、能耗小、安装方便、控制精度高、稳定性好、安全性强。

Description

基于PWM控制的水轮机直流电控调速装置
【技术领域】
本发明涉及中小型水电站的水轮机调速装置，具体涉及一种基于PWM控制的水轮机直流电控调速装置。
【背景技术】
目前市场上中小型水电站的水轮机调速控制一般为手动手轮控制、交流电机控制、微机调速器控制。这些控制方式的缺点是：
1、在中小型水电站中，有不少机组都没有装设调速器，只能通过手动手轮来调节开关水导叶，当发电机开关事故引起跳闸时，尤其是在2台至3台机组同时跳闸甩负荷的紧急情况下，工作人员往往会手忙脚乱地关闭水轮机导叶(喷针)。如工作疏忽，导叶不能及时关闭，机组有可能产生飞车，造成严重后果。
2、交流电机控制是在原有的手动调节手轮上，加上一个交流控制电机。当系统失电时，机组甩负荷，控制电机的电源消失或维持很短的时间，并不能把导叶关至全关状态，而且交流电机控制调节精度较差，不易控制。
3、由于大部分小型水电站均在大电网覆盖下联网运行，不担负电网的调频任务，因此，微机调速器在电站的作用大大降低，而且微机调速器结构复杂，价格较高，运行维护比较困难，要求电站运行人员和检修人员有较高的技术水平。在实际运行中，由于调速器本身故障、缺陷或运行管理不当，会出现运行不稳定情况；微机调速器对水轮机控制采用油压控制方式，也会出现元件容易漏油、油泵起动频繁、油泵电机容易损坏等情况。
综上所述，需要发明一种结构简单，维护方便，安全性能高的水电站水轮机调速装置，供中小型水电站使用。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于为了克服现有靠人力、安全性能低、造价高等不足，提供了一种基于PWM控制的水轮机直流电控调速装置，运用PWM控制提高水轮机转动精度，运用直流电机控制提高安全性能。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
基于PWM控制的水轮机直流电控调速装置，包括直流电机、齿轮、链条、固定安装板、行程开关、齿轮盘、PWM控制电路；
所述固定安装板固定安装在所述水轮机的手动手轮上；所述齿轮盘固定在所述水轮机的手动手轮螺杆上；所述齿轮固定安装在所述固定安装板上；
所述链条绕于所述齿轮盘和所述齿轮的外围；
所述直流电机和所述行程开关分别安装在固定安装板上；所述行程开关具有一小齿轮与所述链条相咬合。
所述PWM控制电路连接所述直流电机，用于控制直流电机的正反转。
本发明的特点在于：1、灵活性高：本发明装置可根据水电站水轮机进行定制加工，只需对其导叶或喷针按照被测形状进行机械改造即可；2、可靠性好：本发明装置采用PWM控制，调节精度较高，水轮机摆动小，稳定可靠；3、安全性强：本发明装置采用直流24V电源控制，在系统失电，发电机跳闸甩负荷时，能紧急关闭水导叶。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明装置主视图。
图2是本发明装置俯视图。
图3是本发明装置侧视图。
图4是本发明的PWM控制电路结构图。
【具体实施方式】
请参阅图1至图3所示，基于PWM控制的水轮机直流电控调速装置，包括直流电机1、齿轮2、链条3、固定安装板4、行程开关5、齿轮盘6、PWM控制电路(参见图4)；
所述固定安装板4固定安装在所述水轮机的手动手轮100上；所述齿轮盘6固定在所述水轮机的手动手轮螺杆200上；所述齿轮2固定安装在所述固定安装板4上；齿轮2与齿轮盘6安装固定在同一水平面上。
所述链条3绕于所述齿轮盘6和所述齿轮2的外围；利用链条3带动齿轮盘6，进而让手动手轮螺杆200旋转，推动喷针或导水叶的开和关。
所述直流电机1和所述行程开关5分别安装在固定安装板4上；所述行程开关5具有一小齿轮51与所述链条3相咬合。通过调节行程开关5的安装位置使行程开关5上的小齿轮51与链条3咬合，调整行程开关5的限位确定导水叶的行程点。
如图4所示，所述PWM控制电路含充电单元、蓄电池、PLC模块、正反转电机驱动模块。充电单元可以输出稳定的电源电压为蓄电池充电，蓄电池为PLC模块及正反转电机驱动模块提供供电电源。PLC模块发出脉冲命令控制正反转电机驱动模块进而控制直流电机。
直流电机1采用宽输入电压范围(9V～28V)实现电机的转动，并且具有较强的过载能力。齿轮2及齿轮盘6采用钢制材料，根据现场水轮机手轮100的尺寸定制加工。固定安装板4固定在水轮机手轮100上，螺丝孔均为长孔，方便固定安装。行程开关5采用齿轮计数器式机构，控制精度高，调整方便。PWM控制电路能够根据水轮机转动频率的反馈精确控制水轮机的转速，主控回路采用PLC控制，通过发送PWM脉冲信号控制正反转电机模块，进而控制直流电机的正反转。
本发明具体工作过程为：当水电站需要开机发电时，工作人员通过PLC模块发出开机指令，PLC模块根据水轮机的频率计算PWM占空比，开出命令至正反转电机驱动模块带动直流电机1转动，直流电机1上的齿轮2带动链条3传动，链条3带动齿轮盘6转动，齿轮6盘转动进而带动螺杆200旋转，然后带动喷针(导叶)转动，完成顺利开机过程。通过PWM控制该直流电机，能精确地把发电机开至额定转速，而且摆动小。在水电站有事故发生时(如系统失电)，发电机跳闸，本发明装置利用蓄电池的供电带动直流电机能安全地把发电机关至安全位置。

Claims (1)

1.基于PWM控制的水轮机直流电控调速装置，其特征在于：包括直流电机、齿轮、链条、固定安装板、行程开关、齿轮盘、PWM控制电路；
所述固定安装板固定安装在所述水轮机的手动手轮上；所述齿轮盘固定在所述水轮机的手动手轮螺杆上；所述齿轮固定安装在所述固定安装板上；
所述链条绕于所述齿轮盘和所述齿轮的外围；
所述直流电机和所述行程开关分别安装在固定安装板上；所述行程开关具有一小齿轮与所述链条相咬合；
所述PWM控制电路连接所述直流电机，用于控制直流电机的正反转。
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