CN104533632A - 燃气轮机转速调理模块 - Google Patents
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Abstract
燃气轮机转速调理模块，电源单元、转速信号幅值限制单元、阻抗隔离单元、模拟滤波单元、整形单元和电气隔离单元依次连接；电气隔离单元分别与FPGA内数字滤波单元和FPGA内计数测频单元相连；FPGA内数字滤波单元与输出信号幅值转换单元相连；FPGA内计数测频单元与FPGA内频率数转电压数换算单元和FPGA内DAC控制单元依次连接，FPGA内DAC控制单元与设置在FPGA外部的电压发生单元的一端相连，电压发生单元的另一端与压流转换单元相连。本发明不仅解决了由于机组现场转速传感器线路较长，较易在信号采集过程中产生衰减及扰动，影响整个控制系统的控制精度的现象发生，同时提高了燃气轮机转速的稳定性，为整个燃机控制系统提供有力的保障，大大的提高了工作效率。
Description
技术领域：
本发明具体涉及一种燃气轮机转速调理模块。
背景技术：
目前，随着近年来所内燃气轮机应用于发电、燃驱压缩机组等领域，对燃气轮机控制系统也提出了更高的要求，燃气轮机转速控制作为控制系统的核心，仍存在一定的不足，由于机组现场转速传感器线路较长，较易在信号采集过程中产生衰减及扰动，影响整个控制系统的控制精度。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种能够解决燃气轮机转速采集精度及稳定性等问题的燃气轮机转速调理模块。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术改进：
燃气轮机转速调理模块，由电源单元和FPGA两部分组成；FPGA内部设置有FPGA内数字滤波单元、FPGA内计数测频单元、FPGA内频率数转电压数换算单元和FPGA内DAC控制单元；电源单元、转速信号幅值限制单元、阻抗隔离单元、模拟滤波单元、整形单元和电气隔离单元依次连接；电气隔离单元分别与设置在FPGA内的FPGA内数字滤波单元和FPGA内计数测频单元相连；FPGA内数字滤波单元与设置在FPGA外部的输出信号幅值转换单元相连；FPGA内计数测频单元与FPGA内频率数转电压数换算单元和FPGA内DAC控制单元依次连接，FPGA内DAC控制单元与设置在FPGA外部的电压发生单元的一端相连，电压发生单元的另一端与压流转换单元相连。
本发明经过上述技术改进，达到了如下有益效果：
不仅解决了由于机组现场转速传感器线路较长，较易在信号采集过程中产生衰减及扰动，影响整个控制系统的控制精度的现象发生，同时提高了燃气轮机转速的稳定性，为整个燃机控制系统提供有力的保障，大大的提高了工作效率。
附图说明：
图1是本发明燃气轮机转速调理模块的工作原理图；
图2是本发明燃气轮机转速调理模块电源单元的电路图；
图3是本发明燃气轮机转速调理模块转速信号幅值限制单元的电路图；
图4是本发明燃气轮机转速调理模块阻抗隔离单元的电路图；
图5是本发明燃气轮机转速调理模块模拟滤波单元的电路图；
图6是本发明燃气轮机转速调理模块整形单元电气隔离单元的电路图；
图7是本发明燃气轮机转速调理模块整形单元的电路图；
图8是本发明燃气轮机转速调理模块FPGA内数字滤波单元的电路图；
图9是本发明燃气轮机转速调理模块FPGA内计数测频单元的电路图；
图10是本发明燃气轮机转速调理模块FPGA内频率数转电压数换算单元的电路图；
图11是本发明燃气轮机转速调理模块FPGA内DAC控制单元的电路图；
图12是本发明燃气轮机转速调理模块电压发生单元的电路图；
图13是本发明燃气轮机转速调理模块压流转换单元的电路图；
图14是本发明燃气轮机转速调理模块输出信号幅值转换单元的电路图。
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
针对燃气轮机转速信号为0~1K赫兹（不包括0赫兹）、幅值为0~10V的燃气轮机转速调理模块的实施方式。
电源单元1使用24V转5V的直流转直流的隔离电源模块、转速信号幅值限制单元使用两个2.0伏稳压二级管对接构成2.7伏的幅值限制电路、阻抗隔离单元使用基于OP07运放的跟随电路、模拟滤波单元使用低通一阶RC滤波，R取值2.5k欧姆，C取值0.01u法、整形单元采用10mV~160mV的滞回比较电路、电气隔离单元采用基于HCPL0631的隔离电路、FPGA数字滤波单元采用在FPGA中编程实现的MC14490滤波方式、FPGA内计数测频单元采用在FGPA内编程实现的闸门时间内计数法测频，FPGA内频率数转电压数换算单元采用在FPGA内编程实现的数学换算公式实现，FGPA内DAC控制单元采用在FPGA内编程实现的针对AD5663R芯片的控制逻辑实现，电压发生单元使用AD5663R芯片实现，压流转换单元采用基于INA105运算放大器的压流转换电路实现，输出信号幅值转换单元采用正负电压供电的运放放大器电压转换电路方式。
针对其它燃气轮机转速信号特点的燃气轮机转速调理模块的实施方式与上述方式基本相同，只需改变相应参数即可，具体结构见附图。
本发明的工作原理是：
由外部输入24V电压给电源单元，由电源单元将外部输入的电压转换为各工作单元需要的电压并提供给各个工作单元，进而保证各个单元的正常工作。在各工作单元正常工作的前提下，燃气轮机转速信号首先进入转速信号幅值限制单元（将信号幅值限制为指定幅值），然后进入阻抗隔离单元（隔离信号输入阻抗和输出阻抗）、然后进入模拟滤波单元（根据需要可以设置滤波参数）、然后进入整形单元（将信号整形为方波）、然后进入电气隔离单元（完成输入输出两端的电气隔离），然后进入FPGA，在FPGA内首先进行数字滤波（根据需要可以设置滤波参数）、滤波后对信号进行两个方面处理：一方面直接从FPGA输出接FGPA外部的输出信号幅值转换单元（根据信号采集装置的需要转换输出信号的幅值），最后输出经过滤波调理的燃气轮机转速信号；另一个方面将信号接入计数测频单元（计算燃气轮机转速信号的频率），再将计算所得频率输入频率转电压数换算单元（将频率数转换为对应的电压数），再将电压输入DAC控制单元，再将DAC控制引脚接入FPGA外部的电压发生单元，再将电压发生单元产生的电压接入压流转换单元（频率值与电流的转换关系可以设置），最后输出电流值。
以上所述具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.燃气轮机转速调理模块，由电源单元（1）和FPGA两部分组成；其特征在于：FPGA内部设置有FPGA内数字滤波单元（7）、FPGA内计数测频单元（8）、FPGA内频率数转电压数换算单元（9）和FPGA内DAC控制单元（10）；电源单元（1）、转速信号幅值限制单元（2）、阻抗隔离单元（3）、模拟滤波单元（4）、整形单元（5）和电气隔离单元（6）依次连接；电气隔离单元（6）分别与设置在FPGA内的FPGA内数字滤波单元（7）和FPGA内计数测频单元（8）相连；FPGA内数字滤波单元（7）与设置在FPGA外部的输出信号幅值转换单元（13）相连；FPGA内计数测频单元（8）与FPGA内频率数转电压数换算单元（9）和FPGA内DAC控制单元（10）依次连接，FPGA内DAC控制单元（10）与设置在FPGA外部的电压发生单元（11）的一端相连，电压发生单元（11）的另一端与压流转换单元（12）相连。
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Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113156157A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-23 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | 一种船舶燃气轮机动力涡轮转速信号频率测量方法 |
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| CN202119789U (zh) * | 2011-06-27 | 2012-01-18 | 合肥工业大学 | 异步电机转速测量传感器 |
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| CN204283625U (zh) * | 2014-12-02 | 2015-04-22 | 哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司 | 燃气轮机转速调理模块 |
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2014
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Application publication date: 20150422 |