CN110159436B - 电液伺服阀的精准控制电路、燃气涡轮发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电液伺服阀的精准控制电路、燃气涡轮发电机组。本发明的电液伺服阀的精准控制电路,利用锁存器电路对外部控制装置输入的控制信号进行数据锁存,然后再利用D/A转换电路将外部控制装置输入的数字量控制信号转换为模拟量控制信号,最后通过负反馈控制电路接收D/A转换电路传输的模拟量控制信号对输入至电液伺服阀的电流进行精准调节,从而精准调节活门开口的大小以精准控制流入发电机组的油量,最终达到精准控制发电机组转速的目的,本发明的电液伺服阀的精准控制电路可以对电液伺服阀进行精准控制,从而可以实现发电机组的加速、减速和稳压运转。另外,本发明的电液伺服阀的精准控制电路主要应用在燃气涡轮发电机组上。
Description
技术领域
本发明涉及电液伺服阀控制技术领域,特别地,涉及一种电液伺服阀的精准控制电路,另外,还涉及一种采用上述电液伺服阀的精准控制电路的燃气涡轮发电机组。
背景技术
电液伺服阀是燃气涡轮发电机组的重要组件,其通过调节活门开口的大小可以改变流入发电机组的油量,从而控制发电机组的转速。因此,电液伺服阀的精准控制对于发电机组转速的精准控制起到决定性影响。
但是,目前暂未有针对电液伺服阀的精准控制方式,目前的电液伺服阀无法实现发电机组的加速、减速和稳态运转。
发明内容
本发明提供了一种电液伺服阀的精准控制电路、燃气涡轮发电机组,以解决现有的电液伺服阀无法实现精准控制的技术问题。
根据本发明的一个方面,提供一种电液伺服阀的精准控制电路,用于对电液伺服阀进行精准控制,包括用于锁存数据的锁存器电路、用于将数字量信号转换为模拟量信号的D/A转换电路、用于对输入至电液伺服阀的电流进行精准调节的负反馈控制电路,所述锁存器电路用于与外部控制装置连接,所述D/A转换电路分别与锁存器电路、负反馈控制电路连接,所述负反馈控制电路还与电液伺服阀连接。
进一步地,所述负反馈控制电路包括运算放大器N1、运算放大器N2、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电位计RP1、三极管V1和三极管V2,所述运算放大器N1的同相输入端与D/A转换电路的输出端连接,所述运算放大器N1的反相输入端与运算放大器N2的输出端连接,所述运算放大器N1的1号引脚与电容C1的第一端连接,电容C1的第二端与运算放大器N1的8号引脚连接,所述运算放大器N1的输出端分别与三极管V1的基极和三极管V2的基极连接,所述三极管V1的集电极与电源连接,所述三极管V1的发射极分别与电液伺服阀的第一端、三极管V2的发射极连接,所述三极管V2的集电极接地;
所述电位计RP1的2号引脚接地,电位计RP1的3号引脚与其1号引脚连接,电位计RP1的1号引脚还与电阻R2的第一端连接,所述电阻R2的第二端分别与电阻R3的第一端、运算放大器N2的反相输入端连接,电阻R3的第二端与运算放大器N1的反相输入端连接,所述电阻R1的第一端接地,电阻R1的第二端分别与电液伺服阀的第二端、运算放大器N2的同相输入端连接,运算放大器N2的8号引脚与电容C2的第一端连接,电容C2的第二端接地。
进一步地,所述D/A转换电路包括D/A转换器D2、运算放大器N3、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6,所述D/A转换器D2与锁存器电路连接,所述D/A转换器D2的3号引脚与电容C3的第一端连接,电容C3的第二端与D/A转换器D2的11号引脚连接,D/A转换器D2的7号引脚与8号引脚连接,D/A转换器D2的8号引脚还与运算放大器N3的反相输入端连接,运算放大器N3的同相输入端与电容C5的第一端连接,电容C5的第一端接地,电容C5的第二端与运算放大器N3的4号引脚连接,运算放大器N3的7号引脚与电容C4的第一端连接,电容C4的第二端接地,运算放大器N3的8号引脚与电容C6的第一端连接,电容C6的第二端与运算放大器N3的1号引脚连接,运算放大器N3的输出端分别与D/A转换器D2、负反馈控制电路连接。
进一步地,所述锁存器电路包括锁存器D1、电容C7和电阻R5,所述锁存器D1用于与外部控制装置连接,锁存器D1与D/A转换电路连接,锁存器D1的20号引脚与电容C7的第一端连接,电容C7的第二端与电阻R5的第一端连接,电容C7的第二端接地,电阻R5的第二端与D/A转换电路连接。
进一步地,还包括用于提供直流稳压信号给D/A转换电路的稳压电路,所述稳压电路与D/A转换电路连接。
进一步地,所述稳压电路包括稳压电源N4、电容C8、电容C9、电容C10、电位计RP2和电位计RP3,所述电容C8的第一端与稳压电源N4的7号引脚连接,电容C8的第二端与稳压电源N4的6号引脚连接,稳压电源N4的1号引脚分别与电容C9的第一端、电容C10的第一端、电位计RP2的1号引脚、电位计RP3的1号引脚连接,电容C9的第二端和电容C10的第二端均接地,电位计RP3的3号引脚与其1号引脚连接,电位计RP3的2号引脚与D/A转换电路连接,电位计RP2的3号引脚与其1号引脚连接,电位计RP2的2号引脚与D/A转换电路连接。
进一步地,所述D/A转换器D2的型号为12位D/A转换器1108ПА1А。
进一步地,所述锁存器D1的型号为8位锁存器1533ИР33。
进一步地,所述运算放大器N1的型号为153УД6,所述运算放大器N2的型号为140УД17А。
本发明还提供一种燃气涡轮发电机组,采用如上所述的电液伺服阀的精准控制电路。
本发明具有以下有益效果:
本发明的电液伺服阀的精准控制电路,利用锁存器电路对外部控制装置输入的控制信号进行数据锁存,然后再利用D/A转换电路将外部控制装置输入的数字量控制信号转换为模拟量控制信号,最后通过负反馈控制电路接收D/A转换电路传输的模拟量控制信号对输入至电液伺服阀的电流进行精准调节,从而精准调节活门开口的大小以精准控制流入发电机组的油量,最终达到精准控制发电机组转速的目的,本发明的电液伺服阀的精准控制电路可以对电液伺服阀进行精准控制,从而可以实现发电机组的加速、减速和稳压运转。另外,本发明的电液伺服阀的精准控制电路主要应用在燃气涡轮发电机组上。
另外,本发明的燃气涡轮发电机组同样具有上述优点。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明优选实施例的电液伺服阀的精准控制电路的电路结构示意图。
附图标号说明
11、锁存器电路;12、D/A转换电路;13、负反馈控制电路;14、稳压电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示,本发明的优选实施例提供一种电液伺服阀的精准控制电路,用于对输入电液伺服阀的电流进行精准控制,从而可以精准调节活门开口的大小以精准控制流入发电机组的油量,最终达到精准控制发电机组转速的目的。所述电液伺服阀的精准控制电路包括锁存器电路11、D/A转换电路12、负反馈控制电路13和稳压电路14,所述锁存器电路11用于与外部控制装置连接,所述D/A转换电路12分别与锁存器电路11、负反馈控制电路13连接,所述稳压电路14与D/A转换电路12连接。外部控制装置可以输入8位控制指令给锁存器电路11锁存数据,然后经过D/A转换电路12将数字量信号转换为模拟量信号,所述负反馈控制电路13接收D/A转换电路12传输的模拟量信号对输入至电液伺服阀的电流进行精准调节,从而精准调节活门开口的大小以精准控制流入发电机组的油量,最终达到精准控制发电机组转速的目的。所述稳压电路14可以给D/A转换电路12提供直流稳压信号,作为基准参考电源。可以理解,所述稳压电路14可以省略。
本发明的电液伺服阀的精准控制电路,利用锁存器电路11对外部控制装置输入的控制信号进行数据锁存,然后再利用D/A转换电路12将外部控制装置输入的数字量控制信号转换为模拟量控制信号,最后通过负反馈控制电路13接收D/A转换电路12传输的模拟量控制信号对输入至电液伺服阀的电流进行精准调节,从而精准调节活门开口的大小以精准控制流入发电机组的油量,最终达到精准控制发电机组转速的目的,本发明的电液伺服阀的精准控制电路可以对电液伺服阀进行精准控制,从而可以实现发电机组的加速、减速和稳压运转。另外,本发明的电液伺服阀的精准控制电路主要应用在燃气涡轮发电机组上。
可以理解,所述锁存器电路11包括锁存器D1、电容C7和电阻R5,所述锁存器D1用于与外部控制装置连接,所述锁存器D1可以对外部控制装置输入的控制信号进行数据锁存,可以理解,外部控制装置输入的控制信号为一组8位的数字量信号。所述锁存器D1还与D/A转换电路12连接,锁存器D1的20号引脚与电容C7的第一端连接,电容C7的第二端与电阻R5的第一端连接,电容C7的第二端接地,电阻R5的第二端与D/A转换电路12连接。所述锁存器D1的20号引脚还与电源连接,电源给锁存器D1提供+5V的工作电压,所述锁存器D1的10号引脚接地。可以理解,作为优选的,所述锁存器D1的型号为8位锁存器1533ИР33,所述电容C7的型号为瓷介电容器CT4G-8050-X7R-50V-683-KHT,所述电阻R5的型号为RJ24-1/4W-2KΩ±1%。
可以理解,所述D/A转换电路12包括D/A转换器D2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和运算放大器N3,所述D/A转换器D2与锁存器D1连接,所述D/A转换器D2的3号引脚与电容C3的第一端连接,电容C3的第二端与D/A转换器D2的11号引脚连接,D/A转换器D2的7号引脚与其8号引脚连接,D/A转换器D2的8号引脚即为其输出引脚,D/A转换器D2的8号引脚与运算放大器N3的反相输入端连接,即与运算放大器N3的2号引脚连接,所述D/A转换器D2和运算放大器N3接成负反馈形式,可以将外部控制装置输入的8位数字量信号转换为相应的模拟量信号。所述D/A转换器D2的22号引脚、23号引脚和24号引脚均接地,所述D/A转换器D2的21号引脚与电源连接,电源给D/A转换器D2提供+5V的工作电压。所述运算放大器N3的同相输入端(即3号引脚)与电容C5的第一端连接,电容C5的第一端还接地,电容C5的第二端与运算放大器N3的4号引脚连接,运算放大器N3的4号引脚还与电源连接,运算放大器N3的7号引脚与电容C4的第一端连接,电容C4的第二端接地。运算放大器N3的8号引脚与电容C6的第一端连接,电容C6的第二端与运算放大器N3的1号引脚连接。所述运算放大器N3的输出端,即6号引脚,与负反馈控制电路13连接。可以理解,作为优选的,所述D/A转换器D2的型号为12位D/A转换器1108ПА1А,所述电容C3的型号为瓷介电容器CC4-0805-CG-100V-101-JHT,所述电容C4和电容C5的型号为瓷介电容器CT4G-0805-X7R-50V-683-KHT,所述电容C6的型号为瓷介电容器CC4-0805-CG-100V-511-JHT,所述运算放大器N3的型号为153УД6。
可以理解,所述运算放大器N3的输出电压为:
UN3:6=5*Dn/4096
其中,Dn为12位二级制数转化的十进制数,其包含两部分,D11-D4位数据是8位的控制指令,即外部控制装置输入的8位控制指令,D3-D0位数据恒为1000。
可以理解,所述负反馈控制电路13包括运算放大器N1、运算放大器N2、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电位计RP1、三极管V1和三极管V2,所述运算放大器N1的同相输入端(即3号引脚)与运算放大器N3的输出端连接,运算放大器N1的反相输入端与运算放大器N2的输出端连接,即运算放大器N1的2号引脚与运算放大器N2的7号引脚连接,所述运算放大器N1的4号引脚和7号引脚均与电源连接,电源给运算放大器N1提供15V的工作电压,运算放大器N1的8号引脚与电容C1的第一端连接,电容C1的第二端与运算放大器N1的1号引脚连接。所述运算放大器N1的输出端分别与三极管V1的基极和三极管V2的基极连接,所述三极管V1的集电极与电源连接以接入+15V的电压,所述三极管V1的发射极分别与三极管V2的发射极、电阻R4连接,所述电阻R4为电液伺服阀的等效电阻,所述三极管V2的集电极接地。所述三极管V1和三极管V2组成了推挽级输出,可以提高输入至电液伺服阀的驱动电流。所述电位计RP1的2号引脚接地,电位计RP1的3号引脚与其1号引脚连接,电位计RP1的1号引脚与电阻R2的第一端连接,电阻R2的第二端分别与电阻R3的第一端、运算放大器N2的反相输入端(即3号引脚)连接,电阻R3的第二端与运算放大器N1的反相输入端连接。所述电阻R1的第一端接地,电阻R2的第二端分别与运算放大器N2的同相输入端(即4号引脚)、电阻R4的第二端连接。所述运算放大器N2的5号引脚和8号引脚均与电源连接,电源给运算放大器N2提供15V工作电压。所述电容C2的第一端接地,电容C2的第二端与运算放大器N2的8号引脚连接。其中,所述运算放大器N1的输出电压可以调节三极管V1和三极管V2的导通程度,从而控制输入至电液伺服阀的电流,电阻R1为采样电阻,电阻R1可以将通过电液伺服阀中的电流转换为电压,经运算放大器N2同相放大后输出至运算放大器N1的反相输入端,反馈调节运算放大器N1的输出电压,从而精准控制输入至电液伺服阀的电流大小。所述运算放大器N1、运算放大器N2、三极管V1、三极管V2、电液伺服阀组成了一个大的负反馈电路,可以有效地提高电液伺服阀的调节精度,其中电位计RP1用于调节反馈系数。可以理解,作为优选的,所述运算放大器N1的型号为153УД6,所述运算放大器N2的型号为140УД17А,所述电容C1的型号为瓷介电容器CC4-0805-CG-100V-511-JHT,所述电容C2的型号为瓷介电容器
CT4G-0805-X7R-50V-683-KHT,所述电阻R1的型号为RJ25-1/2W-1.14Ω±1%,所述电阻R2的型号为RJ25-1/2W-105Ω±1%,所述电阻R3的型号为RJ25-1/2W-14.3kΩ±1%,所述电位计RP1的型号为СП5-3B-22Ω±5%,所述三极管V1和三极管V2的型号为PNP晶体管2T831Б。
具体地,所述运算放大器N2的输出电压UN2:7=所述运算放大器N1的反相输入端的输入电压UN1:2=UR1【1+R3/(R2+RP1)】,而所述运算放大器N1的反相输入端的输入电压UN1:2≈运算放大器N1的同相输入端的输入电压UN1:3=运算放大器N3的输出电压UN3:6,而UN3:6=5*Dn/4096,因此,
5*Dn/4096≈UR1【1+R3/(R2+RP1)】
UR1=I*R1,
从而,流过电液伺服阀的电流I与Dn的关系为:
Dn≈819.2*I*R1*【1+R3/(R2+RP1)】
从上式可以看出,由于比例系数819.2很大,当Dn变化时,I的变化量非常小,流入发电机组的油量可以以较小的变化量增加或减少,可以对流入发电机组的油量进行精准控制,实现了对发电机组转速的精准控制。
可以理解,所述稳压电路14包括稳压电源N4、电容C8、电容C9、电容C10、电位计RP2和电位计RP3,所述电容C8的第一端与稳压电源N4的7号引脚连接,电容C8的第二端与稳压电源N4的6号引脚连接,所述稳压电源N4的8号引脚与电源连接,电源为稳压电源N4提供+15V的工作电压,所述稳压电源N4的1号引脚分别与电容C9的第一端、电容C10的第一端、电位计RP2的1号引脚、电位计RP3的1号引脚连接,所述电容C9的第二端和电容C10的第二端接地。电位计RP2的3号引脚与其1号引脚连接,电位计RP2的2号引脚与D/A转换器D2连接,电位计RP3的3号引脚与其1号引脚连接,电位计RP3的2号引脚与D/A转换器D2连接。所述稳压电源N4可以输出10V的直流稳压信号,经过电位计RP2、电位计RP3输入至D/A转换器D2,作为基准参考电源。所述稳压电路14的电路结构简单,而且采用的是市场上较为常见的电子元器件,生产成本低廉,并且信号输出稳定,便于调节。还可以理解,所述稳压电路14还可以采用其它现有的电路形式,仅需满足可以为D/A转换器D2提供10V直流稳压信号即可。可以理解,作为优选的,所述稳压电源N4的型号为电压基准AD584TH,所述电容C8的型号为瓷介电容器CT4G-0805-X7R-100V-333-KHT,所述电容C9和电容C10的型号为瓷介电容器CC4-0805-CG-100V-511-JHT,所述电位计RP2和电位计RP3的型号为线绕电位器“GJB”WT22CIL-150Ω±5%。
另外,本发明还提供一种燃气涡轮发电机组,其采用如上所述的电液伺服阀的精准控制电路。本发明的燃气涡轮发电机组,利用锁存器电路11对外部控制装置输入的控制信号进行数据锁存,然后再利用D/A转换电路12将外部控制装置输入的数字量控制信号转换为模拟量控制信号,最后通过负反馈控制电路13接收D/A转换电路12传输的模拟量控制信号对输入至电液伺服阀的电流进行精准调节,从而精准调节活门开口的大小以精准控制流入发电机组的油量,最终达到精准控制发电机组转速的目的,本发明的燃气涡轮发电机组可以对电液伺服阀进行精准控制,从而可以实现发电机组的加速、减速和稳压运转。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电液伺服阀的精准控制电路,用于对电液伺服阀进行精准控制,其特征在于,
包括用于锁存数据的锁存器电路(11)、用于将数字量信号转换为模拟量信号的D/A转换电路(12)、用于对输入至电液伺服阀的电流进行精准调节的负反馈控制电路(13),所述锁存器电路(11)用于与外部控制装置连接,所述D/A转换电路(12)分别与锁存器电路(11)、负反馈控制电路(13)连接,所述负反馈控制电路(13)还与电液伺服阀连接;
所述负反馈控制电路(13)包括运算放大器N1、运算放大器N2、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电位计RP1、三极管V1和三极管V2,所述运算放大器N1的同相输入端与D/A转换电路(12)的输出端连接,所述运算放大器N1的反相输入端与运算放大器N2的输出端连接,所述运算放大器N1的1号引脚与电容C1的第一端连接,电容C1的第二端与运算放大器N1的8号引脚连接,所述运算放大器N1的输出端分别与三极管V1的基极和三极管V2的基极连接,所述三极管V1的集电极与电源连接,所述三极管V1的发射极分别与电液伺服阀的第一端、三极管V2的发射极连接,所述三极管V2的集电极接地;
所述电位计RP1的2号引脚接地,电位计RP1的3号引脚与其1号引脚连接,电位计RP1的1号引脚还与电阻R2的第一端连接,所述电阻R2的第二端分别与电阻R3的第一端、运算放大器N2的反相输入端连接,电阻R3的第二端与运算放大器N1的反相输入端连接,所述电阻R1的第一端接地,电阻R1的第二端分别与电液伺服阀的第二端、运算放大器N2的同相输入端连接,运算放大器N2的8号引脚与电容C2的第一端连接,电容C2的第二端接地。
2.如权利要求1所述的电液伺服阀的精准控制电路,其特征在于,
所述D/A转换电路(12)包括D/A转换器D2、运算放大器N3、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6,所述D/A转换器D2与锁存器电路(11)连接,所述D/A转换器D2的3号引脚与电容C3的第一端连接,电容C3的第二端与D/A转换器D2的11号引脚连接,D/A转换器D2的7号引脚与8号引脚连接,D/A转换器D2的8号引脚还与运算放大器N3的反相输入端连接,运算放大器N3的同相输入端与电容C5的第一端连接,电容C5的第一端接地,电容C5的第二端与运算放大器N3的4号引脚连接,运算放大器N3的7号引脚与电容C4的第一端连接,电容C4的第二端接地,运算放大器N3的8号引脚与电容C6的第一端连接,电容C6的第二端与运算放大器N3的1号引脚连接,运算放大器N3的输出端分别与D/A转换器D2、负反馈控制电路(13)连接。
3.如权利要求1所述的电液伺服阀的精准控制电路,其特征在于,
所述锁存器电路(11)包括锁存器D1、电容C7和电阻R5,所述锁存器D1用于与外部控制装置连接,锁存器D1与D/A转换电路(12)连接,锁存器D1的20号引脚与电容C7的第一端连接,电容C7的第二端与电阻R5的第一端连接,电容C7的第二端接地,电阻R5的第二端与D/A转换电路(12)连接。
4.如权利要求1所述的电液伺服阀的精准控制电路,其特征在于,
还包括用于提供直流稳压信号给D/A转换电路(12)的稳压电路(14),所述稳压电路(14)与D/A转换电路(12)连接。
5.如权利要求4所述的电液伺服阀的精准控制电路,其特征在于,
所述稳压电路(14)包括稳压电源N4、电容C8、电容C9、电容C10、电位计RP2和电位计RP3,所述电容C8的第一端与稳压电源N4的7号引脚连接,电容C8的第二端与稳压电源N4的6号引脚连接,稳压电源N4的1号引脚分别与电容C9的第一端、电容C10的第一端、电位计RP2的1号引脚、电位计RP3的1号引脚连接,电容C9的第二端和电容C10的第二端均接地,电位计RP3的3号引脚与其1号引脚连接,电位计RP3的2号引脚与D/A转换电路(12)连接,电位计RP2的3号引脚与其1号引脚连接,电位计RP2的2号引脚与D/A转换电路(12)连接。
6.如权利要求2所述的电液伺服阀的精准控制电路,其特征在于,
所述D/A转换器D2的型号为12位D/A转换器1108ПА1А。
7.如权利要求3所述的电液伺服阀的精准控制电路,其特征在于,
所述锁存器D1的型号为8位锁存器1533ИР33。
8.如权利要求1所述的电液伺服阀的精准控制电路,其特征在于,
所述运算放大器N1的型号为153УД6,所述运算放大器N2的型号为140УД17А。
9.一种燃气涡轮发电机组,其特征在于,采用如权利要求1~8任一项所述的电液伺服阀的精准控制电路。
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