CN110247596A - 一种全自动励磁调节装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动励磁调节装置，包括双通道励磁调节器、多功能励磁柜和功率柜，功率柜为三相桥式全控整流电路，双通道励磁调节器固定于多功能励磁柜中，双通道励磁调节器和多功能励磁柜均通过有线通讯方式与上位机连接，双通道励磁调节器和多功能励磁柜均通过无线通信方式与移动终端连接，双通道励磁调节器通过功率柜与发电机耦合连接；双通道励磁调节器包括第一励磁调节器和第二励磁调节器，第一励磁调节器和第二励磁调节器通过通讯模块相互连接组成双通道励磁调节器。该装置利用两个相互独立的励磁调节器组成双通道励磁调节器，防止主装置出现死机而造成整个供电系统的瘫痪；柜体内部温度可进行调节，防止柜体内温度过高。
Description
技术领域
本发明涉及发电机控制设备领域，具体涉及一种全自动励磁调节装置及系统。
背景技术
励磁调节器作为发电机组的核心控制系统，是保障机组及电网安全运行的关键因素，也是保障系统稳定运行最经济、最优先采用的手段。最初的励磁调节器为机电型调节，不能连续调节，响应速度缓慢，并有死区，早已被淘汰。随着半导体技术的发展，出现半导体励磁器，功率放大倍数较高。上述励磁调节器均属模拟式调节器，其电压偏差的测量、综合放大、可靠性和调差环节，全部由相应的硬件电路完成。随着发电机单机容量和电网规模的不断增大，电力系统及发电机组对励磁控制在快速性、可靠性和多功能性等方面提出了更高的要求，常规的模拟式励磁调节器难以满足如此高的要求。在这种情况下，数字式、微机式的调节器取代模拟式励磁调节器成为主流。
微机励磁调节器主要采用微处理器为核心，其可以使复杂的控制方法用于励磁系统，调节准确、精度高，通讯方便等。早期的数字式励磁调节器采用PLC进行控制，但是随着系统对励磁调节器的控制速度的要求不断提高，基于PLC的励磁调节器越来越满足不了要求，单片机、DSP的性能也在不断提高，出现了大量的基于单片机和DSP的励磁调节器。
然而基于单片机或者DSP的励磁调节器虽然能够在速度上满足一定的要求，但是都无法避免死机带来的威胁。当前，采用单独的单片机或DSP作为控制核心的励磁调节器存在极大的死机风险；同时现有的励磁调节装置的励磁柜的安全监控效果并不理想，由于励磁柜中需要安装以及固定如励磁调节器以及电源模块等设备，在各个电器件工作时散发的热量均聚集在励磁柜中，极易引发短路甚至火花而烧毁元器件的问题，严重会因此转化成明火而烧毁整个励磁调节装置，造成无法挽回的损失。
发明内容
本发明为了解决上述问题，设计了一种全自动励磁调节装置，该装置，该装置利用两个相互独立的励磁调节器组成双通道励磁调节器，并将其中一个作为主装置，一个作为从装置，防止主装置出现死机而造成整个供电系统的瘫痪；同时该励磁调节装置的励磁柜可实时监控柜体内的工作状态，及时提示柜体内出现的火花，防止火花演变成火灾，且该柜体可对内部的安装及存放空间进行温度调节，防止出现温度过高引起线路发生短路甚至出现火花。
一种全自动励磁调节装置，其特征在于，包括双通道励磁调节器、多功能励磁柜和功率柜，功率柜为三相桥式全控整流电路，双通道励磁调节器固定于多功能励磁柜中，双通道励磁调节器和多功能励磁柜均通过有线通讯方式与上位机连接，双通道励磁调节器和多功能励磁柜均通过无线通信方式与移动终端连接，双通道励磁调节器通过功率柜与发电机耦合连接；
所述的双通道励磁调节器包括第一励磁调节器和第二励磁调节器，第一励磁调节器和第二励磁调节器均包括控制芯片、电源模块、模数转换模块、采样模块、脉冲隔离放大模块、开关量输入输出模块、人机交互模块和通讯模块，电源模块与控制芯片连接并为控制芯片提供电能，采样模块通过模数转换模块与控制芯片连接，开关量输入输出模块和脉冲隔离放大模块均与控制芯片连接，第一励磁调节器和第二励磁调节器通过通讯模块相互连接组成双通道励磁调节器；
所述的多功能励磁柜包括柜体和后柜门，柜体中固定有若干隔板，第一励磁调节器、第二励磁调节器、功率柜和电源模块分别固定于不同层的隔板上，后柜门的正面固定有制冷片，后柜门的边侧固定有安全监控装置，安全监控装置一一对应于柜门隔板之间的安装空间，安全监控装置包括火焰传感器和摄像头，后柜门的上方固定有控制器，控制器包括控制芯片、模数转换模块、数模转换模块、触摸屏、整流滤波模块和通讯模块，火焰传感器和摄像头通过模数转换模块与控制芯片连接，触摸屏和通讯模块与控制芯片连接，控制芯片通过数模转换模块与制冷片连接，通讯模块和整流滤波模块与控制芯片连接，整流滤波模块一端引出电源线，电源线埋设于后柜门的边侧并从后柜门的底部延伸出，触摸屏嵌入固定于后柜门的背面上方，制冷片对应的后柜门背面设有若干散热翅片。
第一励磁调节器的控制芯片采用DSP芯片，第二励磁调节器采用DSP芯片或FPGA芯片，DSP芯片选用美国德州仪器公司生产的TMS320f28335型处理器，FPGA芯片选用美国阿尔特拉公司生产的EP4CE6E22C8N型芯片。
一种全自动励磁调节系统，包括全自动励磁调节装置，其特征在于，还包括机端电压互感器、仪表电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器、励磁电流互感器、脉冲变压器、同步变压器、灭磁开关和灭磁电阻，灭磁开关和灭磁电阻组成灭磁回路，机端电压互感器、仪表电压互感器和机端电流互感器的一端连接于发电机至电网的输电线路上且另一端均与双通道励磁调节器连接，双通道励磁调节器通过脉冲变压器与功率柜连接，功率柜通过灭磁回路与发电机耦合连接，励磁变压器一端与发电机至电网的输电线路连接且另一端与功率柜连接，励磁电流互感器和同步变压器的一端均与励磁变压器至功率柜之间的连接线路连接且另一端均与双通道励磁调节器连接。
本发明的有益效果是：该装置利用两个相互独立的励磁调节器组成双通道励磁调节器，并将其中一个作为主装置，一个作为从装置，防止主装置出现死机而造成整个供电系统的瘫痪；同时该励磁调节装置的励磁柜可实时监控柜体内的工作状态，及时提示柜体内出现的火花，防止火花演变成火灾，且该柜体可对内部的安装及存放空间进行温度调节，防止出现温度过高引起线路发生短路甚至出现火花。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是全自动励磁调节装置的连接结构框图；
图2是双通道励磁调节器的结构框图；
图3是全自动励磁调节系统的系统结构图；
图4是所述的后柜门的结构示意图；
图5是所述的柜体的后视结构示意图；
图6是所述的多功能励磁柜的功能结构框图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-双通道励磁调节器，2-多功能励磁柜，3-功率柜，4-上位机，5-移动终端，6-第一励磁调节器，7-第二励磁调节器，8-控制芯片，9-电源模块，10-模数转换模块，11-采样模块，12-脉冲隔离放大模块，13-开关量输入输出模块，14-人机交互模块，15-通讯模块，16-柜体，17-后柜门，18-隔板，19-制冷片，20-摄像头，21-火焰传感器，22-控制器，23-散热翅片，24-触摸屏，25-数模转换模块，26-整流滤波模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-6所示，一种全自动励磁调节装置，包括双通道励磁调节器1、多功能励磁柜2和功率柜3，双通道励磁调节器1固定于多功能励磁柜2中，双通道励磁调节器1和多功能励磁柜2均通过有线通讯方式与上位机4连接，双通道励磁调节器1和多功能励磁柜2均通过无线通信方式与移动终端5连接，双通道励磁调节器2通过功率柜3与发电机耦合连接；
所述的双通道励磁调节器1包括第一励磁调节器6和第二励磁调节器7，第一励磁调节器6和第二励磁调节器7均包括控制芯片8、电源模块9、模数转换模块10、采样模块11、脉冲隔离放大模块12、开关量输入输出模块13、人机交互模块14和通讯模块15，电源模块9与控制芯片8连接并为控制芯片8提供电能，采样模块11通过模数转换模块10与控制芯片8连接，开关量输入输出模块13和脉冲隔离放大模块12均与控制芯片8连接，第一励磁调节器6和第二励磁调节器7通过通讯模块15相互连接组成双通道励磁调节器1；
所述的多功能励磁柜3包括柜体16和后柜门17，柜体16中固定有若干隔板18，第一励磁调节器6、第二励磁调节器7、功率柜3和电源模块9分别固定于不同层的隔板18上，后柜门17的正面固定有制冷片19，后柜门17的边侧固定有安全监控装置，安全监控装置一一对应于柜门隔板之间的安装空间，安全监控装置包括火焰传感器21和摄像头20，后柜门17的上方固定有控制器22，控制器22包括控制芯片8、模数转换模块10、数模转换模块25、触摸屏24、整流滤波模块26和通讯模块15，火焰传感器21和摄像头20通过模数转换模块10与控制芯片8连接，触摸屏24和通讯模块15与控制芯片8连接，控制芯片8通过数模转换模块25与制冷片19连接，通讯模块15和整流滤波模块26与控制芯片8连接，整流滤波模块26一端引出电源线，电源线埋设于后柜门17的边侧并从后柜门的底部延伸出，触摸屏24嵌入固定于后柜门17的背面上方，制冷片19对应的后柜门背面设有若干散热翅片23。
第一励磁调节器6的控制芯片采用DSP芯片，第二励磁调节器7采用DSP芯片或FPGA芯片，DSP芯片选用美国德州仪器公司生产的TMS320f28335型处理器，FPGA芯片选用美国阿尔特拉公司生产的EP4CE6E22C8N型芯片。
一种全自动励磁调节系统，包括全自动励磁调节装置，还包括机端电压互感器、仪表电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器、励磁电流互感器、脉冲变压器、同步变压器、灭磁开关和灭磁电阻，灭磁开关和灭磁电阻组成灭磁回路，机端电压互感器、仪表电压互感器和机端电流互感器的一端连接于发电机至电网的输电线路上且另一端均与双通道励磁调节器连接，双通道励磁调节器通过脉冲变压器与功率柜连接，功率柜通过灭磁回路与发电机耦合连接，励磁变压器一端与发电机至电网的输电线路连接且另一端与功率柜连接，励磁电流互感器和同步变压器的一端均与励磁变压器至功率柜之间的连接线路连接且另一端均与双通道励磁调节器连接。
本实施例中的模数转换模块选用ADC0832型转换器，数模转换模块选用DAC8830型转换器，火焰传感器21选用深圳铠卫安全技术有限公司生产的CF6002型火焰探测器，摄像头20选用深圳诺信威视公司生产的V65型微型摄像头，制冷片19选用深圳一冷科技公司生产的CP-12706型12V半导体制冷片。
双通道励磁调节器1的工作原理如下：双通道励磁调节器1上电工作时，第一励磁调节器6和第二励磁调节器7抢先占用模式，自主设定第一励磁调节器6为主机，第二励磁调节器7为从机，两套励磁调节器同时处理相同的开入量和模拟量等电信号，并完成控制角度的计算，但只有主机计算处理的控制角度脉冲经过脉冲隔离放大模块的放大整形后实现功率柜3的整波，从机计算出的控制角度脉冲被闭锁，同时主从和从机的控制芯片8之间实现信号的实时交互，以随时进行无间隙切换；当主机出现故障时，主机发出故障信号给从机，同时从机检测到主机故障信号，此时从机将接替主机成为新的运行主机，而出现故障的主机成为从机且其计算出的控制角度脉冲被闭锁，从而防止其中一个励磁调节器出现故障而影响发电机正常运行。
多功能励磁柜2的工作原理如下：摄像头20和火焰传感器21分别将拍摄的图像和探测的火焰信息传输模数转换模块10中，模数转换模块10将其转换为数字信号并传输至控制芯片8中，控制芯片8将图像信息和火焰信息经通讯模块15分别以有限通信方式和无线通信方式将其传输至上位机4和移动终端5中供监控者实时掌握多功能励磁柜中的工作状态，多功能励磁柜2的通讯模块15采用CAN有限通讯方式与上位机4连接并以2G/3G/4G/WIFI中的一种外接拓展无线通信模块与移动终端无线通信连接；监控者通过触摸屏24设定柜体内的工作温度，控制芯片8输出的数字信号经数模转换模块25转换为模拟信号并传输至制冷片19中，制冷片19进行半导体制冷，制冷片19吸收的热量传递至后柜门17上并将散热翅片23传递至外围空间中，散热翅片23增加了散热面积，可有效对柜体内进行降温。
全自动励磁调节系统的工作原理如下：机端电压互感器、仪表电压互感器、机端电流互感器和励磁电流互感器将发电机机端电压、电流等模拟信号经双通道励磁调节器1的采样模块11输入至模数转换模块10，模数转换模块0将其转换为数字信号并输入住控制芯片8，控制芯片8，控制芯片8计算出控制角度并经脉冲变压器输出脉冲至功率柜3，功率柜3向发电机提供经过调整的直流励磁电流以维持发电机的正常运转，由灭磁开关和灭磁电阻组成的灭磁回路的作用是，在发电机停机时，给发电机转子的感应电动势提供一个能量释放回路，以达到保护励磁绕组的作用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (3)
1.一种全自动励磁调节装置，其特征在于，包括双通道励磁调节器、多功能励磁柜和功率柜，双通道励磁调节器固定于多功能励磁柜中，双通道励磁调节器和多功能励磁柜均通过有线通讯方式与上位机连接，双通道励磁调节器和多功能励磁柜均通过无线通信方式与移动终端连接，双通道励磁调节器通过功率柜与发电机耦合连接；
所述的双通道励磁调节器包括第一励磁调节器和第二励磁调节器，第一励磁调节器和第二励磁调节器均包括控制芯片、电源模块、模数转换模块、采样模块、脉冲隔离放大模块、开关量输入输出模块、人机交互模块和通讯模块，电源模块与控制芯片连接并为控制芯片提供电能，采样模块通过模数转换模块与控制芯片连接，开关量输入输出模块和脉冲隔离放大模块均与控制芯片连接，第一励磁调节器和第二励磁调节器通过通讯模块相互连接组成双通道励磁调节器；
所述的多功能励磁柜包括柜体和后柜门，柜体中固定有若干隔板，第一励磁调节器、第二励磁调节器、功率柜和电源模块分别固定于不同层的隔板上，后柜门的正面固定有制冷片，后柜门的边侧固定有安全监控装置，安全监控装置一一对应于柜门隔板之间的安装空间，安全监控装置包括火焰传感器和摄像头，后柜门的上方固定有控制器，控制器包括控制芯片、模数转换模块、数模转换模块、触摸屏、整流滤波模块和通讯模块，火焰传感器和摄像头通过模数转换模块与控制芯片连接，触摸屏和通讯模块与控制芯片连接，控制芯片通过数模转换模块与制冷片连接，通讯模块和整流滤波模块与控制芯片连接，整流滤波模块一端引出电源线，电源线埋设于后柜门的边侧并从后柜门的底部延伸出，触摸屏嵌入固定于后柜门的背面上方，制冷片对应的后柜门背面设有若干散热翅片。
2.根据权利要求1所述的一种全自动励磁调节装置，其特征在于，所述的第一励磁调节器的控制芯片采用DSP芯片，第二励磁调节器采用DSP芯片或FPGA芯片，DSP芯片选用美国德州仪器公司生产的TMS320f28335型处理器，FPGA芯片选用美国阿尔特拉公司生产的EP4CE6E22C8N型芯片。
3.一种全自动励磁调节系统，包括权利要求1所述的全自动励磁调节装置，其特征在于，还包括机端电压互感器、仪表电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器、励磁电流互感器、脉冲变压器、同步变压器、灭磁开关和灭磁电阻，灭磁开关和灭磁电阻组成灭磁回路，机端电压互感器、仪表电压互感器和机端电流互感器的一端连接于发电机至电网的输电线路上且另一端均与双通道励磁调节器连接，双通道励磁调节器通过脉冲变压器与功率柜连接，功率柜通过灭磁回路与发电机耦合连接，励磁变压器一端与发电机至电网的输电线路连接且另一端与功率柜连接，励磁电流互感器和同步变压器的一端均与励磁变压器至功率柜之间的连接线路连接且另一端均与双通道励磁调节器连接。
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| CN110661437A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-07 | 林敦 | 一种模块化方式的励磁整流成套装置及生产方法 |
| CN110661437B (zh) * | 2019-10-12 | 2020-12-15 | 林敦 | 一种模块化方式的励磁整流成套装置及生产方法 |
| CN113732445A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-12-03 | 华南理工大学 | 一种辅助焊接励磁电源系统及多模态电流产生方法 |
| CN113732445B (zh) * | 2021-06-29 | 2022-09-20 | 华南理工大学 | 一种辅助焊接励磁电源系统及多模态电流产生方法 |
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