CN201541133U - 船舶电站嵌入式自动准同期并车控制装置 - Google Patents

船舶电站嵌入式自动准同期并车控制装置 Download PDF

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张冰
朱志宇
刘汉宇
刘维亭
黄巧亮
王敏
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Abstract

本实用新型公开了一种船舶电站嵌入式自动准同期并车控制装置，电站母线电压降压和待并电机电压降压信号输入与其连接的信号选择电路，ARM处理器连接其外存储器，信号选择电路的输出分别连接信号调整电路和频率采集电路，信号调整电路的输出依次连接12位A/D器和第一光耦、频率采集电路输出连接第二光耦，第一光耦和第二光耦的输出连接ARM处理器，ARM处理器外接第三光耦及看门狗；采用双处理器和免维修模块的结构，具有较高的可靠性、精确性和快速性，能够保护船舶柴油发电机组的安全运行，进一步减少合闸冲击和并网时间，节约能源，提高船舶电网稳定性。

Description

船舶电站嵌入式自动准同期并车控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种船舶电站嵌入式自动准同步并车控制装置，用于船舶发电系统中发电机与系统母线之间并联开关的同步操作。
背景技术
船舶电站发电机准同期合闸是保障船舶正常运行的一项重要操作。随着现代船舶携带的电子设备的增多和其对供电质量要求的提高，对船舶发电机组并网合闸操作提出了更高的准确性要求。
目前，所用于船舶电网的这类自动控制装置大部分采用的是8位单片机系列，其工作频率比较有限，在用其离散信号检测连续变化的相位信号时，难以保证较好的精度和较快的速度，会造成一定的冲击，这种冲击对于陆地无限容量的电网来说是可以承受的，而对于容量有限的船舶电网系统就会引起诸多问题。另外，由于其接口性能的有限，要对其进行外围器件的扩展是比较困难的；同时，由于船舱内部工作条件相对陆地电站更加恶劣，对其进行较高可靠性设计就显得更加重要。
关于准同步装置的相关文献为：专利号ZL 00230056.7、名称“微机自动准同步控制装置”，其处理器为Z84C15，缺陷是：数据处理能力不足、数码管显示在图形显示上也不足且不具有上位机通信口，不能满足实际工作的需要。
发明内容
本实用新型针对以上现有技术的不足，提出一种32位嵌入式船舶自动准同期并车控制装置，免维修的模块结构，使其在船舶电力系统应用中更可靠、精确、快速地实现同步合闸。
本实用新型采用的技术方案是：电站母线电压降压和待并电机电压降压信号输入与其连接的信号选择电路，ARM处理器连接其外存储器，信号选择电路的输出分别连接信号调整电路和频率采集电路，信号调整电路的输出依次连接12位A/D器和第一光耦、频率采集电路输出连接第二光耦，第一光耦和第二光耦的输出连接ARM处理器，ARM处理器外接第三光耦及看门狗。
本实用新型的原理是，采用ARM处理器和单片机两个嵌入式微控制器，采集的母线信号和待并电机的信号通过输入接口进入，经过调理后，由32位ARM处理器使用相应的控制软件处理，然后通过接口电路输出对待并电机控制信号，实现待并电机的快速准同步、对同步点的捕捉、自动调压调频、过压保护、发电机工作参数设定、自动复位、状态LCD显示、合闸、闭锁、发电机升压、降压、加速、减速、故障报警等主要功能。
本实用新型的优点在于考虑了船舶电站的特点，针对具有四台柴油发电机一般性船舶电站，采用双处理器和免维修模块的结构，使其具有较高的可靠性、精确性和快速性，能够保护船舶柴油发电机组的安全运行，进一步减少合闸冲击和并网时间，节约能源，提高船舶电网稳定性。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的总体结构示意图；
图中：1.信号选择电路；2.信号调整电路；3.频率采集电路；4.12位A/D器；5.第一光耦；6.第二光耦；7.ARM处理器；8.外存储器；9.看门狗；10.第三光耦；11.RS232通信模块；12.单片机；13.LCD显示器；14.按键。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型主要由信号选择电路1、信号调整电路2、频率采集电路3、12位A/D器4、第一光耦5、第二光耦6、第三光耦10，ARM处理器7、外存储器8、看门狗9、RS232通信模块11、以及人机界面中的单片机12、LCD显示器13和按键14组成。电站母线电压降压和待并电机电压降压信号输入与其连接的信号选择电路1，ARM处理器7连接其外存储器8，信号选择电路1的输出分别连接信号调整电路2和频率采集电路3，信号调整电路2的输出依次连接12位A/D器4和第一光耦5、频率采集电路3输出连接第二光耦6，第一光耦5和第二光耦6的输出连接ARM处理器7，ARM处理器7外接第三光耦10及看门狗9，ARM处理器7外接RS232通信模块11和单片机12。单片机12连接LCD显示器13和按键14。
本实用新型的数字部分与模拟部分用光耦进行隔离，电站母线电压降压和待并电机电压降压信号经过多路选择开关进行选择通断后，被选信号经信号调整电路2、12位A/D器4的A/D转换后，经第一光耦5送入ARM处理器7处理。同时，信号经由频率采集电路3转换成频率相同的方波后，经第二光耦6送入ARM处理器7，ARM处理器7根据输入信号进行电压、频率计算，寻找合闸时刻点，发出各种控制指令。电站运行的状态在LCD显示器13上显示，按键14用于在系统启动时设置/更改预设值，切换菜单选项等。ARM处理器7通过RS232通信模块11可实现与上微机的连接。ARM处理器7与看门狗9相连，当ARM处理器7在规定的时间内没有“喂狗”，ARM处理器7即程序跑飞或者死机，看门狗9向ARM处理器7发出复位信号。ARM处理器7与第三光耦10相连，ARM处理器7的控制信号通过第三光耦10发出，对于控制器而言，第三光耦10将外电路与控制器隔离，同时增加了电路的驱动能力。
本实用新型的软件结构分为主循环和中断处理两大部分，定时中断由晶振分频产生，中断程序主要完成电压瞬时值采样、电压有效值计算、频率值计算、合闸时刻计算、启动判断、合闸输出及中央信号控制等。主循环程序主要完成面板显示、定值修改、回路自检和信号复归等功能。程序流程为：开机上电后，程序开始初始化，恢复或重置参数；当接收到同步使能信号后，系统执行运行合闸操作程序，比较并调节两个输入信号的压差、频差、相差，当三者满足条件后，程序发出合闸指令信号，随后退出程序，等待下一个使能信号。

Claims (2)

1.一种船舶电站嵌入式自动准同期并车控制装置，电站母线电压降压和待并电机电压降压信号输入与其连接的信号选择电路(1)，ARM处理器(7)连接其外存储器(8)，其特征是：信号选择电路(1)的输出分别连接信号调整电路(2)和频率采集电路(3)，信号调整电路(2)的输出依次连接12位A/D器(4)和第一光耦(5)，频率采集电路(3)输出连接第二光耦(6)，第一光耦(5)和第二光耦(6)的输出连接ARM处理器(7)，ARM处理器(7)外接第三光耦(10)及看门狗(9)。
2.根据权利要求1所述的船舶电站嵌入式自动准同期并车控制装置，其特征是：所述ARM处理器(7)外接RS232通信模块(11)和单片机(12)，单片机(12)连接LCD显示器(13)和按键(14)。
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