CN220188878U - 一种发电机测试系统的电控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发电机测试系统的电控装置，包括电控箱体、外接端口和控制板；控制板包括：主控MCU电路、电机通讯接口电路、油泵通讯接口电路、电磁阀控制接口电路和电力仪表接口电路；电机通讯接口电路、油泵通讯接口电路、电磁阀控制接口电路和电力仪表接口电路分别与主控MCU电路连接；电机通讯接口电路与外部电机设备连接，接收上位机指令控制电机的运转；油泵通讯接口电路与外部油箱设备连接，接收上位机指令控制油箱供油；电磁阀控制接口电路与外部油管连接，接收上位机指令控制油管供油的通路；电控装置控制电机按照预设速度旋转，控制油泵供油至发电机，控制不同供油通路来控制油温，使发电机在预设工况下产生三相电完成测试。

Description

一种发电机测试系统的电控装置

技术领域

本实用新型实施例涉及发电机性能测试控制技术领域，尤其涉及一种发电机测试系统的电控装置。

背景技术

在石油勘探领域随钻测井仪器中，旋转导向设备和数据遥传系统都使用涡轮发电机发电作为整只仪器电力来源，以保证井下测量仪器的用电，所以高温涡轮发电机发电的可靠性是仪器设计的关键技术。涡轮发电机应用到井下仪器之前都必须进行严格的可靠性测试。由于涡轮发电机的应用环境在井下泥浆中，靠泥浆的循环推动来转动发电机，如果模拟真实的应用环境测试的话存在设备配置庞大，复杂、操作人员多，不好操作和实现的弊端，存在测试不完全的缺点，特别是可靠性试验时间长，工况多、费时费力，采用该方法测试不现实。

现有的涡轮发电机测试没有合适的测试装置，只能采用庞大的模拟井下泥浆的水循环系统，靠水循环来推动涡轮发电机，涡轮发电机在实际的仪器中，发电后直接供仪器上电，负载变化不能模拟，改变工况只能改变水循环系统的流量，设备庞大，操作不便，耗费很大的人力物力和财力，而且发电机的很多性能参数无法测试，以上原因会导致随钻测井仪器中涡轮发电机的性能不达标的问题，不能最优化，存在性能上的弊端，作业风险大。

因此，亟需开发一套测试设备在实验室模拟发电机的测试工况，将发电机置于模拟的测试环境中，按照预先设置的控制方式对发电机的测试，以验证发电机的各项性能指标是否达到要求。改变以往水循环系统测试的方式，采用直接电控的方式对发电机进行测试成为主流方式。因此，亟需研发设计一个能够控制发电机测试的电控装置。

实用新型内容

为了能够在实验室中模拟测试工况，改善现有采用水循环系统来推动涡轮发电机的方式导致的设备庞大、操作不便的问题，进而导致发电机性能参数不能被准确测试的问题，本实用新型采用电机设备代替水循环系统来带动涡轮发电机，采用体积小的电控装置控制电机以不同的转速带动发电机，完成对发电机性能的测试。为此，亟需提供一个能够对发电机及其他外围设备进行控制以完成测试的电控装置。本实用新型实施例提供的一种发电机测试系统的电控装置，该装置包括用于测试的多种对外接口电路，与上位机和外部测试设备连接，接收上位机指令控制外围设备为被测设备提供相应的测试工况，以保证对发电机性能的测试。其具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供一种发电机测试系统的电控装置，包括电控箱体、外接端口和控制板；所述外接端口设置在所述电控箱体的外部；所述控制板内嵌设置在所述电控箱体内；所述控制板包括：主控MCU电路、电机通讯接口电路、油泵通讯接口电路、电磁阀控制接口电路和电力仪表接口电路；所述电机通讯接口电路、油泵通讯接口电路、电磁阀控制接口电路和电力仪表接口电路分别与所述主控MCU电路连接；

所述电机通讯接口电路用于与外部电机设备连接，并接收上位机的指令控制电机的运转；

所述油泵通讯接口电路用于与外部油箱设备连接，并接收上位机的指令控制油箱供油；

所述电磁阀控制接口电路用于与外部油管连接，并接收上位机的指令控制油管供油的通路；

所述电力仪表接口电路用于接收所述主控MCU电路发送的电机运转产生的三相电压并发送至电力仪表进行显示。

进一步的，还包括：温度控制接口电路，所述温度控制接口电路与所述主控MCU电路连接；所述温度控制接口电路用于接收与其连接的温度传感器采集的温度信息、并发送至主控MCU电路；其中，所述主控MCU电路还用于根据接收的温度信息控制电磁阀的开启，接通相应的油管供油通路。

进一步的，还包括：状态指示接口电路，所述状态指示接口电路与所述主控MCU电路连接；所述状态指示接口电路用于外接指示灯。

进一步的，还包括：涡发整流电路板，所述涡发整流电路板通过光耦开关与所述主控MCU电路连接，所述电力仪表接口电路输入端接发电机、输出端接涡发整流电路板；所述涡发整流电路板用于在光耦开关打开后对电力仪表接口电路输出的交流电进行整流。

进一步的，还包括：模拟量数据采集接口电路，所述模拟量数据采集接口电路与所述主控MCU电路连接，对外连接模拟量采集器，所述模拟量数据采集接口电路用于接收所述模拟量采集器采集的模拟信号。

进一步的，还包括：电源滤波电路和复位电路；所述电源滤波电路和复位电路分别与所述主控MCU电路连接；所述电源滤波电路用于对电源电压进行滤波，所述复位电路用于对所述主控MCU电路进行复位。

进一步的，还包括：电磁锁接口电路；所述电磁锁接口电路与所述主控MCU电路连接。

进一步的，还包括电子负载接口电路；所述电子负载接口电路与所述涡发整流电路板连接；所述电子负载用于连接电子负载、接收所述涡发整流电路板的输出电压并传递至所述电子负载。

进一步的，所述光耦开关包括：光耦芯片U58、晶体管Q5、稳压二极管D46、电阻R98、电阻R100、电阻R99；所述电阻R99与所述光耦芯片U58的引脚1连接，所述电阻R100与所述光耦芯片U58的引脚4连接，所述光耦芯片U58的引脚2和引脚3均接地；所述电阻R98一端接24V电源、另一端接晶体管Q5的栅极G；所述稳压二极管D46与所述电阻R98并联连接。

进一步的，所述电源滤波电路包括电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11；所述电容C5一端接电源VCC_3.3，另一端接地；所述电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11分别与所述C5连接。

本实用新型实施例提供一种发电机测试系统的电控装置，包括：主控MCU电路、电机通讯接口电路、油泵通讯接口电路、电磁阀控制接口电路和电力仪表接口电路；电机通讯接口电路、油泵通讯接口电路、电磁阀控制接口电路和电力仪表接口电路分别与主控MCU电路连接；电机通讯接口电路与外部电机设备连接，接收上位机指令控制电机的运转；油泵通讯接口电路与外部油箱设备连接，接收上位机指令控制油箱供油；电磁阀控制接口电路与外部油管连接，接收上位机指令控制油管供油的通路；电力仪表接收主控MCU电路发送的三相电信息。本实用新型电控装置控制电机按照预设速度旋转，控制油泵供油至发电机，控制不同供油通路来控制油温，使发电机在预设工况下产生三相电完成测试。本实用新型为了能够在实验室中模拟测试工况，改善现有采用水循环系统来推动涡轮发电机的方式导致的设备庞大、操作不便的问题，进而导致发电机性能参数不能被准确测试的问题，本实用新型采用电控装置控制电机设备代替水循环系统来推动涡轮发电机，并采用体积小的电控装置控制电机以不同的转速带动发电机，完成对发电机性能的测试，解决了现有测试方式存在的弊端。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种发电机测试系统的电控装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电控装置的控制板结构示意框图；

图3是本实用新型实施例提供的电控装置的光耦开关的电路原理图；

图4是本实用新型实施例提供的电控装置的电源滤波电路的电路原理图；

图中：0-电控箱体；00-外接端口；2-电磁阀控制外接端口；3-电机通讯外接端口；4-油泵通讯外接端口；5-控制板；6-显示屏7-电力仪表外接端口。

具体实施方式

下面将对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见下图1所示，是本实用新型实施例提供的一种发电机测试系统的电控装置的结构示意图，包括电控箱体0、外接端口00和控制板5；所述外接端口00设置在所述电控箱体0的外部；所述控制板5内嵌设置在所述电控箱体0内。电控箱体0为六面体状壳体，外接端口00设置在六面体状壳体的一面或者多面。示例性的，在本实用新型中将外接端口设置在六面体壳体的一个面板上。在所述六面体状壳体内相对的两侧壁上均匀且对称设置有多个滑槽，控制板通过滑槽滑动卡入壳体；其余滑槽可配置放置其他电路板。控制板通过设定的接口电路与壳体上的对外接口连接，控制板通过对外接口与外围设备电连接，以实现对外围设备的控制功能。上述外接端口00包括：电磁阀控制外接端口2、电机通讯外接端口3、油泵通讯外接端口4、控制板5、显示屏6、电力仪表外接端口7。电磁阀通过电磁阀控制外接端口2连接至所述控制板5；电机通过所述电机通讯外接端口3与所述控制板5连接，油泵通过所述油泵通讯外接端口4与所述控制板5连接。

见图2，图2是本实用新型实施例提供的电控装置的控制板结构示意框图，上述控制板5包括：主控MCU电路、电机通讯接口电路、油泵通讯接口电路、电磁阀控制接口电路和电力仪表接口电路；所述电机通讯接口电路、油泵通讯接口电路、电磁阀控制接口电路和电力仪表接口电路分别与所述主控MCU电路连接；所述电机通讯接口电路用于与外部电机设备连接，并接收上位机的指令控制电机的运转；所述油泵通讯接口电路用于与外部油箱设备连接，并接收上位机的指令控制油箱供油；所述电磁阀控制接口电路用于与外部油管连接，并接收上位机的指令控制油管供油的通路。所述电力仪表接口电路用于接收所述主控MCU电路发送的电机运转产生的三相电压并发送至电力仪表进行显示。本实用新型电控装置能够控制电机按照预设转速旋转，并控制油管通路的流通方式来调节得到合适的油温致发电机测试仓，为发电机的性能测试提供工况条件，最后发电机产生的三相电的数值信息通过电力仪表接口电路输出电力仪表显示，完成发电机的测试。上述控制板5上设置的接口电路均通过设置外接端子分别与上述各外接端口连接，以便于外部设备能够通过外接端口间接连接至主控MCU模块，受主控MCU模块控制。

具体的，上述主控MCU电路提供多种外围设备连接的接口电路，接收上位机的控制指令控制外围设备按照预设要求工作。上述电机通讯接口电路与外围的电机设备通过RS485总线连接，主控MCU电路发送指令至外围电机设备，控制电机的启动、关闭和转速获得预设大小的扭矩，以使电机为发电机提供不同的转速环境；上述油泵通讯接口电路与外围油泵通过RS485连接，本申请实施例的油泵是双向油泵，可以向外输油，也可以向内回油；上述电磁阀接口电路用于通过RS485总线连接外围电磁阀，电磁阀用于开启或关闭油管，以使油管按照不同的通路流动，油通过不同通路的油管会产生不同温度的油温。

本实用新型电控装置控制电机按照预设速度旋转，控制油泵供油至发电机，控制不同供油通路来控制油温，使发电机在预设工况下产生三相电，验证发电机在不同工况下发电机的性能，完成测试。本实用新型为了能够在实验室中模拟测试工况，改善现有采用水循环系统来推动涡轮发电机的方式导致的设备庞大、操作不便的问题，进而导致发电机性能参数不能被准确测试的问题，本实用新型采用电控装置控制电机设备代替水循环系统来推动涡轮发电机，并采用体积小的电控装置控制电机以不同的转速带动发电机，完成对发电机性能的测试，解决了现有测试方式存在的弊端。

为了能够将发电机测试仓内的油温控制在合适大小，以提高发电机测试的准确性，需实时采集发电机测试仓中的油温，以便实时调整油温大小。在本实用新型实施例的可选实施方式中，该电控装置还包括：温度控制接口电路，所述温度控制接口电路与所述主控MCU电路连接；所述温度控制接口电路用于接收与其连接的温度传感器采集的温度信息、并发送至主控MCU电路；其中所述主控MCU电路根据接收的温度信息控制电磁阀的开启，接通相应的油管供油通路，不同通路的有关有不同的调温方式。

为了能够更直观的观察各个外围设备的开启/关闭状态、通讯状态；电源的开启/关闭状态，在本实用新型实施例的可选实施方式中，该电控装置还包括：状态指示接口电路，所述状态指示接口电路与所述主控MCU电路连接；所述状态指示接口电路用于外接指示灯。

由于在石油开采过程中，绝大部分用电设备都是直流电供电，而发电机产生的是交流的三相电，因此，为了能够正常的为用电设备供电，在本实用新型实施例的可选实施方式中，还包括：涡发整流电路板，所述涡发整流电路板通过光耦开关与所述主控MCU电路连接，所述电力仪表接口电路输入端接发电机、输出端接涡发整流电路板；所述涡发整流电路板用于在光耦开关打开后对电力仪表接口电路输出的交流电进行整流，以得到预设大小的直流电。见图3，图3是本实用新型实施例提供的电控装置的光耦开关电路原理图，所述光耦开关包括：光耦芯片U58、晶体管Q5、稳压二极管D46、电阻R98、电阻R100、电阻R99；所述电阻R99与所述光耦芯片U58的引脚1连接，所述电阻R100与所述光耦芯片U58的引脚4连接，所述光耦芯片U58的引脚2和引脚3均接地；所述电阻R98一端接24V电源、另一端接晶体管Q5的栅极G；所述稳压二极管D46与所述电阻R98并联连接。

在本实用新型实施例的可选实施方式中，还包括：模拟量数据采集接口电路，所述模拟量数据采集接口电路与所述主控MCU电路连接，对外连接模拟量采集器；用于接收所述模拟量采集器采集的模拟信号。

在本实用新型实施例的可选实施方式中，还包括：电源滤波电路和复位电路；所述电源滤波电路和复位电路分别与所述主控MCU电路连接；电源滤波电路和复位电路；所述电源滤波电路和复位电路分别与所述主控MCU电路连接；所述电源滤波电路用于对电源电压进行滤波，所述复位电路用于对所述主控MCU电路进行复位。

在本实用新型实施例的可选实施方式中，还包括：电磁锁接口电路；所述电磁锁接口电路与所述主控MCU电路连接。见图4，图4是本实用新型实施例提供的电控装置的电源滤波电路原理图。所述电源滤波电路包括电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11；所述电容C5一端接电源VCC_3.3，另一端接地；所述电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11分别与所述C5连接。

在本实用新型实施例的可选实施方式中，还包括：电磁锁接口电路；所述电磁锁接口电路与所述主控MCU电路连接。

在本实用新型实施例的可选实施方式中，还包括电子负载接口电路；所述电子负载接口电路与所述涡发整流电路板连接；所述电子负载用于连接电子负载、接收所述涡发整流电路板的输出电压并传递至所述电子负载。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种发电机测试系统的电控装置，包括电控箱体(0)、外接端口(00)和控制板(5)；所述外接端口(00)设置在所述电控箱体的外部；所述控制板内嵌设置在所述电控箱体(0)内；其特征在于，所述控制板(5)包括：主控MCU电路、电机通讯接口电路、油泵通讯接口电路、电磁阀控制接口电路和电力仪表接口电路；所述电机通讯接口电路、油泵通讯接口电路、电磁阀控制接口电路和电力仪表接口电路分别与所述主控MCU电路连接；

所述电机通讯接口电路用于与外部电机设备连接，并接收上位机的指令控制电机的运转；

所述油泵通讯接口电路用于与外部油箱设备连接，并接收上位机的指令控制油箱供油；

所述电磁阀控制接口电路用于与外部油管连接，并接收上位机的指令控制油管供油的通路；

所述电力仪表接口电路用于接收所述主控MCU电路发送的电机运转产生的三相电压并发送至电力仪表进行显示。

2.根据权利要求1所述的发电机测试系统的电控装置，其特征在于，还包括：温度控制接口电路，所述温度控制接口电路与所述主控MCU电路连接；所述温度控制接口电路用于接收与其连接的温度传感器采集的温度信息、并发送至主控MCU电路；其中，所述主控MCU电路还用于根据接收的温度信息控制电磁阀的开启，接通相应的油管供油通路。

3.根据权利要求1所述的发电机测试系统的电控装置，其特征在于，还包括：状态指示接口电路，所述状态指示接口电路与所述主控MCU电路连接；所述状态指示接口电路用于外接指示灯。

4.根据权利要求1所述的发电机测试系统的电控装置，其特征在于，还包括：涡发整流电路板，所述涡发整流电路板通过光耦开关与所述主控MCU电路连接，所述电力仪表接口电路输入端接发电机、输出端接涡发整流电路板；所述涡发整流电路板用于在光耦开关打开后对电力仪表接口电路输出的交流电进行整流。

5.根据权利要求1所述的发电机测试系统的电控装置，其特征在于，还包括：模拟量数据采集接口电路；所述模拟量数据采集接口电路与所述主控MCU电路连接，对外连接模拟量采集器；所述模拟量数据采集接口电路用于接收所述模拟量采集器采集的模拟信号。

6.根据权利要求1所述的发电机测试系统的电控装置，其特征在于，还包括：电源滤波电路和复位电路；所述电源滤波电路和复位电路分别与所述主控MCU电路连接；所述电源滤波电路用于对电源电压进行滤波，所述复位电路用于对所述主控MCU电路进行复位。

7.根据权利要求1所述的发电机测试系统的电控装置，其特征在于，还包括：电磁锁接口电路；所述电磁锁接口电路与所述主控MCU电路连接。

8.根据权利要求4所述的发电机测试系统的电控装置，其特征在于，还包括：电子负载接口电路；所述电子负载接口电路与所述涡发整流电路板连接；所述电子负载用于连接电子负载、接收所述涡发整流电路板的输出电压并传递至所述电子负载。

9.根据权利要求4所述的发电机测试系统的电控装置，其特征在于，所述光耦开关包括：光耦芯片U58、晶体管Q5、稳压二极管D46、电阻R98、电阻R100、电阻R99；所述电阻R99与所述光耦芯片U58的引脚1连接，所述电阻R100与所述光耦芯片U58的引脚4连接，所述光耦芯片U58的引脚2和引脚3均接地；所述电阻R98一端接24V电源、另一端接晶体管Q5的栅极G；所述稳压二极管D46与所述电阻R98并联连接。

10.根据权利要求6所述的发电机测试系统的电控装置，其特征在于，所述电源滤波电路包括电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11；所述电容C5一端接电源VCC_3.3，另一端接地；所述电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11分别与所述C5连接。