KR200215760Y1

KR200215760Y1 - Gas turbine engine fuel valve drive current control circuit

Info

Publication number: KR200215760Y1
Application number: KR2019980027373U
Authority: KR
Inventors: 송성근
Original assignee: 양재신; 대우종합기계주식회사
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 2001-04-02
Also published as: KR20000014097U

Abstract

본 고안은 가스터빈 엔진 연료밸브 구동전류 제어회로에 관한 것으로, 회로에 공급되는 전원을 일정한 크기로 분할하는 분압용 저항부와; 상기 분압용 저항부에 의해 분할된 전압값을 반전단자를 통해 기준전압으로 입력하고, 제어 입력을 위한 전압값을 비반전 단자로 입력하여, 상기 반전단자와 비교출력하는 비교수단과; 상기 비교수단의 출력을 베이스 단자로 입력하여 구동전압이상이 제공될 시에는 콜렉터단과 에미터단을 통해 전원흐름이 발생하여 서보 밸브를 스위칭하는 스위칭 수단과; 상기 서보 밸브로 전류가 역류하는 것을 막기 위해 상기 스위칭 수단의 콜렉터 입력측에 케소드 단자가 결합되고 서보 밸브 출력측에 에노드 단자가 결합되는 역전류 방지용 다이오드와; 상기 스위칭 수단의 에미터단과 제어 입력단에 접속되어 출력전압을 비교수단의 비반전단자로 피드백시켜 반전단자의 입력전압과 평형을 유지토록 하는 궤환저항과; 제어 입력 전압이 낮아지면 서서히 상승되고, 제어 입력 전압이 상승되면 차단 상태로 낮아지는 특성에 의해 제어 입력 전압의 변환비율에 따라 서보 밸브의 구동전류를 제어하는 전류 검지용 저항을 포함하여 구성함이 특징이다.The present invention relates to a gas turbine engine fuel valve drive current control circuit, comprising: a voltage dividing resistor unit for dividing a power supplied to a circuit into a predetermined size; Comparison means for inputting a voltage value divided by the voltage dividing resistor unit as a reference voltage through an inverting terminal, inputting a voltage value for control input to a non-inverting terminal, and comparing and outputting the inverting terminal; Switching means for switching the servovalve by generating a power flow through the collector stage and the emitter stage when the output voltage of the comparing means is input to the base terminal and the driving voltage is provided; A reverse current prevention diode having a cathode terminal coupled to the collector input side of the switching means and an anode terminal coupled to the servo valve output side to prevent current from flowing back into the servo valve; A feedback resistor connected to the emitter terminal and the control input terminal of the switching means to feed the output voltage back to the non-inverting terminal of the comparing means to maintain an equilibrium with the input voltage of the inverting terminal; When the control input voltage is lowered gradually increases, and when the control input voltage is increased, it is lowered to the cutoff state, and includes a current detecting resistor for controlling the drive current of the servo valve according to the conversion ratio of the control input voltage. It is characteristic.

Description

Gas turbine engine fuel valve drive current control circuit

본 고안은 가스터빈 엔진 연료밸브 구동전류 제어회로에 관한 것으로, 특히 가스터빈 엔진의 연료밸브를 제어함에 있어서 출력전류의 양을 입력전압으로 피드백 시켜 미세 출력전류를 제어토록 함으로써, 엔진의 기동에 필요한 연료 밸브의 구동 특성을 만족시키도록 하는 것을 특징으로 하는 가스터빈 엔진 연료밸브 구동전류 제어회로에 관한 것이다.The present invention relates to a gas turbine engine fuel valve driving current control circuit, and in particular, in controlling the gas valve engine fuel valve, the amount of output current is fed back to the input voltage to control the fine output current. It relates to a gas turbine engine fuel valve drive current control circuit characterized by satisfying the drive characteristics of the fuel valve.

일반적으로, 가스터빈 엔진의 출력 RPM을 조절하기 위하여, 원심력을 이용한 플라이휠 가버너 또는 마그네틱 에너지를 이용한 전자식 가버너 등이 있으나, 가변 부하에 의한 출력 RPM 안정도가 일정해야 하는 발전기 시스템에서는 엔진 출력 RPM의 안정도가 출력 전압 특성을 좌우하게 된다.In general, in order to control the output RPM of the gas turbine engine, there is a flywheel governor using centrifugal force or an electronic governor using magnetic energy. However, in a generator system in which the output RPM stability due to variable load must be constant, Stability will influence the output voltage characteristics.

그러나 상기한 방식으로는 정밀한 출력전압을 요구하는 발전기 시스템을 구현할 수 없는 문제점이 있다.However, there is a problem in that the generator system that requires a precise output voltage can not be implemented in the above manner.

도 1의 전류제어 블록 다이어그램을 살펴보면, CURRENT COMMAND 신호가 인가되고, DISABLE CONTROL 신호가 AMP.ON 상태가 되면 NEGATIVE MOTOR CURRENT FEED BACK LOOP 및 HYSTERESIS AMPLIFLER 특성에 따라 일정한 리플을 가진 전류를 출력하게 된다.Referring to the current control block diagram of FIG. 1, when the CURRENT COMMAND signal is applied and the DISABLE CONTROL signal becomes the AMP.ON state, a current having a constant ripple is output according to NEGATIVE MOTOR CURRENT FEED BACK LOOP and HYSTERESIS AMPLIFLER characteristics.

그러나, 고속으로 회전하는 가스터빈 엔진의 연료밸브 구동회로는 고속응답특성 및 출력의 연속성을 가져야 하는데, 픽업 부분의 홀소자(CS1, CS2)는 미세전류(30㎃)를 인식하지 못하는 문제가 있다.However, the fuel valve driving circuit of the gas turbine engine rotating at a high speed should have high-speed response characteristics and continuity of output. However, the hall elements CS1 and CS2 of the pickup portion may not recognize the fine current 30 mA. .

즉, CURRENT COMMAND 신호와 DISABLE CONTROL 신호가 인가되어 베이스 드라이버(Base Driver)에 의해 구동될 때 홀 소자(CS1, CS2)에서 이를 감지하여 피드백 루프를 통해 입력측에 재인가하여 연료 밸브 모터(M)의 회전을 제어토록 하고 있으나, 홀 소자(CS1, CS2)가 미세 전류를 인식하지 못한 관계로 연료 밸브 모터의 정밀 제어가 불가능한 것이다.That is, when the CURRENT COMMAND signal and the DISABLE CONTROL signal are applied and driven by the base driver, the Hall elements CS1 and CS2 sense this and reapply them to the input side through the feedback loop to provide the fuel valve motor M. Although rotation is controlled, precise control of the fuel valve motor is impossible because the hall elements CS1 and CS2 do not recognize the minute current.

따라서, 종래의 방법으로는 정밀한 출력전압을 요구하는 발전기 시스템을 구현할 수 없는 것이다.Therefore, the conventional method cannot implement a generator system requiring a precise output voltage.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 미세 출력전류를 제어할 수 있고, 엔진의 기동에 필요한 연료 밸브의 구동특성을 만족시키는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, the purpose is to control the fine output current, and to satisfy the driving characteristics of the fuel valve required for starting the engine.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means for achieving the above object,

본 고안은 회로에 공급되는 전원을 일정한 크기로 분할하는 분압용 저항부와,The present invention and the voltage divider for dividing the power supplied to the circuit to a certain size,

상기 분압용 저항부에 의해 분할된 전압값을 반전단자를 통해 기준전압으로 입력하고, 제어 입력을 위한 전압값을 비반전 단자로 입력하여, 상기 반전단자와 비교출력하는 비교수단과,Comparison means for inputting a voltage value divided by the voltage dividing resistor unit as a reference voltage through an inverting terminal, inputting a voltage value for control input to a non-inverting terminal, and comparing and outputting the inverting terminal;

상기 비교수단의 출력을 베이스 단자로 입력하여 구동전압이상이 제공될 시에는 콜렉터단과 에미터단을 통해 전원흐름이 발생하여 서보 밸브를 스위칭하는 스위칭 수단과,Switching means for switching the servo valve by generating a power flow through the collector stage and the emitter stage when the output voltage of the comparison means is input to the base terminal and the drive voltage is provided;

상기 서보 밸브로 전류가 역류하는 것을 막기 위해 상기 스위칭 수단의 콜렉터 입력측에 케소드 단자가 결합되고 서보 밸브 출력측에 에노드 단자가 결합되는 역전류 방지용 다이오드와,A reverse current prevention diode having a cathode terminal coupled to the collector input side of the switching means and an anode terminal coupled to the servo valve output side to prevent current from flowing back into the servo valve;

상기 스위칭 수단의 에미터단과 제어 입력단에 접속되어 출력전압을 비교수단의 비반전단자로 피드백시켜 반전단자의 입력전압과 평형을 유지토록 하는 궤환저항과,A feedback resistor connected to the emitter terminal and the control input terminal of the switching means to feed back the output voltage to the non-inverting terminal of the comparing means to maintain an equilibrium with the input voltage of the inverting terminal;

제어 입력 전압이 낮아지면 서서히 상승되고, 제어 입력 전압이 상승되면 차단 상태로 낮아지는 특성에 의해 제어 입력 전압의 변환비율에 따라 서보 밸브의 구동전류를 제어하는 전류 검지용 저항을 포함하여 구성함이 특징이다.When the control input voltage is lowered gradually increases, and when the control input voltage is increased, it is lowered to the cutoff state, and includes a current detecting resistor for controlling the drive current of the servo valve according to the conversion ratio of the control input voltage. It is characteristic.

도 1은 일반적인 전류제어 블록 구성도.1 is a block diagram of a general current control block.

도 2는 본 고안의 전류제어 블록 구성도.Figure 2 is a block diagram of the current control of the present invention.

도 3은 본 고안의 제어전압 입력에 따른 출력전류 변환 특성 그래프.Figure 3 is a graph of the output current conversion characteristics according to the control voltage input of the present invention.

도 4는 본 고안의 제어전압 인가에 따른 연료밸브 전류 흐름을 나타낸 그래프.4 is a graph showing a fuel valve current flow according to the control voltage of the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

R1, R2, R3, R4: 분압저항R1, R2, R3, R4: voltage divider

R6, R7: 궤환 저항R6, R7: feedback resistance

R8: 전류 검지 저항R8: current sense resistor

R5: 제어 전압 인가 저항R5: control voltage supply resistance

OP1: 비교기OP1: Comparator

Q1: 스위칭 수단Q1: switching means

D1: 역전류 방지용 다이오드D1: reverse current prevention diode

이하에서 도면을 참조로 본 고안을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 고안의 구성도로써, 도시한 바와같이 회로에 공급되는 전원을 일정한 크기로 분할하는 분압용 저항부(R1, R2)와,FIG. 2 is a schematic diagram of the present invention, as shown, divided resistors R1 and R2 for dividing a power supplied to a circuit into a predetermined size;

상기 분압용 저항부(R1, R2)에 의해 분할된 전압값을 반전단자를 통해 기준전압으로 입력하고, 제어 입력을 위한 전압값을 비반전 단자로 입력하여, 상기 반전단자와 비교출력하는 비교수단(OP1)과,Comparison means for inputting a voltage value divided by the voltage dividing resistors R1 and R2 as a reference voltage through an inverting terminal, inputting a voltage value for control input to a non-inverting terminal, and comparing the voltage with the inverting terminal; (OP1),

상기 비교수단(OP1)의 출력을 베이스 단자로 입력하여 구동전압이상이 제공될 시에는 콜렉터단과 에미터단을 통해 전원흐름이 발생하여 서보 밸브(S/V)를 스위칭하는 스위칭 수단(Q1)과,Switching means Q1 for switching the servo valve S / V by generating a power flow through the collector stage and the emitter stage when the output voltage of the comparing means OP1 is inputted to the base terminal to provide a drive voltage abnormality;

상기 서보 밸브(S/V)로 전류가 역류하는 것을 막기 위해 상기 스위칭 수단(Q1)의 콜렉터 입력측에 케소드 단자가 결합되고 서보 밸브 출력측에 에노드 단자가 결합되는 역전류 방지용 다이오드(D1)와,And a reverse current prevention diode D1 having a cathode terminal coupled to the collector input side of the switching means Q1 and an anode terminal coupled to the servo valve output side to prevent current from flowing back into the servo valve S / V. ,

상기 스위칭 수단(Q1)의 에미터단과 제어 입력단에 접속되어 출력전압을 비교수단의 비반전단자로 피드백시켜 반전단자의 입력전압과 평형을 유지토록 하는 궤환저항(R6, R7)과,Feedback resistors R6 and R7 connected to the emitter terminal and the control input terminal of the switching means Q1 to feed back the output voltage to the non-inverting terminal of the comparing means to maintain equilibrium with the input voltage of the inverting terminal;

제어 입력 전압이 낮아지면 서서히 상승되고, 제어 입력 전압이 상승되면 차단 상태로 낮아지는 특성에 의해 제어 입력 전압의 변환비율에 따라 서보 밸브(S/V)의 구동전류를 제어하는 전류 검지용 저항(R8)을 포함하여 구성한다.The current sensing resistor controls the drive current of the servo valve (S / V) according to the conversion ratio of the control input voltage due to the characteristic of gradually increasing when the control input voltage is lowered and lowered to a cutoff state when the control input voltage is increased. R8) is configured.

상기와 같이 구성하는 본 고안은 먼저 전원 공급수단으로 부터 제공되는 +15V를 분압용 저항수단인 R1 과 R2로 분압하여 A지점에 플러스 전압을 인가한다.The present invention configured as described above first divides the + 15V provided from the power supply means into R1 and R2, which are resistors for voltage dividing, to apply a positive voltage to point A.

위와 같이 +15V를 각각의 저항(R3, R4, R6, R7, R8)으로 분압하여 B지점에 플러스 전압을 인가한다(여기서 R6, R7은 궤환저항, R8은 전류 검지 저항이지만 제어 전압이 인가되지 않은 상황에서 분압회로를 형성한다).As shown above, divide + 15V into each resistor (R3, R4, R6, R7, R8) and apply positive voltage to point B (where R6 and R7 are feedback resistors and R8 are current detection resistors, but control voltage is not applied). In the absence of a voltage divider).

제어 입력에 플러스 신호가 인가되면 비교수단(OP1)에서는 A지점보다 B지점이 플러스로 높아져 출력 C는 0V로 내려가고, 따라서 스위칭 수단이 오프되고, 전류검지저항(R8)의 양단전압은 0V가 되어 서보 밸브(S/V)에 흐르는 전류는 0㎃가 된다.When a positive signal is applied to the control input, in the comparison means OP1, the B point becomes higher than the A point, and the output C goes to 0 V. Therefore, the switching means is turned off, and the voltage across the current sense resistor R8 is 0 V. Thus, the current flowing through the servo valve S / V becomes 0 mA.

즉, 제어 입력이 플러스로 인가되어 A와 B 전압사이가 비교수단(OP1)의 오프셋 전압 이하로 유지 될 때가 결국 서보 밸브(S/V)에는 0㎃가 흐르게 되는 것이다.That is, when the control input is positively applied and the voltage between A and B is kept below the offset voltage of the comparison means OP1, 0 μs flows to the servo valve S / V.

한편, 제어 입력 전압이 플러스에서 0V부분으로 낮아지면 B지점의 전압이 낮아지므로, 즉 A 전압이 높아져 비교수단의 출력 C는 플러스로 출력되고, 스위칭 수단(Q1)이 활성화되기 시작하며, 이때 전류 검지 저항(R8)에 전압이 나타나게 되고, 그 전압은 플러스 극성으로 궤환저항(R6, R7)을 통해 B지점에 재인가되어 제어전압이 0V 쪽으로 낮아진만큼 B지점은 다시 올라가게 되어 결국 A지점과 B지점은 평형을 유지하도록 비교수단(OP1)은 비교차를 스위칭 수단(Q1)에 전달한다.On the other hand, when the control input voltage is lowered from the positive portion to the 0V portion, the voltage at the point B is lowered, that is, the voltage A is increased so that the output C of the comparing means is outputted positive, and the switching means Q1 starts to be activated, at which time the current A voltage appears on the detection resistor (R8), and the voltage is applied to the point B through the feedback resistors (R6, R7) with positive polarity, and the point B is raised again as the control voltage is lowered to 0V. Comparing means OP1 transfers the comparison difference to switching means Q1 so that point B is in equilibrium.

여기서 비교수단(OP1)은 오픈 루프이므로 이득이 거의 무한대가 되어, 제어 입력이 낮아진만큼 전류 검지 저항(R8) 양단에(R5, R6, R7의 비율에 맞게) 즉시 출력전압이 나타나게 된다.Since the comparison means OP1 is an open loop, the gain becomes almost infinite, and as the control input decreases, the output voltage appears immediately at both ends of the current detection resistor R8 (to match the ratio of R5, R6, and R7).

상기 전류 검지 저항(R8)의 전압은 결국 서보밸브(S/V)의 전류양 이므로 제어입력 신호에 따라 서보밸브의 전류를 제어하게 된다.Since the voltage of the current detection resistor R8 is the amount of current of the servo valve S / V, the current of the servo valve is controlled according to the control input signal.

여기서 제어전압은 저항(R5)을 통해 비교수단(OP1)으로 인가되고, 출력전류에 의한 전류 검지 저항(R8)의 양단전압은 궤환저항(R6, R7)의 비율에 의해 인가되어 전압과 전류변환비율 특성으로 제어하게 된다.Here, the control voltage is applied to the comparison means OP1 through the resistor R5, and the voltage between both ends of the current detection resistor R8 by the output current is applied by the ratio of the feedback resistors R6 and R7 to convert the voltage and the current. It is controlled by the ratio characteristic.

만약 제어전압이 0V 쪽으로 낮아졌다가 플러스 방향으로 상승하면 B지점이 A지점보다 높아져 비교수단(OP1)의 출력이 내려가 스위칭 수단(Q1)은 다시 차단상태 방향으로 되고, 동시에 전류 검지 저항(R8) 양단전압이 낮아져 저항(R6, R7)에 의해 B지점이 결국 낮아지면 B지점과 A지점이 평행을 유지하도록 복귀된다.If the control voltage is lowered to 0V and then rises in the positive direction, the point B is higher than the point A, and the output of the comparing means OP1 is lowered so that the switching means Q1 is again in the blocking state direction, and at the same time across the current detecting resistor R8. When the voltage is lowered and the point B is eventually lowered by the resistors R6 and R7, the point B and the point A are returned to keep parallel.

따라서, 제어전압에 따라 전류 검지 저항(R8)의 양단전압은 비교수단(OP1)의 응답속도 이내로 비교 증폭하여 나타나므로 제어전압과 서보 밸브(S/V)의 흐르는 전류는 변환 비율에 따라 정확히 제어된다.Therefore, according to the control voltage, the voltage between both ends of the current detection resistor R8 is compared and amplified within the response speed of the comparison means OP1, so that the control voltage and the current flowing through the servo valve S / V are precisely controlled according to the conversion ratio. do.

도 3은 본 고안에 있어서, 제어 입력 전압에 따른 출력전류를 도시한 것으로, 상기 도면에서와 같이 제어전압을 인가하면 서보 밸브(S/V)를 통해 흐르는 출력전류는 도 4와 같이 제어전압 인가 시점에서 상승됨을 알 수 있다.3 illustrates an output current according to a control input voltage according to the present invention. When the control voltage is applied as shown in the drawing, the output current flowing through the servo valve S / V is applied to the control voltage as shown in FIG. 4. It can be seen that at the time point is raised.

상술한 바와같이 본 고안은 가스터빈 엔진의 연료밸브를 제어함에 있어서 출력전류의 양을 입력전압으로 피드백 시켜 미세 출력전류를 제어토록 함으로써, 엔진의 기동에 필요한 연료 밸브의 구동 특성을 만족시키는 효과를 제공한다.As described above, the present invention has the effect of satisfying the driving characteristics of the fuel valve required for starting the engine by feeding back the amount of output current to the input voltage to control the fine output current in controlling the fuel valve of the gas turbine engine. to provide.

Claims

Divided resistors R1 and R2 for dividing the power supplied to the circuit into a predetermined size;

Comparison means for inputting a voltage value divided by the voltage dividing resistors R1 and R2 as a reference voltage through an inverting terminal, inputting a voltage value for control input to a non-inverting terminal, and comparing the voltage with the inverting terminal; (OP1),

Switching means Q1 for switching the servo valve S / V by generating a power flow through the collector stage and the emitter stage when the output voltage of the comparing means OP1 is inputted to the base terminal to provide a drive voltage abnormality;

And a reverse current prevention diode D1 having a cathode terminal coupled to the collector input side of the switching means Q1 and an anode terminal coupled to the servo valve output side to prevent current from flowing back into the servo valve S / V. ,

Feedback resistors R6 and R7 connected to the emitter terminal and the control input terminal of the switching means Q1 to feed back the output voltage to the non-inverting terminal of the comparing means to maintain equilibrium with the input voltage of the inverting terminal;

The current sensing resistor controls the drive current of the servo valve (S / V) according to the conversion ratio of the control input voltage due to the characteristic of gradually increasing when the control input voltage is lowered and lowered to a cutoff state when the control input voltage is increased. R8), comprising a gas turbine engine fuel valve drive current control circuit.