專利名稱：一種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的抗干擾檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)電機(jī)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，隨著對(duì)電能質(zhì)量越來(lái)越高的要求，對(duì)發(fā)電機(jī)的控制要求也越來(lái)越精確。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)施控制的重要依據(jù)參數(shù)之一。發(fā)電機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路既容易受到發(fā)電機(jī)的電磁干擾，又容易受到輸出電能的共模干擾，因此轉(zhuǎn)速檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性在很大程度上影響著對(duì)發(fā)電機(jī)的控制性能。目前對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)的方法主要有兩大類第一類是在發(fā)電機(jī)上安裝輔助傳感設(shè)備，如光電測(cè)速元件、霍爾元件等。這類方法要求對(duì)發(fā)電機(jī)現(xiàn)有裝置進(jìn)行拆裝，增加了工作的強(qiáng)度，延長(zhǎng)了工作時(shí)間，并且傳感設(shè)備容易與發(fā)電機(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)發(fā)生相互 干涉。第二類方法是檢測(cè)發(fā)電機(jī)的相繞組電壓，通過(guò)降壓電路及鎖相環(huán)電路處理后，利用相電壓與動(dòng)力軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系，獲取轉(zhuǎn)速信息。這類方法簡(jiǎn)單易用，但相電壓比較高，存在著高頻干擾，后續(xù)信號(hào)處理電路復(fù)雜，從而導(dǎo)致器件成本增高。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于發(fā)電機(jī)的低成本抗干擾能力強(qiáng)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法及其電路，可降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)成本，并顯著提高轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)的可靠性。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟I)檢測(cè)發(fā)電機(jī)副繞組的相電壓；2)對(duì)檢測(cè)到的副繞組相電壓進(jìn)行限幅，得到限幅后的交流信號(hào)；3)對(duì)限幅后的交流信號(hào)進(jìn)行隔離，并調(diào)理成所需幅值的電壓脈沖信號(hào)；4)對(duì)電壓脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波，采用脈沖測(cè)速方法解算得到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型提供實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，包括發(fā)電機(jī)副繞組、輸入限幅電路、電壓調(diào)理電路、輸出濾波電路和數(shù)字信號(hào)處理器。發(fā)電機(jī)副繞組是選取發(fā)電機(jī)任意一相定子繞組，選用與選定的定子繞組相同材質(zhì)、規(guī)格、型號(hào)的導(dǎo)線，采用相同繞制方法，根據(jù)所需的電壓等級(jí)相應(yīng)減少發(fā)電機(jī)副繞組的繞線匝數(shù)，與選定的定子繞組同軸繞制；發(fā)電機(jī)副繞組的相電壓輸入限幅電路，使其不超過(guò)電壓調(diào)理電路中隔離光耦的反向額定電壓；將限幅后的模擬交流電壓信號(hào)送入電壓調(diào)理電路，電壓調(diào)理電路利用兩個(gè)單通道的光耦形成并聯(lián)反饋的結(jié)構(gòu)，將送入的經(jīng)過(guò)限幅的模擬交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)，并將模擬交流電壓信號(hào)與數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行電氣隔離；電壓調(diào)理電路輸出數(shù)字脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出濾波電路進(jìn)一步濾波后，送入數(shù)字信號(hào)處理器。數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣，計(jì)算出發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。所述的電壓調(diào)理電路中，光耦一的原邊發(fā)光二極管的陽(yáng)極Hi端與光耦二的原邊發(fā)光二極管的陰極Li端連接在一起，接到輸入信號(hào)的一端；光耦一的原邊發(fā)光二極管的陰極Li端與光耦二的原邊發(fā)光二極管的陽(yáng)極Hi端連接在一起，接到輸入信號(hào)的另一端；光耦一的副邊輸出三極管的發(fā)射極Lo端與光耦二的副邊輸出三極管的集電極Ho端連接在一起作為調(diào)理信號(hào)的輸出，光I禹一的副邊輸出三極管的集電極Ho接數(shù)字信號(hào)處理器的電源,光耦二的副邊輸出三極管的發(fā)射極Lo端接數(shù)字信號(hào)處理器的電源地。這種并聯(lián)反饋結(jié)構(gòu)一方面將送入的經(jīng)過(guò)限幅的模擬交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)處理器所需的數(shù)字脈沖信號(hào)，并改善脈沖信號(hào)的陡度；另一方面將交流電壓信號(hào)與數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行電氣隔離，降低對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)電路的干擾。本實(shí)用新型的有益效果是采用定子副繞組產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成比例的交流電壓信號(hào)，既獲取了轉(zhuǎn)速信息，又可以降低檢測(cè)電壓等級(jí)，抑制轉(zhuǎn)速檢測(cè)的前段干擾，保證了檢測(cè)電路與發(fā)電機(jī)組的機(jī)械、電氣一致性；電壓調(diào)理電路采用獨(dú)特的光耦隔離并聯(lián)交叉反饋結(jié)構(gòu)，既降低了信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)和成本，又實(shí)現(xiàn)了模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)、原邊信號(hào)和副邊信號(hào)的隔離、脈沖信號(hào)陡度調(diào)理的多重功能。

·圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中，I-發(fā)電機(jī)定子副繞組；2_限幅電路；3_電壓調(diào)理電路；4_光耦一 ；5-光耦二 ；6_低通濾波器；7_數(shù)字信號(hào)處理器。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型包括發(fā)電機(jī)副繞組、輸入限幅電路、電壓調(diào)理電路、輸出濾波電路和數(shù)
字信號(hào)處理器。發(fā)電機(jī)副繞組的繞制是選取發(fā)電機(jī)任意一相定子繞組，選用與選定定子繞組相同材質(zhì)、規(guī)格、型號(hào)的導(dǎo)線，采用相同繞制方法，根據(jù)所需的電壓等級(jí)相應(yīng)減少副繞組的繞線匝數(shù)。副繞組與選定的定子繞組同軸繞制。運(yùn)行時(shí)，通過(guò)檢測(cè)副繞組的相電壓，就得到與相應(yīng)定子繞組相電壓頻率、相角相同，幅值按比例減小的相電壓交流信號(hào)。副繞組的相電壓作為轉(zhuǎn)速信號(hào)的載體送入后續(xù)電路。輸入限幅電路用來(lái)限制輸入信號(hào)，使其不超過(guò)后續(xù)電壓調(diào)理電路中隔離光耦的反向額定電壓；電壓調(diào)理電路利用兩個(gè)單通道的光耦形成并聯(lián)反饋的結(jié)構(gòu)，即光耦一的原邊發(fā)光二極管的陽(yáng)極Hi端與光耦二的原邊發(fā)光二極管的陰極Li端連接在一起，接到輸入信號(hào)的一端；光耦一的原邊發(fā)光二極管的陰極Li端與光耦二的原邊發(fā)光二極管的陽(yáng)極Hi端連接在一起，接到輸入信號(hào)的另一端；光耦一的副邊輸出三極管的發(fā)射極Lo端與光耦二的副邊輸出三極管的集電極Ho端連接在一起作為調(diào)理信號(hào)的輸出，光率禹一的副邊輸出三極管的集電極Ho接數(shù)字信號(hào)處理器的電源,光I禹二的副邊輸出三極管的發(fā)射極Lo端接數(shù)字信號(hào)處理器的電源地。這種并聯(lián)反饋結(jié)構(gòu)一方面將送入的經(jīng)過(guò)限幅的模擬交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)處理器所需的數(shù)字脈沖信號(hào)，并改善脈沖信號(hào)的陡度；另一方面將交流電壓信號(hào)與數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行電氣隔離，降低對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)電路的干擾。電壓調(diào)理電路的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出濾波電路進(jìn)一步濾波后，送入數(shù)字信號(hào)處理器。數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣，計(jì)算出發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。為了體現(xiàn)本實(shí)用新型的可實(shí)施性并突出其特點(diǎn)，副繞組采用I平方毫米的銅線繞制，匝數(shù)為2，與三相發(fā)電機(jī)A相繞組按相同繞制方式同軸繞制；限幅電路由2個(gè)18V、0. 5W的穩(wěn)壓管反向串聯(lián)形成的支路和2個(gè)O. 5W的直插電阻構(gòu)成T型網(wǎng)絡(luò)；電壓調(diào)理電路中的光耦一和光耦二采用2個(gè)同型號(hào)的TLP521-1光耦構(gòu)成；輸出濾波電路由100歐姆電阻和IOnF電容構(gòu)成RC濾波電路；數(shù)字信號(hào)處理器采用dsPIC30F6010A。實(shí)例具體實(shí)施步驟如下I)將副繞組I作為轉(zhuǎn)速初始信號(hào)源接入電路，副繞組I提供一對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)sin+和sin-，該轉(zhuǎn)速信號(hào)被接入限幅電路2。本實(shí)用新型實(shí)例中，柴油發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，副繞組I提供一對(duì)幅值為18V、與動(dòng)力軸轉(zhuǎn)速成正比的交流正弦信號(hào)，該交流正弦信號(hào)送入后續(xù)的限幅電路2。2)經(jīng)過(guò)限幅電路2后得到一對(duì)經(jīng)過(guò)限幅的交流信號(hào)sin*+和sin*-，幅值限定在限幅電路所設(shè)定的幅值范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)限幅后的信號(hào)送入后續(xù)的電壓調(diào)理電路。本實(shí)用新型實(shí)例設(shè)定幅值限制為18V，限幅電路采用2個(gè)同型號(hào)穩(wěn)壓管反向串聯(lián)的形式實(shí)現(xiàn)交流限幅。經(jīng)過(guò)限幅電路的交流信號(hào)被限制在(-18疒+18V)范圍內(nèi)，并被送入后續(xù)電壓調(diào)理電路3;3)電壓調(diào)理電路3由光耦一 4和光耦二 5構(gòu)成，送入電壓調(diào)理電路的交流模擬信號(hào)被調(diào)理成幅值為V·至V+間的電壓脈沖信號(hào)，并送入后續(xù)的低通濾波電路。本實(shí)用新型實(shí)例中，送入電壓調(diào)理電路3的交流模擬信號(hào)處于正半波時(shí)，光耦一 4的第一管腳(即輸入端Hi)和光耦一 4的第二管腳(即輸入端Li)承受正壓導(dǎo)通，使得光耦一 4的第三管腳(即輸出端Lo)的電平接近于光耦一 4的第四管腳(即輸出端Ho)的電平；光耦二 5的第一管腳(即輸入端Hi )和光耦二 5的第二管腳(即輸入端Li )承受反壓截止，使得光耦二 5的第三管腳(即輸出端Lo)與光耦二 5的第四管腳(即輸出端Ho)處于高阻態(tài)，此時(shí)V+至V·的信號(hào)為5V的高電平。當(dāng)送入電壓調(diào)理電路3的交流模擬信號(hào)處于負(fù)半波時(shí)，光稱一 4的Hi端和光稱一 4的Li端承受反壓截止,使得光稱一 4的Lo端與光稱一 4的Ho端呈高阻態(tài)；光耦二 5的Hi端和光耦二 5的Li端承受正壓導(dǎo)通，使得光耦二 5的第三管腳(即輸出端Lo)與光耦二 5的第四管腳(即輸出端Ho)的電壓接近，此時(shí)V+至V?！返男盘?hào)為O. 5V的低電平。被調(diào)理成電壓脈沖的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)一步送入后續(xù)的低通濾波器。4)低通濾波器6為低通無(wú)源RC濾波器，進(jìn)一步濾除電壓脈沖信號(hào)中的高頻干擾，變?yōu)閂*· V*+之間的脈沖信號(hào)，具體范圍為(O 5 ) V ;5)經(jīng)過(guò)濾波后的信號(hào)送入數(shù)字信號(hào)處理器7，數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)輸入的數(shù)字脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行捕獲，由固化在其中的的程序進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的解算。通過(guò)上述的硬件電路可在僅添加副繞組的情況下，將發(fā)電機(jī)的副繞組的輸出模擬電壓隔離變送為數(shù)字信號(hào)處理器容易識(shí)別的數(shù)字脈沖電壓信號(hào)，再由固化在數(shù)字信號(hào)處理器的程序求出轉(zhuǎn)速信號(hào)，從而完成對(duì)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速信號(hào)的準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)。硬件電路和軟件設(shè)計(jì)中有抗干擾及保護(hù)措施，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。
權(quán)利要求1.一種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，包括發(fā)電機(jī)副繞組、輸入限幅電路、電壓調(diào)理電路、輸出濾波電路和數(shù)字信號(hào)處理器，其特征在于發(fā)電機(jī)副繞組是選取發(fā)電機(jī)任意一相定子繞組，選用與選定的定子繞組相同材質(zhì)、規(guī)格、型號(hào)的導(dǎo)線，采用相同繞制方法，根據(jù)所需的電壓等級(jí)相應(yīng)減少發(fā)電機(jī)副繞組的繞線匝數(shù)，與選定的定子繞組同軸繞制；發(fā)電機(jī)副繞組的相電壓輸入限幅電路，使其不超過(guò)電壓調(diào)理電路中隔離光耦的反向額定電壓；將限幅后的模擬交流電壓信號(hào)送入電壓調(diào)理電路，電壓調(diào)理電路利用兩個(gè)單通道的光耦形成并聯(lián)反饋的結(jié)構(gòu)，將送入的經(jīng)過(guò)限幅的模擬交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)，并將模擬交流電壓信號(hào)與數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行電氣隔離；電壓調(diào)理電路輸出數(shù)字脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出濾波電路進(jìn)一步濾波后，送入數(shù)字信號(hào)處理器。數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣，計(jì)算出發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，其特征在于所述的電壓調(diào)理電路中，光耦一的原邊發(fā)光二極管的陽(yáng)極Hi端與光耦二的原邊發(fā)光二極管的陰極Li端連接在一起，接到輸入信號(hào)的一端；光耦一的原邊發(fā)光二極管的陰極Li端與光耦二的原邊發(fā)光二極管的陽(yáng)極Hi端連接在一起，接到輸入信號(hào)的另一端；光耦一的副邊輸出三極管的發(fā)射極Lo端與光耦二的副邊輸出三極管的集電極Ho端連接在一起作為調(diào)理信號(hào)的輸出，光耦一的副邊輸出三極管的集電極Ho接數(shù)字信號(hào)處理器的電源，光耦二的副邊輸出三極管的發(fā)射極Lo端接數(shù)字信號(hào)處理器的電源地。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，發(fā)電機(jī)副繞組的相電壓輸入限幅電路，將限幅后的模擬交流電壓信號(hào)送入電壓調(diào)理電路，電壓調(diào)理電路將送入的經(jīng)過(guò)限幅的模擬交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)，并將模擬交流電壓信號(hào)與數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行電氣隔離；電壓調(diào)理電路輸出數(shù)字脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出濾波電路進(jìn)一步濾波后，送入數(shù)字信號(hào)處理器。數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣，計(jì)算出發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型可降低發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)成本，抑制轉(zhuǎn)速檢測(cè)的干擾，并顯著提高轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測(cè)的可靠性。
文檔編號(hào)G01P3/481GK202748374SQ20122014871
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者張玉峰, 周勇, 盧剛, 李聲晉, 楊靜偉, 魏世克, 張松松, 李鑫, 周廣偉, 王嚴(yán)偉, 江修立 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)