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      基于微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:5902841閱讀:597來源:國知局
      專利名稱:基于微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測系統(tǒng)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型屬于自動控制領(lǐng)域,具體涉及一種基于微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)二極管 故障檢測系統(tǒng)。
      背景技術(shù)
      無刷同步發(fā)電機(jī)主要由主發(fā)電機(jī)、無刷勵磁機(jī)、旋轉(zhuǎn)二極管組成。主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、 勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)二極管都裝在同一軸上一起旋轉(zhuǎn)。無刷勵磁機(jī)磁極固定在定子內(nèi)側(cè),定 子繞組與靜止勵磁調(diào)節(jié)裝置勵磁電流輸出部分連接。當(dāng)無刷同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)工作時(shí),靜止 勵磁調(diào)節(jié)裝置向無刷勵磁機(jī)定子繞組輸送勵磁電流使無刷勵磁機(jī)產(chǎn)生磁場,無刷勵磁機(jī)轉(zhuǎn) 子切割磁感線產(chǎn)生出三相交流電源,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)二極管整流后,輸送到同軸的同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子回路當(dāng)中,在原動機(jī)的帶動下發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,主發(fā)電機(jī)定子切割磁感線, 發(fā)出電能。無刷同步發(fā)電機(jī)中的旋轉(zhuǎn)二極管是無刷勵磁系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié),必須保證其 工作在正常狀態(tài)。一旦旋轉(zhuǎn)二極管發(fā)生故障,無刷勵磁系統(tǒng)需要能夠及時(shí)檢測到,并對故障 類型作出正確的判斷?,F(xiàn)有技術(shù)中,通常是為無刷勵磁機(jī)配設(shè)一套旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測裝置,如圖1所 示,在交流勵磁機(jī)定子磁極間安裝探測線圈。配置的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測裝置對勵磁機(jī)旋 轉(zhuǎn)二極管和熔絲進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視并給出相應(yīng)的信號指示。該裝置利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行故障 判斷。當(dāng)旋轉(zhuǎn)二極管有電流流過并且掃過檢測探頭時(shí),則檢測探頭將獲得感應(yīng)脈沖電壓;如 果旋轉(zhuǎn)二極管回路的熔斷器或二極管熔斷,則檢測探頭不會獲得感應(yīng)脈沖電壓,裝置就給 出相應(yīng)的異常信號。在實(shí)際應(yīng)用中,采用極間探測線圈的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測裝置,加工安 裝困難,在運(yùn)輸過程中還會造成探測線圈的松動錯位,而且從極間探測線圈獲得的信號較 弱。
      發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種基于微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測系統(tǒng),其可靠 性高、穩(wěn)定性強(qiáng),能準(zhǔn)確判斷識別旋轉(zhuǎn)二極管是否故障及其故障類型。一種基于微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測系統(tǒng),包括隔離放大器,用于將勵磁電流信號放大得到放大的直流電壓信號;模擬信號輸入模塊,用于接收放大的直流電壓信號并將其調(diào)節(jié)到設(shè)定的轉(zhuǎn)換范圍 內(nèi),得到調(diào)節(jié)后的模擬信號;A/D轉(zhuǎn)換模塊,用于接收調(diào)節(jié)后的模擬信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;數(shù)字信號處理模塊,用于接收數(shù)字信號并對其進(jìn)行計(jì)算、比較和分析;以及報(bào)警信號輸出模塊,用于將報(bào)警信號輸出;其中,所述的模擬信號輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號處理模塊和報(bào)警信號輸 出模塊均集成在所述的微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器中。[0013]可選地,所述的數(shù)字信號處理模塊選用DSP芯片。在同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中,當(dāng)旋轉(zhuǎn)二極管發(fā)生故障時(shí),其無刷勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子輸出的 電樞電流的大小以及波形均發(fā)生變化,由此引發(fā)無刷勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子磁場隨之變化,并在無刷 勵磁機(jī)定子繞組中感應(yīng)一系列諧波電流,該諧波電流能反映出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中旋轉(zhuǎn)二極 管的運(yùn)行情況。本實(shí)用新型中,無刷勵磁機(jī)定子繞組的勵磁電流通過隔離放大后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模 塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字量后輸入數(shù)字信號處理模塊中,數(shù)字信號處理模塊經(jīng)過快速傅立葉變換對輸 入數(shù)字量進(jìn)行分析,根據(jù)無刷勵磁機(jī)定子繞組中的諧波電流的大小和波形變化特征,判斷 旋轉(zhuǎn)二極管的故障。因此,本實(shí)用新型采用人工智能診斷技術(shù)對勵磁電流進(jìn)行分析,診斷, 能準(zhǔn)確識別故障,且不受故障類型的限制。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果(1)采用了人工智能識別技術(shù)判斷旋轉(zhuǎn)二極管故障,不需要另行配設(shè)專用的旋轉(zhuǎn) 二極管故障檢測裝置,同時(shí)也省去了設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)探測線圈的工作;(2)便于現(xiàn)場采集信號數(shù)據(jù),并且信號較強(qiáng),能準(zhǔn)確提供轉(zhuǎn)子故障信息量;(3)根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù),進(jìn)行智能識別,可靠性高,穩(wěn)定性好。

      圖1為現(xiàn)有技術(shù)中旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測裝置的示意圖。圖2為本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測系統(tǒng)示意圖。圖3為采用本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測系統(tǒng)進(jìn)行故障判斷的流程圖。
      具體實(shí)施方式
      下面結(jié)合實(shí)施例和附圖來詳細(xì)說明本實(shí)用新型,但本實(shí)用新型并不僅限于此。如圖2所示,一種基于微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測系統(tǒng),包括隔離放 大器、模擬信號輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號處理模塊、以及報(bào)警信號輸出模塊,其中, 模擬信號輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號處理模塊和報(bào)警信號輸出模塊均集成在微機(jī)勵 磁調(diào)節(jié)器中,其數(shù)字信號處理模塊采用DSP芯片。由主發(fā)電機(jī)、無刷勵磁機(jī)、旋轉(zhuǎn)二極管等組成的無刷同步發(fā)電機(jī)中,主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子、勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)二極管都裝在同一軸上一起旋轉(zhuǎn)。無刷勵磁機(jī)磁極固定在定子內(nèi)側(cè), 定子繞組與靜止勵磁調(diào)節(jié)裝置勵磁電流輸出部分連接。當(dāng)無刷同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)啟動工作時(shí),靜止勵磁調(diào)節(jié)裝置將外部輸入的勵磁電源經(jīng) 過整流器整流后,向無刷勵磁機(jī)定子繞組輸送勵磁電流使無刷勵磁機(jī)產(chǎn)生磁場正常工作。 靜止勵磁調(diào)節(jié)裝置通過采集發(fā)電機(jī)CT電流信號和發(fā)電機(jī)PT電壓信號,計(jì)算比較后輸出脈 沖信號,該信號經(jīng)脈沖放大器放大后對整流器導(dǎo)通進(jìn)行控制,即對輸出勵磁電流進(jìn)行干預(yù), 達(dá)到控制同步發(fā)電機(jī)端電壓和功率的目的。當(dāng)機(jī)組發(fā)生故障時(shí)勵磁控制器發(fā)出斷開滅磁開 關(guān)命令,從而快速切斷無刷勵磁機(jī)的電源達(dá)到滅磁停機(jī)的效果。本檢測系統(tǒng)將分流器采集到無刷勵磁機(jī)定子繞組中的勵磁電流(0 75mV)輸出 到隔離放大器,經(jīng)信號放大后從隔離放大器輸出放大的直流電壓信號;該放大的直流電壓 信號經(jīng)模擬信號輸入模塊調(diào)節(jié)到設(shè)定的轉(zhuǎn)換范圍(直流0 5V)內(nèi),得到調(diào)節(jié)后的模擬信號;調(diào)節(jié)后的模擬信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;數(shù)字信號處理模塊對輸入的數(shù)字 信號進(jìn)行快速傅立葉變換,并進(jìn)行計(jì)算、比較和故障分析,完成對無刷勵磁機(jī)定子勵磁電流 諧波含量和其勵磁電流平均值關(guān)系的測量;并根據(jù)不同故障類型通過報(bào)警信號輸出模塊將 報(bào)警信號輸出。輸出報(bào)警故障分為1.旋轉(zhuǎn)二極管斷路、2.旋轉(zhuǎn)二極管短路。對旋轉(zhuǎn)二極管故障 類型的識別是通過檢測勵磁機(jī)勵磁電流諧波含量和勵磁機(jī)勵磁電流平均值的關(guān)系(勵磁 電流諧波含量系數(shù)υ來實(shí)現(xiàn)的。旋轉(zhuǎn)二極管故障判斷依據(jù)如表1所示表 1
      旋轉(zhuǎn)二極管狀態(tài)勵磁電流諧波含量系數(shù)^工作正常Ir ^ 15% 20%旋轉(zhuǎn)二極管斷路Ir ^ 110%旋轉(zhuǎn)二極管短路Ir200%旋轉(zhuǎn)二極管正常工作時(shí),諧波電流維持在15% 20%的額定勵磁電流;當(dāng)旋轉(zhuǎn)二 極管斷路時(shí),諧波電流上升至110%額定勵磁電流;當(dāng)諧波電流為200%額定勵磁電流時(shí), 判斷為旋轉(zhuǎn)二極管短路。勵磁電流諧波含量系數(shù)L的計(jì)算方程如下T =/gmm . 100 %
      L-其中,Ir為勵磁電流諧波含量系數(shù),Iamax為瞬時(shí)勵磁電流最大值,Iafflin為瞬時(shí)勵 磁電流最小值,Ie=為勵磁電流平均值。旋轉(zhuǎn)二極管正常工作時(shí)的勵磁電流諧波含量系數(shù)L需要根據(jù)不同型號發(fā)電機(jī)及 容量選擇不同設(shè)置參數(shù),本實(shí)施例中設(shè)為15% 20%。故障輸出報(bào)警延時(shí)時(shí)間設(shè)為如。整個故障判斷流程如圖3所示,發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)采集勵磁電流,由檢測系統(tǒng) 進(jìn)行檢測分析,當(dāng)諧波電流含量為15% 20%的額定勵磁電流時(shí),旋轉(zhuǎn)二極管正常工作; 諧波電流含量上升至110%額定勵磁電流左右時(shí),延遲如輸出報(bào)警1,代表著旋轉(zhuǎn)二極管斷 路;當(dāng)諧波電流含量上升至200%額定勵磁電流左右時(shí),延遲如輸出報(bào)警2,代表著旋轉(zhuǎn)二 極管短路。
      權(quán)利要求1.一種基于微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測系統(tǒng),其特征在于,包括 隔離放大器,用于將勵磁電流信號放大得到放大的直流電壓信號;模擬信號輸入模塊,用于接收放大的直流電壓信號并將其調(diào)節(jié)到設(shè)定的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi), 得到調(diào)節(jié)后的模擬信號;A/D轉(zhuǎn)換模塊,用于接收調(diào)節(jié)后的模擬信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號; 數(shù)字信號處理模塊,用于接收數(shù)字信號并對其進(jìn)行計(jì)算、比較和分析; 以及報(bào)警信號輸出模塊,用于將報(bào)警信號輸出;其中,所述的模擬信號輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號處理模塊和報(bào)警信號輸出模 塊均集成在所述的微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器中。
      2.如權(quán)利要求1所述的基于微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測系統(tǒng),其特征在 于,所述的數(shù)字信號處理模塊選用DSP芯片。
      專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)二極管故障檢測系統(tǒng),包括隔離放大器、模擬信號輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號處理模塊以及報(bào)警信號輸出模塊,其中,所述的模擬信號輸入模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號處理模塊和報(bào)警信號輸出模塊均集成在所述的微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器中。本實(shí)用新型中,無刷勵磁機(jī)定子繞組的勵磁電流通過隔離放大后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字量后輸入數(shù)字信號處理模塊中,進(jìn)行計(jì)算、故障分析和比較,根據(jù)無刷勵磁機(jī)定子繞組中的諧波電流的大小和波形變化特征,判斷旋轉(zhuǎn)二極管的故障,實(shí)現(xiàn)人工智能檢測旋轉(zhuǎn)二極管故障,可靠性高,穩(wěn)定性好。
      文檔編號G01R31/26GK201886119SQ201020625998
      公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
      發(fā)明者俞文鋼 申請人:杭州三和電控設(shè)備有限公司
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