專利名稱：一種發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行自動(dòng)控制模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行系統(tǒng)。
發(fā)電機(jī)并列的方法有兩種一種是準(zhǔn)同期法；另一種是自同期法。準(zhǔn)同期法的優(yōu)點(diǎn)在于并列時(shí)發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)不受或僅受極輕微的沖擊，目前已被較多地采用。由于該法多為手工操作，要求操作者技術(shù)熟練，小心謹(jǐn)慎，而且比較費(fèi)時(shí)間，因此，也有采用自動(dòng)裝置或微機(jī)控制并列操作的，但其裝置比較復(fù)雜，價(jià)格昂貴，如ZZQ-3型自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置，售價(jià)數(shù)千元，也只是一種半自動(dòng)控制模塊。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一個(gè)電路更為簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方法獨(dú)特，而且與現(xiàn)有技術(shù)比較成本特別低廉、控制性能良好的發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列運(yùn)行自動(dòng)控制模塊，以它為核心制作的并列裝置，線路簡(jiǎn)單，并可免去人工操作必備的同期指示裝置。
本發(fā)明的構(gòu)思如下設(shè)發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)電壓的初相差為φ，有效值近以相等，為U，頻率略有不同，分別為f1、f2，則發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的瞬時(shí)電壓差Δu是一個(gè)(f1＋f2)/2頻率的交流電，而其幅值以|f1－f2|/2拍頻在 之間往復(fù)變化，用數(shù)學(xué)式可表示為Δu=2Usin2πf1t-2Usin(2πf2t-φ)]]>=22Usin[2π·(f1-f22)t+φ2]cos[2π·(f1+f22)t-φ2]]]>
因(f1＋f2)≥100|f1－f2|時(shí)才允許并列操作，故采用類似低通濾波器的線路，適當(dāng)選擇電路的時(shí)間常數(shù)，就可將兩種頻率的電壓信號(hào)分離開來(lái)。我們需要的是在拍頻正弦波的零值附近執(zhí)行并列操作，因而，可通過(guò)簡(jiǎn)單的電子線路檢測(cè)出拍頻的零值，給出并列信號(hào)。
本發(fā)明是按照上述構(gòu)思使用六種主要部件組合而成的、應(yīng)用于發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列裝置中的自動(dòng)控制模塊，參看

圖1.一組(一個(gè)或多個(gè))電氣隔離元件[2]，它分別與一組對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)電壓差檢測(cè)電路[1]及啟動(dòng)電路[3]，頻率差控制電路[4]相連接；一個(gè)閾值比較、驅(qū)動(dòng)電路[5]，它分別與解列控制電路[6]及上述的頻率差控制電路[4]相連接。其中瞬時(shí)電壓差檢測(cè)電路[1]是將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)對(duì)應(yīng)相的電壓通過(guò)電阻送給電氣隔離元件[2]；電氣隔離元件[2]是光或磁耦合器，它們的輸出端在電氣上是并聯(lián)的；頻率差控制電路[4]中的電容C2與上述的電氣隔離元件[2]的輸出端構(gòu)成電氣連接；閾值比較、驅(qū)動(dòng)電路[5]的輸入電路是雙閾值比較電路，具有滯后特性，可以由施密特門電路或其它雙閾值電路構(gòu)成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、成本低廉、功耗小，能對(duì)并列條件進(jìn)行綜合檢測(cè)，它可廣泛用于發(fā)電機(jī)半自動(dòng)準(zhǔn)同期并列控制裝置中。
附圖的圖面說(shuō)明如下圖1是模塊內(nèi)部電路的方框圖圖2是模塊內(nèi)部電路的原理圖圖3是模塊的一種應(yīng)用電路圖4是并列裝置與系統(tǒng)的一種接線原理圖本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例是一種采用光耦合器作為電氣隔離元件，并用NE555集成電路作為閾值比較、驅(qū)動(dòng)電路，引出8個(gè)接線端子的模塊，本模塊所用的電子元件少、價(jià)格低廉、體積小、重量輕、控制性能良好，詳細(xì)的電路結(jié)構(gòu)說(shuō)明如下參看圖2，模塊①、②端為一組電壓信號(hào)的輸入端；③、④端為另一組電壓信號(hào)的輸入端；⑤端為解列信號(hào)輸入端，正脈沖有效；⑥、⑧端分別為模塊工作電源的正負(fù)端，采用9-16V單電源供電；⑦端為并列信號(hào)輸出端，低電平有效。
瞬時(shí)電壓差檢測(cè)電路[1]有兩個(gè)一個(gè)由電阻R1、二極管VD1、VD2及光耦合器V1成電氣連接構(gòu)成；另一個(gè)由電阻R2、二極管VD3、VD4及光耦合器V2成電氣連接構(gòu)成，R1、R2起限流作用，改變R1、R2的阻值，可改變?cè)试S并列合閘時(shí)的電壓差和相位差，當(dāng)增大R1、R2的阻值時(shí)，允許在較大的電壓差或相位差下合閘并列，VD1、VD2是根據(jù)光耦合器中發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦栽O(shè)置的，并可起到降低R1、R2功耗的作用，VD2、VD4是保護(hù)光耦合器的。
兩只光耦合器V1、V2的輸出端并聯(lián)后與二極管VD5、VD6成電氣連接。
啟動(dòng)電路[3]是防止光耦合器或瞬時(shí)電壓差檢測(cè)電路中有關(guān)元件損壞而發(fā)生誤合閘的一種保險(xiǎn)電路，它由三極管V3及電阻R3、R4、R5、電容C1、二極管VD5成電氣連接構(gòu)成，工作原理是當(dāng)光耦合器V1或V2的輸出電阻降至一定數(shù)值時(shí)，三極管V3導(dǎo)通，集電極電流向C1充電，為頻率差控制電路[4]中的電容C2提供充電電源，在模塊加上工作電壓后，若①-④端無(wú)電壓信號(hào)輸入，三極管V3就不會(huì)導(dǎo)通，電容C1上就不會(huì)有電壓。
頻率差控制電路[4]由電阻R6、電容C2、二極管VD6組成，它們與啟動(dòng)電路[3]、解列控制電路[6]、集成電路N1成電氣連接。改變R6和C2的充放電時(shí)間常數(shù)就可改變?cè)试S并列操作時(shí)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的頻率差，R6、C2的數(shù)值增大時(shí)，允許并列時(shí)的頻率差變小。因此，R6可用一只固定電阻和一只可變電阻串聯(lián)構(gòu)成。
閾值比較、驅(qū)動(dòng)電路[5]采用NE555時(shí)基集成電路，C3為抗干擾電容。當(dāng)N1的2、6腳輸入高電平時(shí)，輸出端3腳(即模塊⑦端)為低電平，此低電平即為并列信號(hào)，由它控制模塊外部的執(zhí)行元件進(jìn)行并列操作；當(dāng)N1的2、6腳輸入低電平時(shí)，輸出端3腳為高電平，此為解列操作信號(hào)，并列裝置執(zhí)行解列操作。
發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并列后，模塊的①、②端及③、④端的兩組電壓均為0，光耦合器V1、V2的輸出端呈開路態(tài)，此時(shí)，N1的第7腳為低電平，使啟動(dòng)電路[3]中的三極管V3保持導(dǎo)通。
解列控制電路[6]在本模塊中起可控硅的作用，并有比可控硅更為優(yōu)越的使用特性。它由電阻R7—R11、三極管V4、V5、二極管VD7抗干擾電容C4成電氣連接構(gòu)成。工作原理是外電路提供的解列信號(hào)為一正脈沖，送入模塊⑤端后，三極管V4飽和導(dǎo)通，繼而導(dǎo)致三極管V5飽和導(dǎo)通，V5集電極電流又為V4基極提供正向電流，此后，即使解列信號(hào)消失，三極管V4、V5之間存在的正反饋?zhàn)饔萌匀皇筕4飽和導(dǎo)通，電路進(jìn)入自鎖狀態(tài)，V4集電極為低電位，二極管VD7導(dǎo)通，電容C2快速放電至低電平，集成電路N1的3腳輸出高電平，并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)被解列。輸入模塊⑤端的解列信號(hào)可以是逆功信號(hào)、失步信號(hào)或其它控制信號(hào)。
發(fā)電機(jī)解列后，如需要重新并列，可采取兩種方法1、將模塊的工作電源斷開5秒鐘后再加上電源，重新進(jìn)行并列操作。
2、在模塊⑤端輸入一負(fù)極性脈沖，模塊重新執(zhí)行并列操作。
本模塊內(nèi)部設(shè)置了兩個(gè)瞬時(shí)電壓差檢測(cè)電路，當(dāng)它們分別接在發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的兩根相線上時(shí)，因光耦合器輸出端是并聯(lián)的，在發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的相序不同時(shí)，兩個(gè)電路輸入的拍頻電壓零點(diǎn)不同步，電容C2上的電壓始終達(dá)不到高電平，模塊不會(huì)給出并列信號(hào)。
本模塊內(nèi)部電路各元件使用下列參數(shù)時(shí)，①-④端可直接接入三相380V供電系統(tǒng)。R1、R2均為150kΩ(1W)，R3為39kΩ，R4為100kΩ，R5為330kΩ，R6為100kΩ固定電阻與200kΩ可變電阻串聯(lián)，R7—R10為10kΩ，R11為20kΩ；C1為10uF/16V，C2、C4為0.47uF/16V，C3為0.01uF；VD1、VD3為1N4007，VD2、VD4均為N4148；V1、V2均為4N25，V3、V5均為2N5401，V4為2N5551；N1為NE555。
本發(fā)明的一個(gè)具體應(yīng)用例是一種發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列自動(dòng)控制裝置，圖3是該裝置的電原理圖，現(xiàn)說(shuō)明如下S為電源開關(guān)，當(dāng)其閉合后，變壓器T輸出的交流電壓經(jīng)VC全波整流，C1濾波，為模塊提供工作電壓；發(fā)光二極管V1作電源指示用，發(fā)光二極管V2作并列運(yùn)行工作狀態(tài)指示用，KA為中間繼電器。當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的頻率差、電壓差、相位差及相序均符合并列運(yùn)行條件時(shí)，模塊⑦端輸出低電平，中間繼電器KA動(dòng)作，發(fā)光管V2點(diǎn)亮。
圖4是上述并列裝置與系統(tǒng)的一種接線原理圖，其中KM為并列操作的執(zhí)行元件，其主觸點(diǎn)的容量根據(jù)發(fā)電機(jī)的電壓、電流選定，H為并列狀態(tài)指示燈；G1、G2接逆功繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)或其它控制解列的動(dòng)合觸點(diǎn)，也可以將多組動(dòng)合觸點(diǎn)并聯(lián)后接入，目的是為模塊提供解列信號(hào)并列裝置的使用方法是1、將并列裝置的八個(gè)引出端子用導(dǎo)線按圖4接入系統(tǒng)；2、調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相近；3、調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，使發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓相近；4、合上開關(guān)S，由并列裝置自動(dòng)選擇并列的時(shí)機(jī)。
如果并列裝置較長(zhǎng)時(shí)間不給出并列信號(hào)，一般是由于發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的頻率差值或電壓差值超出了規(guī)定的范圍，此時(shí)應(yīng)細(xì)調(diào)發(fā)電機(jī)的頻率和電壓，當(dāng)其符合要求時(shí)，裝置會(huì)自動(dòng)給出并列信號(hào)；也有可能是發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的相序不符，此時(shí)應(yīng)重新接線后再操作。
并列裝置除上述的使用方法外，還可以先合上電源開關(guān)S，再緩慢調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的頻率和電壓，調(diào)節(jié)過(guò)程中，并列裝置一旦給出并列信號(hào)，就應(yīng)立即停止調(diào)節(jié)。
不管采用什么方法，并列裝置均能確保合閘時(shí)發(fā)電機(jī)滿足并列運(yùn)行的條件，發(fā)電機(jī)并列后，便可對(duì)其作進(jìn)一步的調(diào)節(jié)，使其輸出一定的有功功率和無(wú)功功率。
權(quán)利要求1.一種發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行自動(dòng)控制模塊，屬于發(fā)電機(jī)并列系統(tǒng)，應(yīng)用于發(fā)電機(jī)半自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置，其特征在于，它是由下列部件組合構(gòu)成[A]、一組(一個(gè)或多個(gè))電氣隔離元件[2]，它分別與一組對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)電壓差檢測(cè)電路[1]及啟動(dòng)電路[3]，頻率差控制電路[4]相連接；[B]、一個(gè)閾值比較、驅(qū)動(dòng)電路[5]，它分別與解列控制電路[6]及上述的頻率差控制電路[4]相連接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊，其特征在于所述的一組電氣隔離元件[2]，是光或磁耦合器，它們的輸出端在電氣上是并聯(lián)的。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊，其特征在于所述的瞬時(shí)電壓差檢測(cè)電路[1]，是將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)對(duì)應(yīng)相的電壓通過(guò)電阻送給電氣隔離元件[2]。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊，其特征在于所述的頻率差控制電路[4]中的電容C2與上述的電氣隔離元件[2]的輸出端構(gòu)成電氣連接。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊，其特征在于所述的閾值比較、驅(qū)動(dòng)電路[5]的輸入電路是雙閾值比較電路。
專利摘要一種發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行自動(dòng)控制模塊，屬于發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行系統(tǒng)。它由瞬時(shí)電壓差檢測(cè)電路、電氣隔離元件、啟動(dòng)電路、頻率差控制電路、閾值比較、驅(qū)動(dòng)電路、解列控制電路組成，能對(duì)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的相序、電壓、相位、頻率進(jìn)行綜合檢測(cè)，當(dāng)其符合并列合閘條件時(shí)，給出并列信號(hào)。本模塊內(nèi)部電路的設(shè)計(jì)方法獨(dú)特，線路簡(jiǎn)單，成本低廉，控制特性良好。它可廣泛用于發(fā)電機(jī)半自動(dòng)準(zhǔn)同期并列控制裝置中。
文檔編號(hào)H02J3/38GK2218987SQ9324631
公開日1996年1月31日 申請(qǐng)日期1993年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月1日
發(fā)明者涂金龍 申請(qǐng)人:涂金龍