船用柴油发电机组保护与并车控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了船用柴油发电机组保护与并车控制装置，包括交流电流信号调理电路、交流电压信号调理电路、A/D转换电路、正弦波方波转换电路、模拟量输出电路、开关量输入电路、开关量输出电路、通信接口电路、外部命令输入电路、显示器驱动电路、显示器以及主控制器。A/D转换电路、正弦波方波转换电路、开关量输入电路和外部命令输入电路的输出端均与主控制器的信号输入端电连接，主控制器的控制输出端分别与模拟量输出电路、开关量输出电路和显示器驱动电路的输入端电连接；通信接口电路与主控制器双向电连接。本发明专利技术集数据采集、发电机组保护、自动同步并车控制、显示、通信等多种功能于一体，特别适用于船舶电站的发电机组自动控制系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船用柴油发电机组保护与并车控制装置。
技术介绍
船舶电力系统是独立电网，其容量相对负载是有限的。调节运行柴油机的转速，将直接影响电网的频率，从而对整个船舶电站的有功功率分配产生影响。通过保护与并车控制装置来维持发电机频率稳定和有功均衡分配，对船舶电网的可靠和稳定运行有着重要的作用和影响。传统的模拟电路组成的控制器存在许多不足之处，如控制精度不高、采用工控机作为控制核心使装置体积较大，成本较高等等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种船用发电机组保护与并车控制装置，其集数据采集、发电机组保护、自动同步并车控制、显示、通信等多种功能于一体，构成用于船舶电网综合自动化系统的智能终端设备。本专利技术所要解决的进一步的技术问题在于提供一种船用发电机组保护与并车控制装置，其能使参与并车的柴油发电机组的功率实现较为均衡的分配。本专利技术所采用的技术方案是：一种船用柴油发电机组保护与并车控制装置，包括交流电流信号调理电路、交流电压信号调理电路、A/D转换电路、正弦波方波转换电路、模拟量输出电路、开关量输入电路、开关量输出电路、通信接口电路、外部命令输入电路、显示器驱动电路、显示器以及主控制器；所述的交流电流信号调理电路用于接收外部电流检测传感器检测到的船用柴油发电机组的输出电流信号，所述的交流电压信号调理电路用于接收外部电压检测传感器检测到的船用柴油发电机组的输出电压信号和船舶电网的电压信号，该交流电流信号调理电路的输出端和交流电压信号调理电路的第一输出端均与所述A/D转换电路的输入端电连接；所述正弦波方波转换电路的输入端与交流电压信号调理电路的第二输出端电连接；所述的开关量输入电路用于接收船用柴油发电机组并车合闸主开关输出的主开关状态信号；所述显示器驱动电路的输出端与所述显示器的输入端电连接；所述A/D转换电路的输出端、正弦波方波转换电路的输出端、开关量输入电路的输出端和外部命令输入电路的输出端与所述主控制器的信号输入端电连接，主控制器的控制输出端分别与模拟量输出电路的输入端、开关量输出电路的输入端和显示器驱动电路的输入端电连接；所述的通信接口电路与所述的主控制器双向电连接。本专利技术包括以下优点：1、本专利技术集测量数据采集、故障保护、并车控制、显示、通信等多功能于一体，能够实时采集电量信息，监控船用柴油发电机组工作状态，自动同步并车，实现数据显示和与上位机通信，测量准确，安全可靠，并按照船舶电站安全标准设计，特别适用于一般船舶电站的发电机组自动控制系统；2、船舶自动化的程度同时依赖于船舶供电系统，因此对船舶电网中发电机组的稳定控制与保护显得尤为重要。本船用发电机组保护与并车控制装置能够有效地控制船用柴油发电机组的频率稳定，适当地分配机组间的有功功率，实现发电机组间有功功率的平衡，提高并联机组的稳定性，保证机组的稳定安全运行。因此将本专利技术引入船舶供电系统，能够提高船舶电网动态和暂态稳定性，减少发电机组维护工作量，确保船舶供电安全性，为船舶自动化提供有力保证。附图说明图1是根据本专利技术一种实施方式的船用柴油发电机组保护与并车控制装置的原理框图。图2是根据本专利技术一种实施方式的主控制器的原理框图。图3是根据本专利技术一实施例的发电机电压转换电路的电路图。图4是根据本专利技术一实施例的电网电压转换电路的电路图。图5是根据本专利技术一实施例的功率均衡电路的电路图。图6是根据本专利技术一种实施方式的船用柴油发电机组保护与并车控制装置的通信组网系统连接图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做出进一步说明。请参考图1至图6。根据本专利技术一实施例的船用柴油发电机组保护与并车控制装置100包括交流电流信号调理电路11、交流电压信号调理电路12、A/D转换电路2、正弦波方波转换电路3、功率均衡电路4、模拟量输出电路5、开关量输入电路61、开关量输出电路62、通信接口电路7、外部命令输入电路8、显示器驱动电路81、显示器82以及主控制器9。A/D转换电路2的输出端、正弦波方波转换电路3的输出端、功率均衡电路4的输出端、开关量输入电路61的输出端和外部命令输入电路8的输出端与主控制器9的信号输入端电连接，主控制器9的控制输出端分别与模拟量输出电路5的输入端、开关量输出电路62的输入端和显示器驱动电路81的输入端电连接，显示器驱动电路81的输出端与显示器82的输入端电连接；通信接口电路7与主控制器9双向电连接。交流电流信号调理电路11用于接收外部电流检测传感器检测到的船用柴油发电机组200的输出电流信号，交流电压信号调理电路12用于接收外部电压检测传感器检测到的船用柴油发电机组200的输出电压信号和船舶电网的电压信号(即母排电压)，交流电流信号调理电路11的输出端和交流电压信号调理电路12的第一输出端均与A/D转换电路2的输入端电连接。上述的电流检测传感器可以是电流互感器，电压检测传感器可以是电压互感器。正弦波方波转换电路3的输入端与交流电压信号调理电路12的第二输出端电连接。正弦波方波转换电路3包括发电机电压转换电路31和电网电压转换电路32，发电机电压转换电路31用于将经交流电压信号调理电路12调理后的船用柴油发电机组的正弦波输出电压信号转换为方波电压信号,电网电压转换电路32用于将经交流电压信号调理电路12调理后的船舶电网的正弦波电压信号转换为方波电压信号。请参考图3和图4。发电机电压转换电路31和电网电压转换电路32的电路结构和电路的工作原理类似，均包括滤波电路、二极管、电压比较电路和电压上拉电路，以下以发电机电压转换电路31作为示例加以说明。发电机电压转换电路31的滤波电路311包括电阻R117和滤波电容C128。电阻R117的一端与交流电压信号调理电路12的第二信号输出端电连接，该电阻R117的另一端与滤波电容C128的一端电连接，滤波电容C128的另一端接地。二极管D11与滤波电容C128并联，其中，该二极管D11的负极与滤波电容C128的一端连接。电压比较电路313的输入端与二极管D11的负极电连接。电压上拉电路315包括5V直流电源和上拉电阻R82。上拉电阻R82的一端与5V直流电源相连，上拉电阻R82的另一端与电压比较电路的输出端相连。图中，该电压比较电路313为运放电路，运放LM339的反相端接地，同相端与D11的负极相连。当运放LM339的正相端电压高于反相端时(即正弦波电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船用柴油发电机组保护与并车控制装置，其特征在于，包括交流电流信号调理电路、交流电压信号调理电路、A/D转换电路、正弦波方波转换电路、模拟量输出电路、开关量输入电路、开关量输出电路、通信接口电路、外部命令输入电路、显示器驱动电路、显示器以及主控制器；所述的交流电流信号调理电路用于接收外部电流检测传感器检测到的船用柴油发电机组的输出电流信号，所述的交流电压信号调理电路用于接收外部电压检测传感器检测到的船用柴油发电机组的输出电压信号和船舶电网的电压信号，该交流电流信号调理电路的输出端和交流电压信号调理电路的第一输出端均与所述A/D转换电路的输入端电连接；所述正弦波方波转换电路的输入端与交流电压信号调理电路的第二输出端电连接；所述的开关量输入电路用于接收船用柴油发电机组并车合闸主开关输出的主开关状态信号；所述显示器驱动电路的输出端与所述显示器的输入端电连接；所述A/D转换电路的输出端、正弦波方波转换电路的输出端、开关量输入电路的输出端和外部命令输入电路的输出端与所述主控制器的信号输入端电连接，主控制器的控制输出端分别与模拟量输出电路的输入端、开关量输出电路的输入端和显示器驱动电路的输入端电连接；所述的通信接口电路与所述的主控制器双向电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种船用柴油发电机组保护与并车控制装置，其特征在于，包括交流电
流信号调理电路、交流电压信号调理电路、A/D转换电路、正弦波方波转换电
路、模拟量输出电路、开关量输入电路、开关量输出电路、通信接口电路、外
部命令输入电路、显示器驱动电路、显示器以及主控制器；
所述的交流电流信号调理电路用于接收外部电流检测传感器检测到的船用
柴油发电机组的输出电流信号，所述的交流电压信号调理电路用于接收外部电压
检测传感器检测到的船用柴油发电机组的输出电压信号和船舶电网的电压信号，
该交流电流信号调理电路的输出端和交流电压信号调理电路的第一输出端均
与所述A/D转换电路的输入端电连接；
所述正弦波方波转换电路的输入端与交流电压信号调理电路的第二输出
端电连接；
所述的开关量输入电路用于接收船用柴油发电机组并车合闸主开关输出的
主开关状态信号；
所述显示器驱动电路的输出端与所述显示器的输入端电连接；
所述A/D转换电路的输出端、正弦波方波转换电路的输出端、开关量输入
电路的输出端和外部命令输入电路的输出端与所述主控制器的信号输入端电
连接，主控制器的控制输出端分别与模拟量输出电路的输入端、开关量输出电
路的输入端和显示器驱动电路的输入端电连接；所述的通信接口电路与所述的
主控制器双向电连接。
2.如权利要求1所述的船用柴油发电机组保护与并车控制装置，其特征在
于，所述的正弦波方波转换电路包括用于将经所述交流电压信号调理电路调
理后的船用柴油发电机组的正弦波输出电压信号转换为方波电压信号的发电机
电压转换电路和用于将经所述交流电压信号调理电路调理后的船舶电网的正
弦波电压信号转换为方波电压信号的电网电压转换电路；所述的发电机电压转
换电路和电网电压转换电路均包括：
滤波电路，该滤波电路包括电阻和滤波电容；所述电阻的一端与交流电压
信号调理电路的第二信号输出端电连接，该电阻的另一端与滤波电容的一端电

\t连接，滤波电容的另一端接地；
所述二极管与所述滤波电容并联，其中，该二极管的负极与滤波电容的一
端连接；
电压比较电路，该电压比较电路的输入端与该二极管的负极电连接；
电压上拉电路，该电压上拉电路包括直流电源和上拉电阻；上拉电阻的一
端与所述直流电源相连，上拉电阻的另一端与电压比较电路的输出端相连。
3.根据权利要求1所述的船用柴油发电机组保护与并车控制装置，其特征
在于，所述的主控制器包括电压差计算单元、测频测序单元、并车控制单元、
故障判断单元和主控制单元；
电压差计算单元，用于根据A/D转换电路输出的船用柴油发电机组的输出
电压信号和船舶电网的电压信号，计算出船用柴油发电机组输出电压与电网电压的
电压差；
测频测序单元，在发电机电压转换电路和电网电压转换电路输出的每个方
波电压的上升沿均捕捉一次，并根据捕捉结果计算出船用柴油发电机组输出电
压的频率、船舶电网的电压频率、船用柴油发电机组输出电压与电网电压的频率
差，并据此判断出船用柴油发电机组输出电压的相序及电网电压的相序；
并车控制单元，用于根据电压差计算单元的计算结果和测频测序单元的检
测结果，判断船用柴油发电机组输出电压与电网电压的电压差、船用柴油发电机组
电压与电网电压的频率差是否小于预设值，在该电压差和频率差小于预设值、且船
用柴油发电机的输出电压相序与电网电压的相序一致时，通知所述的主控制单元控
制所述开关量输出电路向船用柴油发电机组并车合闸主开关输出合闸开关量信
号，实现并车；
故障判断单元，用于根据A/D转换电路输出的船用柴油发电机组的输出电
压信号、输出电流信号和船舶电网的电压信号，判断船用柴油发电机组的输出电压、
输出电流和船舶电网的电压是否分别超出了预设设定的发电机组额定电压范围、发
电机组额定电流范围和电网额定电压范围，如其中的任一者超出所对应的范围，则
该故障保护单元通知主控制单元控制所述的开关量输出电路向船用柴油发电机组
并车合闸主开关输出分闸信号，使该船...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏，黄鹤，马善伟，刘赟，
申请(专利权)人：上海齐耀科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31