一种发电机原动系统动态仿真的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种发电机原动系统动态仿真的装置，其特征在于，包括微处理器、用于与传感器连接的检测电路、用于与发电机连接的输出电路和显示器；所述的检测电路、输出电路和显示器均与微处理器连接。还包括通信电路，该通信电路与上位机通信连接。本装置能能直观显示各种数据参数并且能与上位机通信。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力电子
，涉及一种发电机原动系统动态仿真的装置。
技术介绍
发电机原动系统仿真模型是电力系统动态模拟的重要设备之一,主要应用于科研院 所和电力自动化设备生产企业的电力系统科学研究、电力新技术新设备的研发和电力产 品检验与测量，以及高等院校的科研与实验教学。目前国内外采用的仿真装置多为全模拟控制,存在结构复杂、电子元器件容易老化、 易受环境温度影响、抗干扰能力差与自动化程度低等缺点。少数釆用数/模控制，但未能 实现与PC机通信功能与遥感、遥测、遥控等功能，PI参数的确定采用传统方法，系统调试与维护复杂。表l:国内外电力系统动态模拟概况<table>table see original document page 3</column></row><table>表2:国内外发电机原动系统仿真装置主要技术指标对比<table>table see original document page 3</column></row><table><table>table see original document page 4</column></row><table>所述的输出电路为整流输出电路；所述的检测电路采集电枢电流、电枢电压、励磁 电流以及转速数据；所述的显示器采用LCD显示器。本技术所具有的有益效果有本装置采用LCD液晶中文数据实时显示，使用户能更直观地进行参数调整等操作。 本装置具有R485串行通讯接口，可用来与PC机或者与监控台连接，供监控人员 监控使用。附图说明图l装置总体原理框图2电枢供电电路；图3励磁供电电路；图4压敏电阻保护电路；图5断相保护电路；图6操作回路原理图7数字控制部分原理框图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。 实施例1 :运用电力系统物理模拟和数学仿真基本理论以及物理相似基本定理，建立了发电机 原动系统(调速器、管道特性和原动机自平衡特性)通用仿真(数学)模型，突破纯硬 件仿真和全模拟控制的传统思想，采用基于微机控制的原动系统动态仿真方法，运用硬 件仿真与软件仿真、模拟控制与数字控制以及数学模拟与物理模拟相结合的方法并利用 通信技术，实现了发电机原动系统动态特性仿真。该装置对电力系统的真实原动机(水轮机和汽轮机)及其调速器进行模拟,由数字控 制部分、模拟控制部分和主回路组成，如图1所示。数字控制部分完成原动机调速器的 仿真，模拟控制部分、主回路以及直流电动机完成对原动机即水轮机和汽轮机自平衡特性的仿真,它们共同完成原动机及其调速系统的仿真。主回路功能三相交流电源经可控整流器变换为直流电源，由控制电路产生触发脉 冲调节直流电压，以给直流电动机供电和调节机组转速。操作回路功能对主回路上各开关进行控制，同时也与控制电路进行信号的交互， 完成信号报警等功能。控制电路功能通过对主回路的信号采集处理，给主回路的三相可控整流桥各晶闸 管提供合适的触发脉冲。故障时可给操作回路提供保护信号，通过操作回路切断主回路 的电源。4.2主回路主回路给20KW直流电机提供电枢电电压和励磁电流，并给主电路提供保护。 4.2.1电枢电压形成电路采用直流电动机来模拟原动机，需要提供直流作为电枢电压，对电动机转速的调节 是通过改变电枢电压的大小来实现的，设计的三相可控硅整流桥电路，将电网中的三相 交流电源转变为电压大小可调的直流电源。其电路如图2所示。图中KM1为交流接触器，作为主回路的电源开关；TM1为三相电源变压器(变比 为380/200)，其容量根据不同的机组而有所不同。VT1 VT6为构成整流桥的六个晶闸管，由控制电路形成的六路触发脉冲可分别控 制相应晶闸管的导通，以改变整流输出电压的大小；TDV1、 TDV2分别为电流传感器 和电压传感器，Ml和M2将反映电枢电流实际值和电枢电压实际值的模拟信号传递给 控制电路进行处理；LK为平波电抗器，使直流侧电流变得连续平滑。4.2.2励磁电流形成电路在本系统中直流电动机处于恒励状态，即励磁电流是恒定的，用一个不可控整流桥 可实现，选择合适的三相变压器就可以得到所需要的直流励磁电源。如图3。4丄3主回路的保护电路 (l.)过压保护本装置选用的压敏电阻型号为TVR14681，其额定电压UlmA为680V,残压比 UY/UlmA-1120V/50A,通流容量4500A。压敏电阻的接法如图4所示。 (2)过流保护图2中的F1、 F2、 F3为快速熔断器，电流过大时可保护可控硅。可控硅过负荷能 力较小，与可控硅有同样安培数的快速熔断器，可以在可控硅烧坏前熔断，而一般熔丝 熔断时间较长，不能起到保护作用，所以可控硅要用快速熔断器保护。如果可控硅的额 定电流较大，而负荷电流较小，并有短路电流限制装置，则可采用一般熔丝保护。本装 置快速熔断器参数为500V/300A。(3)断相保护所谓断相保护是指依靠三相电路的一相导线中电流的消失而断开被保护设备或依 靠多相系统的的一相或几相失压来防止将电源施加到被保护设备上的一种保护方式。本 系统断相保护电路如图5所示。图中N和DX1分别为主回路变压器TM1的一次侧和二次侧中性点。若A、 B、 C 三相正常时，N和DX1之间无电势差，整流桥VD无输出电流，继电器不动作；若出 现断相情况，则N与DX1之间平衡被打破，整流桥将输出电流，使继电器动作，然后 通过操作回路切断主回路电源，保护了系统装置的安全。4.3操作回路操作回路是用户和系统之间进行信息交互的电路，操作回路需要实现的功能有对 主回路电源的合闸与分闸；对控制电路提供开机、停机、增速、减速信号；出现故障时 进行报警和信号指示。操作回路如图6所示(l).合闸与分闸操作合闸与分闸的控制是通过交流接触器KM1来实现的，合闸控制电路如图6所示。 图中1QA为自动开关，给操作回路提供操作电源，由图可知操作回路所选用的器 件操作电源应该为220V的交流；D为控制箱内的合闸继电器的辅助接点；SB2为安 装在操作屏上的本地合闸按钮，SB1作为远程控制时使用；KM1为交流接触器线圈， 线圈通电后，主触头闭合，其辅助接点KM1自锁保持；HL1为安装在操作屏上的开 机指示灯；Kl为分闸继电器的常闭开关。合闸的原理过程为按下合闸按钮SB2，交流接触器线圈KM1两端接通220V交 流电压，其辅助接点KM1动作，指示灯HL1亮，主回路上面的开关闭合，实现了主回路的合闸操作，同时虚线框内KM1闭合使控制系统里开机信号(STA)变为有效(低 电平)，从而使微机系统开机运行。由图6可知，只要D、 SB1、 SB2之一闭合一下就可以实现合闸，因此有三种方式 可以实现合闸操作(1)通过控制箱内的软件控制继电器实现合闸(2)通过操作屏上 面的按钮实现合闸(3)通过远方的按钮实现合闸。分闸控制原理同合闸差不多，它通 过切断合闸操作回路的电源使KM1跳闸，从而断开了主回路的电源。图6中B为控制 箱内分闸继电器常开辅助接点，由控制系统软件控制其开合，SB3为远方分闸按钮，SB4 为操作屏上合闸按钮，K4为故障控制继电器的一个常开接点，按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机原动系统动态仿真的装置，其特征在于，包括微处理器、用于与传感器连接的检测电路、用于与发电机连接的输出电路和显示器；所述的检测电路、输出电路和显示器均与微处理器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘觉民，章兢，谭立新，鲁文军，陈明照，蒲玉兴，王镇道，楚锋，杜宗林，陈雄，周冰航，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]