Mw級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器信號(hào)處理電路的制作方法
【專利摘要】一種MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器信號(hào)處理電路，由隔離供電電源、輸入端RCR濾波電路、光耦隔離電路、光耦輸出端濾波電路、輸出信號(hào)電平調(diào)制電路組成。編碼器輸出的信號(hào)經(jīng)過RCR濾波，濾除干擾信號(hào)，經(jīng)過光耦，進(jìn)行輸入輸出端電氣隔離，經(jīng)過電平調(diào)制電路，將編碼器的輸出信號(hào)電平由5V調(diào)制到15V，放大有效輸出信號(hào)的電平幅度，通過接地處理措施，達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、實(shí)現(xiàn)變流器對(duì)發(fā)電機(jī)的發(fā)電過程有效可靠控制的目的。
【專利說明】
MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用増量型編碼器信號(hào)處理電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型發(fā)明涉及一種MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器的信號(hào)處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組變流器中，通常采用增量型編碼器進(jìn)行測(cè)速，組成轉(zhuǎn)速閉環(huán)反饋。如果不能準(zhǔn)確地對(duì)編碼器輸出的脈沖進(jìn)行處理，那么轉(zhuǎn)速閉環(huán)必然存在較長(zhǎng)延時(shí)和較大誤差，無法得到令人滿意的控制效果，系統(tǒng)難以穩(wěn)定，部分機(jī)組甚至損壞變流器系統(tǒng)元件，機(jī)組不能正常發(fā)電。
[0003]MW級(jí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用的編碼器是速度的檢測(cè)元件，是用來測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置。編碼器對(duì)稱輸出方波信號(hào)4+3-;8+，8-;2+，2-<^、8、2三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測(cè)量;每轉(zhuǎn)輸出的一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度，通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過Z相的零位脈沖，獲得編碼器的零位參考位。
[0004]傳統(tǒng)的增量型編碼器的信號(hào)處理電路，采用5V電平，位于變流器柜內(nèi)，易受到電抗器、IGBT功率模塊等元件的電磁干擾;另外，發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，編碼器的插頭會(huì)松動(dòng)，產(chǎn)生干擾毛刺，造成傳輸信號(hào)不準(zhǔn)確或者有效脈沖的減弱與丟失;編碼器通過三腳架連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子振動(dòng)會(huì)造成編碼器識(shí)別脈沖不準(zhǔn);發(fā)電機(jī)集電環(huán)碳刷、接地碳刷的磨損程度在一定范圍內(nèi)會(huì)影響發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子大軸對(duì)地的靜電電壓，從而影響碼盤測(cè)量轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確性;編碼器的供電電源線與輸出信號(hào)線經(jīng)過八十米左右的距離與變流器連接，具有一定傳輸阻抗，傳輸阻抗的電壓降落使得編碼器供電電壓維持在較低水平，會(huì)導(dǎo)致編碼器輸出信號(hào)微弱或內(nèi)部電路停止工作，造成轉(zhuǎn)速測(cè)量不準(zhǔn)確。針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)上所存在的強(qiáng)電磁干擾、接地不可靠、編碼器供電端電壓降落等造成的編碼器輸出有效脈沖的丟失、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量不準(zhǔn)確的問題，研究設(shè)計(jì)一種新型的增量型編碼器信號(hào)處理電路，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，讓機(jī)組恢復(fù)正常發(fā)電，是十分必要的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種新的增量型編碼器信號(hào)處理電路，以便解決Mff級(jí)風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速測(cè)量電路在復(fù)雜電磁環(huán)境中的轉(zhuǎn)速測(cè)量誤差較大，波動(dòng)范圍大與控制電路的通用性等問題。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器信號(hào)處理電路，其特征在于所述的增量型編碼器信號(hào)處理電路由隔離供電電路、輸入端RCR濾波電路、光耦隔離電路、光耦輸出端濾波電路和輸出信號(hào)電平調(diào)制電路組成。
[0008]所述的輸入端RCR濾波電路的輸入端連接編碼器，所述的輸入端RCR濾波電路的輸出端連接光耦隔離電路的輸入端，光耦隔離電路的輸出端連接光耦輸出端濾波電路的輸入端，光耦輸出端濾波電路的輸出端連接輸出信號(hào)電平調(diào)制電路的輸入端，輸出信號(hào)電平調(diào)制電路的輸出端連接變流器。隔離供電電路為輸出信號(hào)電平調(diào)制電路供電。
[0009]編碼器經(jīng)過信號(hào)輸入端子X2連接至編碼器信號(hào)處理電路的輸入端RCR濾波電路，由輸入端RCR濾波電路濾除不必要的干擾，輸入端RCR濾波電路輸出的信號(hào)作為光耦隔離電路的輸入，由光耦隔離電路實(shí)現(xiàn)編碼器與后續(xù)電路的隔離，光耦隔離電路輸出的信號(hào)作為光耦輸出端濾波電路的輸入，經(jīng)過光耦輸出端濾波電路的濾波，得到干凈有效的信號(hào)，再將光耦輸出端濾波電路輸出的信號(hào)作為輸出信號(hào)電平調(diào)制電路的輸入，輸出信號(hào)電平調(diào)制電路將有效信號(hào)進(jìn)行放大，送到信號(hào)輸出端子XI，信號(hào)輸出端子Xl連接變流器，使得編碼器輸出的信號(hào)經(jīng)過編碼器信號(hào)處理電路后，供變流器使用。隔離供電電路提供輸出信號(hào)電平調(diào)制電路所需的15V供電，接地處理用于連接電源地與機(jī)殼地。
[0010]所述的輸入端RCR濾波電路由兩個(gè)等值色環(huán)電阻與一個(gè)無極性電容組成，兩個(gè)等值色環(huán)電阻的一端分別連接到信號(hào)輸入端子X2，另一端分別與無極性電容的一個(gè)引腳相連，并由無極性電容兩端電壓信號(hào)作為光耦隔離電路的輸入信號(hào)。
[0011]所述的光耦隔離電路由高速光耦、上拉電阻、防反接二極管、電解電容、去耦電容組成。高速光耦輸入端與防反接二極管連接，由電解電容與去耦電容并聯(lián)，連接至光耦供電引腳，使得光耦供電穩(wěn)定，不受干擾，光耦的信號(hào)輸出引腳由上拉電阻確定輸出信號(hào)為低電平有效。
[0012]所述的光耦輸出端濾波電路由無極性電容組成，濾除經(jīng)過光耦傳輸后不必要的干擾與諧波，得到干凈有效的信號(hào)。
[0013]所述的輸出信號(hào)電平調(diào)制電路由MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片、貼片電阻、電解電容、去耦電容組成。MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片將光親輸出端濾波電路輸出的信號(hào)一分為二，形成正負(fù)對(duì)稱互補(bǔ)的信號(hào)，并將光耦輸出端濾波電路輸出的信號(hào)的電平幅度由5V放大為15V電平，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的可靠轉(zhuǎn)換，輸出信號(hào)電平調(diào)制電路輸入、輸出的電阻有防止傳輸信號(hào)的折返的作用；
[0014]所述的隔離供電電路由電源模塊、保險(xiǎn)絲、肖特基二極管、電解電容、無極性電容組成。由電源模塊進(jìn)行輸入輸出電壓的變換，由電解電容穩(wěn)定輸入輸出電壓，由無極性電容濾除電源模塊進(jìn)行電壓變換所產(chǎn)生的紋波。
[0015]所述的增量型編碼器信號(hào)處理電路中信號(hào)輸入端子X2連接編碼器，由編碼器信號(hào)處理電路采集編碼器發(fā)出的脈沖信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行濾波、電平調(diào)制，由電源輸入端子X3提供一個(gè)24V電源，由信號(hào)輸出端子Xl提供一個(gè)5V電源，其中24V經(jīng)過隔離供電電路轉(zhuǎn)換至15V供電平調(diào)制電路用，5V為輸入端光耦、編碼器供電用。編碼器經(jīng)過三角固定架接至發(fā)電機(jī)大軸，隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，編碼器發(fā)出相應(yīng)的脈沖，該脈沖信號(hào)會(huì)被編碼器信號(hào)處理電路濾波并調(diào)制，將編碼器輸出的5V電平信號(hào)有效、可靠地放大為15V電平信號(hào)，達(dá)到準(zhǔn)確、穩(wěn)定采集發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
[0016]本實(shí)用新型所涉及的增量型編碼器信號(hào)處理電路采用RCR濾波、光耦隔離，電平調(diào)制，接地處理措施，既能很好反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，又可隔離外部電磁干擾，抗干擾能力強(qiáng)。所選用元件工作溫度均為_40°C?105°C，可以抵抗現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。本實(shí)用新型將一個(gè)可靠濾波、電平調(diào)制電路引入到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量環(huán)節(jié)，通過可靠有效的濾波處理，放大輸出信號(hào)電平幅度，有效抑制了強(qiáng)電磁環(huán)境中脈沖干擾毛刺的影響，模塊化處理，便于安裝，這種設(shè)計(jì)在風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量上有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【附圖說明】
[0017]圖1為增量型編碼器信號(hào)處理電路的原理框圖；
[0018]圖2為增量型編碼器信號(hào)處理電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型增量型編碼器信號(hào)處理電路由輸入端RCR濾波電路、光耦隔離電路、光耦輸出濾波電路、輸出信號(hào)電平調(diào)制電路及隔離供電電路組成。
[0021]所述的輸入端RCR濾波電路的輸入端連接編碼器，所述的輸入端RCR濾波電路的輸出端連接光耦隔離電路的輸入端，光耦隔離電路的輸出端連接光耦輸出端濾波電路的輸入端，光耦輸出端濾波電路的輸出端連接輸出信號(hào)電平調(diào)制電路的輸入端，輸出信號(hào)電平調(diào)制電路的輸出端連接變流器。隔離供電電路為輸出信號(hào)電平調(diào)制電路供電。
[0022]圖2是增量型編碼器信號(hào)處理電路的電路原理。
[0023]如圖2所示，所述的隔離供電電路包括電源模塊B1、保險(xiǎn)絲F1、第十七電容C17、第十八電容C18、肖特基二極管D2、第十九電容C19、第二十電容C20、第二^^一電容C21、第二十二電容C22、第二十三電容C23、第二十四電容C24、第二十四電阻R24，以及發(fā)光二極管LED1。所述的電源模塊BI的第14引腳經(jīng)過保險(xiǎn)絲Fl接至24V的電源輸入端子X3的第2引腳；同時(shí)電源模塊BI的第I引腳接至電源輸入端子X3的第1、3引腳，電源輸入端子X3的第I引腳與第3引腳相連;電源模塊BI的第14引腳經(jīng)過并聯(lián)的第十七電容C17、第十八電容C18、肖特基二極管D2與電源模塊BI的第I引腳相連，肖特基二極管D2的負(fù)極與電源模塊BI的第14引腳相連，肖特基二極管D2的正極與電源模塊BI的第I引腳相連；電源模塊BI的第9引腳為15V電壓輸出端，經(jīng)過并聯(lián)的第十九電容C19、第二十電容C20、第二 ^^一電容C21、第二十二電容C22、第二十三電容C23、第二十四電容C24與電源模塊BI的第8引腳相連，電源模塊BI的第8引腳連接至GND。其中第十七電容的C17的正極、第十八電容C18的正極接電源模塊BI的第14引腳，第十七電容C17的負(fù)極、第十八電容C18的負(fù)極接電源模塊BI的第I引腳;第十九電容C19的正極、第二十電容C20的正極接電源模塊BI的第9引腳，第十九電容Cl 9的負(fù)極、第二十電容C20的負(fù)極接GND，給輸出信號(hào)電平調(diào)制電路提供一個(gè)穩(wěn)定的15V供電電源。電源模塊BI的第9引腳經(jīng)過發(fā)光二極管LEDl連接至第二十四電阻R24，第二十四電阻R24與電源模塊BI的第8引腳GND相連，指示15V電壓的輸出。
[0024]所述的輸入端RCR濾波電路的A相輸入由第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十八電容C28組成，第二十三電阻R23的一端連接至信號(hào)輸入端子X2的第8引腳，第二十三電阻R23的另一端連接至第三光耦K6的第3引腳;第二十二電阻R22的一端連接至信號(hào)輸入端子X2的第9引腳，第二十二電阻R22的另一端連接至第三光耦K6的第2引腳;第二十八電容C28的一端連接至第三光耦K6的第3引腳，第二十八電容C28的另一端連接至第三光耦K6的第2引腳。輸入端RCR濾波電路B相輸入由第十九電阻R19、第二十電阻R20和第二十五電容C25組成。第二十電阻R20的一端連接至信號(hào)輸入端子X2的第6引腳，第二十電阻R20的另一端連接至第二光耦K5的第3引腳;第十九電阻R19的一端連接至信號(hào)輸入端子X2的第7引腳，第十九電阻R19的另一端連接至第二光耦K5的第2引腳，第二十五電容C25的一端連接至第二光耦K5的第3引腳，第二十五電容C25的另一端連接至第二光耦K5的第2引腳。輸入端RCR濾波電路的Z相輸入由第十六電阻R16、第十七電阻R17和第十五電容C15組成。第十七電阻R17的一端連接至信號(hào)輸入端子Χ2的第4引腳，第十七電阻R17的另一端連接至第一光耦Κ4的第3引腳;第十六電阻R16的一端連接至信號(hào)輸入端子Χ2的第5引腳，第十六電阻R16的另一端連接至第一光耦Κ4的第2引腳;第十五電容C15的一端連接至第一光耦Κ4的第3引腳，第十五電容C15的另一端連接至第一光耦Κ4的第2引腳。其中第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第十六電阻R16、第十七電阻R17為色環(huán)電阻，第二十八電容C28、第二十五電容C25、第十五電容C15是無極性電容。
[0025 ]所述的光耦隔離電路采用光耦Α4504，光耦Κ4、Κ5、Κ6的第二、三引腳之間并聯(lián)的高速二極管D1、D3、D4為保護(hù)光耦發(fā)射級(jí)，防止光耦反向擊穿。第一高速二極管Dl的正極接第一光耦K4的第3引腳，第一高速二極管Dl的負(fù)極接第一光耦K4的第2引腳;第三高速二極管D3的正極接第二光耦K5的第3引腳，第三高速二極管D3的負(fù)極接第二光耦K5的第2引腳;第四高速二極管D4的正極接第三光耦K6的第3引腳，第四高速二極管D4的負(fù)極接第三光耦K6的第2引腳。
[0026]第三光耦K6的第3引腳經(jīng)過第二十三電阻R23接到輸入端RCR濾波電路A相的A-輸入端，即信號(hào)輸入端子X2的第8引腳;第三光耦K6的第2引腳經(jīng)過第二十二電阻R22接到輸入端RCR濾波電路A相的A+輸入端，即信號(hào)輸入端子X2的第9引腳;第二光耦K5的第3引腳經(jīng)過第二十電阻R20接到輸入端RCR濾波電路B相的B-輸入端，即信號(hào)輸入端子X2的第6引腳;第二光耦K5的第2引腳經(jīng)過第十九電阻Rl9接到輸入端RCR濾波電路B相的B+輸入端，即信號(hào)輸入端子X2的第7引腳;第一光耦K4的第3引腳經(jīng)過第十七電阻R17接到輸入端RCR濾波電路Z相的Z-輸入端，即信號(hào)輸入端子X2的第4引腳;第一光耦K4的第2引腳經(jīng)過第十六電阻R16接到輸入端RCR濾波電路Z相的Z+輸入端，即信號(hào)輸入端子X2的第5引腳;第一光耦K4的第6引腳經(jīng)過上拉電阻第十五電阻R15接至信號(hào)輸入端子X2的第2引腳與信號(hào)輸出端子Xl的第8引腳，第二光耦K5經(jīng)過上拉電阻第十八電阻R18接至信號(hào)輸入端子X2的第2引腳與信號(hào)輸出端子Xl的第8引腳，第三光耦K6的第6引腳經(jīng)過上拉電阻第二十一電阻R21接至信號(hào)輸入端子X2的第2引腳與信號(hào)輸出端子Xl的第8引腳，并分別由無極性電容第九電容C9、第十六電容C16、第三十電容C30組成去耦，由第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8提供穩(wěn)定供電。其中第六電容C6的正極與第九電容C9的一端接第一光耦K4的第8引腳，第六電容C6與第九電容C9的另一端均接地;第七電容C7的正極與第十六電容C16的一端接第二光耦K5的第8引腳，第七電容C7與第十六電容C16的另一端均接地;第八電容C8的正極與第三十電容C30的一端接第三光耦K6的第8引腳，第八電容C8與第三十電容C30的另一端均接地。?0027] 所述的光親輸出端濾波電路中，第一光親Κ4的第6引腳、第二光親Κ5的第6引腳和第三光耦Κ6的第6引腳分別經(jīng)過無極性電容第十四電容C14、第二十六電容C26、第二十九電容C29接地。
[0028]所述的電平調(diào)制電路主要由高速M(fèi)OSFET驅(qū)動(dòng)芯片及其外圍器件組成。其中第一光耦Κ4的第6引腳經(jīng)過第^^一電阻Rll連接到第三MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ3的第2引腳，經(jīng)過第十三電阻R13連接第三MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ3的第4引腳，第三MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ3的第7引腳經(jīng)過第十二電阻R12連接至信號(hào)輸出端子Xl的第6引腳，第三MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ3的第5引腳經(jīng)過第十四電阻R14接信號(hào)輸出端子Xl的第5引腳。第二光耦Κ5的第6引腳經(jīng)過第七電阻R7連接到第二 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片K2的第2引腳，經(jīng)過第九電阻R9連接至第二 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片K2的第4引腳，第二MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ2的第7引腳經(jīng)過電阻R8接信號(hào)輸出端子Xl的第4引腳，第二MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ2的第5引腳經(jīng)過電阻RlO連接至接信號(hào)輸出端子Xl的第3引腳。第三光耦Κ6的第6引腳經(jīng)過第一電阻Rl連接第一 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Kl的第2引腳，經(jīng)過第四電阻R4連接第一 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Kl的第4引腳，第一 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Kl的第7引腳經(jīng)過電阻R2接信號(hào)輸出端子Xl的第2引腳，第一MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片KI的第5引腳經(jīng)過電阻R5接信號(hào)輸出端子Xl的第I引腳，其中第一MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Kl的第6引腳連接了第一電容Cl的正極和第十電容ClO的一端，第一電容Cl的負(fù)極和第十電容ClO的另一端接地，第二 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ2的第6引腳連接了第三電容C3的正極和第^^一電容Cll的一端，第三電容C3的負(fù)極和第^^一電容Cll的另一端接地，第三MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ3的第6引腳連接了第十三電容C13的正極和第十二電容C12的一端，第十三電容C13的負(fù)極和第十二電容C12的另一端接地。第一電容Cl的正極、第三電容C3的正極、第十三電容C13的正極連接了電源模塊BI的第9引腳。電容C10、C11、C12不分極性，以達(dá)到穩(wěn)定供電、去耦的目的。
[0029]電源輸入端子X3的OV經(jīng)過并聯(lián)的第三電阻R3、第二電容C2與機(jī)殼PE相連，信號(hào)輸入端子X2、X1的GND經(jīng)過并聯(lián)的第六電阻R6、第四電容C4與機(jī)殼PE相連;第二電容C2與第四電容C4為JN472M的Yl電容;5V供電經(jīng)過信號(hào)輸入端子X2的第二引腳與信號(hào)輸出端子Xl的第8引腳，在電路板上經(jīng)過高頻低阻抗電解電容第五電容C5和第二十七電容C27并聯(lián)，達(dá)到穩(wěn)定供電的目的。
[0030]本實(shí)用新型所述的隔離供電電路中電源模塊BI采用金升陽的B241f5D2W，是一款隔離的24V轉(zhuǎn)15V的DC-DC電源模塊。光耦隔離電路采用的光耦為AVAGO公司的高速高共模比的IPM接口專用光耦A(yù)4504，5V電平調(diào)制到15V電平采用的芯片為IXDF602SI，接地處理采用的電容為JN472M的Yl電容，電解電容均采用紅寶石YXF系列高頻低阻抗電解電容。
[0031]傳統(tǒng)的增量型編碼器信號(hào)處理電路通過較長(zhǎng)的傳輸線接至編碼器，編碼器輸出電平信號(hào)幅度小，較長(zhǎng)的傳輸線處在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中，會(huì)造成信號(hào)傳輸?shù)牟粶?zhǔn)確。本實(shí)用新型作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，對(duì)編碼器輸出信號(hào)進(jìn)行有效、可靠地處理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)并行輸出，測(cè)速穩(wěn)定準(zhǔn)確。
[0032]隔離供電電路由一個(gè)DC-DC的電源模塊及其外圍器件組成，產(chǎn)生電平調(diào)制電路所需的15V供電電壓。
[0033]RCR濾波電路參數(shù)的確定。MW級(jí)雙饋發(fā)電機(jī)常用的LEINE LINDE重載增量型編碼器(型號(hào)862)為2500線。該編碼器是5V供電，TTL電平輸出，2500ppr，最高工作頻率200KHZ，已知帶電刷和滑環(huán)的普通雙饋型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍是額定轉(zhuǎn)速的0.7?1.3倍，在額定轉(zhuǎn)速1800r/min，碼盤脈沖頻率為1800\2500線/608 = 751012;發(fā)電機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速的1.3倍時(shí)，碼盤脈沖頻率為1800 X 1.3 X 2500線/60s = 97.5KHZ。經(jīng)過試驗(yàn)分析，RCR濾波電路截止頻率太小或接近發(fā)電機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速又會(huì)造成有用信號(hào)丟失或衰減，因此將輸入端RCR濾波器截止頻率設(shè)置為編碼器最高工作頻率200KHZ，電路中實(shí)際參數(shù)是兩個(gè)電阻阻值分別為100 Ω ,無極性電容容值3.9nF，截止頻率204.15KHZ。
[0034]經(jīng)過隔離光耦輸出的信號(hào)A、B、Z經(jīng)過電容濾波后，經(jīng)過電平調(diào)制電路的輸入端電阻輸入IXDF602SI，從而輸出正負(fù)嚴(yán)格互補(bǔ)的信號(hào)，防止了由于干擾或傳輸線較長(zhǎng)或編碼器出線端接觸不良造成的單路信號(hào)有延時(shí)或錯(cuò)位的情況發(fā)生，并且輸出信號(hào)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地跟蹤編碼器輸出信號(hào)的變化。
[0035]接地處理中JN472MYl電容的作用是防止電壓突變，吸收尖峰狀態(tài)的過電壓，并聯(lián)的電阻吸收電容的電能；
[0036]外部連接端子包括I個(gè)3位端子X3和2個(gè)9位綠色直插接線端子X2與XI，端子X2為信號(hào)輸入端子，連接編碼器;端子Xl為信號(hào)輸出端子，提供編碼器5V供電并輸出A、B、Z三路脈沖信號(hào);X3為I個(gè)24V的電源輸入端子，給電平調(diào)制電路供電。
[0037]本實(shí)用新型增量型編碼器信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)全面，既準(zhǔn)確考慮了有效信號(hào)的放大，又對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行了有效濾除，對(duì)外部的強(qiáng)電磁干擾進(jìn)行了隔離，具有良好的接地處理措施，抗干擾能力強(qiáng)。可以很好地適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用需要。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器信號(hào)處理電路，其特征在于:所述的增量型編碼器信號(hào)處理電路由隔離供電電路、輸入端RCR濾波電路、光耦隔離電路、光耦輸出端濾波電路和輸出信號(hào)電平調(diào)制電路組成;所述的輸入端RCR濾波電路的輸入端連接編碼器，所述的輸入端RCR濾波電路的輸出端連接光耦隔離電路的輸入端，光耦隔離電路的輸出端連接光耦輸出端濾波電路的輸入端，光耦輸出端濾波電路的輸出端連接輸出信號(hào)電平調(diào)制電路的輸入端，輸出信號(hào)電平調(diào)制電路的輸出端連接變流器;隔離供電電路為輸出信號(hào)電平調(diào)制電路供電。2.按照權(quán)利要求1所述的MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器信號(hào)處理電路，其特征在于:所述的隔離供電電路中的電源模塊BI的第14引腳經(jīng)過保險(xiǎn)絲Fl接至電源輸入端子X3的第2引腳；同時(shí)電源模塊BI的第I引腳接至電源輸入端子X3的第1、3引腳，電源輸入端子X3的第I引腳與第3引腳相連；電源模塊BI的第14引腳經(jīng)過并聯(lián)的第十七電容C17、第十八電容C18、肖特基二極管D2與電源模塊BI的第I引腳相連，肖特基二極管D2的負(fù)極與電源模塊BI的第14引腳相連，正極與電源模塊BI的第I引腳相連；電源模塊BI的第9引腳為15V電壓輸出端，經(jīng)過并聯(lián)的第十九電容C19、第二十電容C20、第二 ^^一電容C21、第二十二電容C22、第二十三電容C23、第二十四電容C24與電源模塊BI的第8引腳相連，電源模塊BI的第8引腳連接至GND;其中第十七電容的C17的正極、第十八電容C18的正極接電源模塊BI的第14引腳，第十七電容C17的負(fù)極、第十八電容C18的負(fù)極接電源模塊BI的第I引腳;第十九電容C19的正極、第二十電容C20的正極接電源模塊BI的第9引腳，第十九電容Cl 9的負(fù)極、第二十電容C20的負(fù)極接GND，從而給輸出信號(hào)電平調(diào)制電路提供一個(gè)穩(wěn)定的15V供電電源，電源模塊BI的第9引腳經(jīng)過發(fā)光二極管LEDl連接至第二十四電阻R24，第二十四電阻R24與BI的第8引腳GND相連，指示15V電壓的輸出。3.按照權(quán)利要求1所述的MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器信號(hào)處理電路，其特征在于:所述的輸入端RCR濾波電路的A相輸入由第二十二電阻R22、第二十三電阻R23、第二十八電容C28組成；第二十三電阻R23的一端連接至信號(hào)輸入端子X2的第8引腳，第二十三電阻R23的另一端連接至第三光耦K6的第3引腳;第二十二電阻R22的一端連接至信號(hào)輸入端子X2的第9引腳，第二十二電阻R22的另一端連接至第三光耦K6的第2引腳;第二十八電容C28的一端連接至第三光耦K6的第3引腳，第二十八電容C28的另一端連接至第三光耦K6的第2引腳;輸入端RCR濾波電路B相輸入由第十九電阻R19、第二十電阻R20、第二十五電容C25組成;第二十電阻R20的一端連接至信號(hào)輸入端子X2端子的第6引腳，第二十電阻R20的另一端連接至第二光耦K5的第3引腳;第十九電阻R19的一端連接至信號(hào)輸入端子X2的第7引腳，第十九電阻R19的另一端連接至第二光耦K5的第2引腳;第二十五電容C25的一端連接至第二光耦K5的第3引腳，第二十五電容C25的另一端連接至第二光耦K5的第2引腳;輸入端RCR濾波電路的Z相輸入由第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十五電容C15組成；第十七電阻R17的一端連接至信號(hào)輸入端子X2的第4引腳，第十七電阻R17的另一端連接至第一光耦K4的第3引腳，第十六電阻R16的一端連接至信號(hào)輸入端子X2的第5引腳，第十六電阻R16的另一端連接至第一光耦K4的第2引腳，第十五電容C15的一端連接至第一光耦K4的第3引腳，第十五電容C15的另一端連接至第一光耦K4的第2引腳。4.按照權(quán)利要求1所述的MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器信號(hào)處理電路，其特征在于:所述的光耦隔離電路中，第一高速二極管Dl的正極接第一光耦K4的第3引腳，第一高速二極管Dl的負(fù)極接第一光耦K4的第2引腳;第三高速二極管D3的正極接第二光耦K5的第3引腳，第三高速二極管D3的負(fù)極接第二光耦Κ5的第2引腳;第四高速二極管D4的正極接第三光耦Κ6的第3引腳，第四高速二極管D4的負(fù)極接第三光耦Κ6的第2引腳;第三光耦Κ6的第3引腳經(jīng)過第二十三電阻R23接到輸入端RCR濾波電路A相的A-輸入端，即信號(hào)輸入端子Χ2的第8引腳;第三光耦Κ6的第2引腳經(jīng)過第二十二電阻R22接到輸入端RCR濾波電路A相的A+輸入端，即信號(hào)輸入端子Χ2的第9引腳;第二光耦Κ5的第3引腳經(jīng)過第二十電阻R20接到輸入端RCR濾波電路B相的B-輸入端，即信號(hào)輸入端子Χ2的第6引腳;第二光耦Κ5的第2引腳經(jīng)過第十九電阻R19接到輸入端RCR濾波電路B相的B+輸入端，即信號(hào)輸入端子Χ2的第7引腳;第一光耦Κ4的第3引腳經(jīng)過第十七電阻R17接到輸入端RCR濾波電路Z相的Z-輸入端，即信號(hào)輸入端子Χ2的第4引腳;第一光耦Κ4的第2引腳經(jīng)過第十六電阻Rl 6接到輸入端RCR濾波電路Z相的Z+輸入端，即信號(hào)輸入端子Χ2的第5引腳;第一光耦Κ4的第6引腳經(jīng)過上拉電阻第十五電阻R15接至信號(hào)輸入端子Χ2的第2引腳與信號(hào)輸出端子Xl的第8引腳，第二光耦Κ5經(jīng)過上拉電阻第十八電阻R18接至信號(hào)輸入端子Χ2的第2引腳與信號(hào)輸出端子Xl的第8引腳，第三光耦Κ6的第6引腳經(jīng)過上拉電阻第二十一電阻R21接至信號(hào)輸入端子Χ2的第2引腳與信號(hào)輸出端子Xl的第8引腳，第一光耦Κ4、第二光耦Κ5、第三光耦Κ6的第5引腳均為光耦芯片的接地端，第8引腳均為光耦芯片的供電正端，光耦芯片的供電正端第8引腳接信號(hào)輸入端子Χ2的第2引腳與信號(hào)輸出端子Xl的第8引腳，并分別由第九電容C9、第十六電容C16、第三十電容C30組成去耦，由第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8提供穩(wěn)定供電；第六電容C6的正極與第九電容C9的一端接第一光耦Κ4的第8引腳，第六電容C6與第九電容C9的另一端均接地;第七電容C7的正極與第十六電容C16的一端接第二光耦Κ5的第8引腳，第七電容C7與第十六電容C16的另一端均接地;第八電容C8的正極與第三十電容C30的一端接第三光耦Κ6的第8引腳，第八電容C8與第三十電容C30的另一端均接地。5.按照權(quán)利要求1所述的MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器信號(hào)處理電路，其特征在于:所述的光親輸出端濾波電路中，第一光親Κ4的第6引腳、第二光親Κ5的第6引腳、和第三光耦Κ6的第6引腳分別經(jīng)過無極性電容第十四電容C14、第二十六電容C26、第二十九電容C29接地。6.按照權(quán)利要求1所述的MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器信號(hào)處理電路，其特征在于:所述的電平調(diào)制電路主要由高速M(fèi)OSFET驅(qū)動(dòng)芯片及其外圍器件組成;其中第一光耦Κ4的第6引腳經(jīng)過第^^一電阻Rll輸入第三MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ3的第2引腳，經(jīng)過第十三電阻R13連接第三MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ3的第4引腳，第三MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ3的第7引腳經(jīng)過第十二電阻Rl 2連接至信號(hào)輸出端子XI的第6引腳，第三MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ3的第5引腳經(jīng)過第十四電阻R14接信號(hào)輸出端子Xl的第5引腳;第二光耦Κ5的第6引腳經(jīng)過第七電阻R7輸入第二 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ2的第2引腳，經(jīng)過第九電阻R9連接至第二MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ2的第4引腳，第二MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ2的第7引腳經(jīng)過電阻R8接信號(hào)輸出端子Xl的第4引腳，第二 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Κ2的第5引腳經(jīng)過電阻RlO連接至接信號(hào)輸出端子Xl的第3引腳;第三光耦Κ6的第6引腳經(jīng)過第一電阻Rl連接第一 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Kl的第2引腳，經(jīng)過第四電阻R4連接第一 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Kl的第4引腳，第一 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Kl的第7引腳經(jīng)過電阻R2接信號(hào)輸出端子Xl的第2引腳，第一 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Kl的第5弓丨腳經(jīng)過電阻R5接信號(hào)輸出端子Xl的第I引腳;其中第一 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片Kl的第6引腳連接第一電容Cl的正極和第十電容ClO的一端，第一電容Cl的負(fù)極和第十電容ClO的另一端接地，第二 MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片K2的第6引腳連接第三電容C3的正極和第i^一電容Cl I的一端，第三電容C3的負(fù)極和第^^一電容Cll的另一端接地，第三MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片K3的第6引腳連接第十三電容C13的正極和第十二電容C12的一端，第十三電容Cl 3的負(fù)極和第十二電容Cl 2的另一端接地;第一電容Cl的正極、第三電容C3的正極、第十三電容Cl 3的正極連接電源模塊BI的第9引腳。7.按照權(quán)利要求2或3或4或6所述的MW級(jí)雙饋風(fēng)電機(jī)組用增量型編碼器信號(hào)處理電路，其特征在于:電源輸入端子X3的OV經(jīng)過并聯(lián)的第三電阻R3、第二電容C2與機(jī)殼PE相連，信號(hào)輸入端子X2、信號(hào)輸出端子Xl的GND經(jīng)過并聯(lián)的第六電阻R6、第四電容C4與機(jī)殼PE相連;第二電容C2與第四電容C4為JN472M的Yl電容;5V供電經(jīng)過信號(hào)輸入端子X2的第二引腳與信號(hào)輸出端子Xl的第8引腳，在電路板上經(jīng)過高頻低阻抗電解電容第五電容C5和第二十七電容C27并聯(lián)。
【文檔編號(hào)】G01P3/44GK205539030SQ201620061295
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日
【發(fā)明人】張健
【申請(qǐng)人】科諾偉業(yè)風(fēng)能設(shè)備（北京）有限公司, 北京科諾偉業(yè)科技股份有限公司