船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，包括交流電流信號調(diào)理電路、交流電壓信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸出電路、開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路、通信接口電路、外部命令輸入電路、顯示器驅(qū)動電路、顯示器以及主控制器。A/D轉(zhuǎn)換電路、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)量輸入電路和外部命令輸入電路的輸出端均與主控制器的信號輸入端電連接，主控制器的控制輸出端分別與模擬量輸出電路、開關(guān)量輸出電路和顯示器驅(qū)動電路的輸入端電連接；通信接口電路與主控制器雙向電連接。本發(fā)明集數(shù)據(jù)采集、發(fā)電機組保護、自動同步并車控制、顯示、通信等多種功能于一體，特別適用于船舶電站的發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)。
【專利說明】船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]船舶電力系統(tǒng)是獨立電網(wǎng)，其容量相對負(fù)載是有限的。調(diào)節(jié)運行柴油機的轉(zhuǎn)速，將直接影響電網(wǎng)的頻率，從而對整個船舶電站的有功功率分配產(chǎn)生影響。通過保護與并車控制裝置來維持發(fā)電機頻率穩(wěn)定和有功均衡分配，對船舶電網(wǎng)的可靠和穩(wěn)定運行有著重要的作用和影響。傳統(tǒng)的模擬電路組成的控制器存在許多不足之處，如控制精度不高、采用工控機作為控制核心使裝置體積較大，成本較高等等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種船用發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其集數(shù)據(jù)采集、發(fā)電機組保護、自動同步并車控制、顯示、通信等多種功能于一體，構(gòu)成用于船舶電網(wǎng)綜合自動化系統(tǒng)的智能終端設(shè)備。
[0004]本發(fā)明所要解決的進(jìn)一步的技術(shù)問題在于提供一種船用發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其能使參與并車的柴油發(fā)電機組的功率實現(xiàn)較為均衡的分配。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，包括交流電流信號調(diào)理電路、交流電壓信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸出電路、開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路、通信接口電路、外部命令輸入電路、顯示器驅(qū)動電路、顯示器以及主控制器；
[0007]所述的交流電流信號調(diào)理電路用于接收外部電流檢測傳感器檢測到的船用柴油發(fā)電機組的輸出電流信號，所述的交流電壓信號調(diào)理電路用于接收外部電壓檢測傳感器檢測到的船用柴油發(fā)電機組的輸出電壓信號和船舶電網(wǎng)的電壓信號，該交流電流信號調(diào)理電路的輸出端和交流電壓信號調(diào)理電路的第一輸出端均與所述A / D轉(zhuǎn)換電路的輸入端電連接；
[0008]所述正弦波方波轉(zhuǎn)換電路的輸入端與交流電壓信號調(diào)理電路的第二輸出端電連接;
[0009]所述的開關(guān)量輸入電路用于接收船用柴油發(fā)電機組并車合閘主開關(guān)輸出的主開關(guān)狀態(tài)信號；
[0010]所述顯示器驅(qū)動電路的輸出端與所述顯示器的輸入端電連接；
[0011 ] 所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路的輸出端、開關(guān)量輸入電路的輸出端和外部命令輸入電路的輸出端與所述主控制器的信號輸入端電連接，主控制器的控制輸出端分別與模擬量輸出電路的輸入端、開關(guān)量輸出電路的輸入端和顯不器驅(qū)動電路的輸入端電連接；所述的通信接口電路與所述的主控制器雙向電連接。
[0012]本發(fā)明包括以下優(yōu)點:
[0013]1、本發(fā)明集測量數(shù)據(jù)采集、故障保護、并車控制、顯示、通信等多功能于一體，能夠?qū)崟r采集電量信息，監(jiān)控船用柴油發(fā)電機組工作狀態(tài)，自動同步并車，實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和與上位機通信，測量準(zhǔn)確，安全可靠，并按照船舶電站安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，特別適用于一般船舶電站的發(fā)電機組自動控制系統(tǒng)；
[0014]2、船舶自動化的程度同時依賴于船舶供電系統(tǒng)，因此對船舶電網(wǎng)中發(fā)電機組的穩(wěn)定控制與保護顯得尤為重要。本船用發(fā)電機組保護與并車控制裝置能夠有效地控制船用柴油發(fā)電機組的頻率穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)胤峙錂C組間的有功功率，實現(xiàn)發(fā)電機組間有功功率的平衡，提高并聯(lián)機組的穩(wěn)定性，保證機組的穩(wěn)定安全運行。因此將本發(fā)明引入船舶供電系統(tǒng)，能夠提高船舶電網(wǎng)動態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性，減少發(fā)電機組維護工作量，確保船舶供電安全性，為船舶自動化提供有力保證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置的原理框圖。
[0016]圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的主控制器的原理框圖。
[0017]圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的發(fā)電機電壓轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
[0018]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
[0019]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的功率均衡電路的電路圖。
[0020]圖6是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置的通信組網(wǎng)系統(tǒng)連接圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
[0022]請參考圖1至圖6。根據(jù)本發(fā)明一實施例的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置100包括交流電流信號調(diào)理電路11、交流電壓信號調(diào)理電路12、A/D轉(zhuǎn)換電路2、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路3、功率均衡電路4、模擬量輸出電路5、開關(guān)量輸入電路61、開關(guān)量輸出電路62、通信接口電路7、外部命令輸入電路8、顯示器驅(qū)動電路81、顯示器82以及主控制器9。A/D轉(zhuǎn)換電路2的輸出端、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路3的輸出端、功率均衡電路4的輸出端、開關(guān)量輸入電路61的輸出端和外部命令輸入電路8的輸出端與主控制器9的信號輸入端電連接，主控制器9的控制輸出端分別與模擬量輸出電路5的輸入端、開關(guān)量輸出電路62的輸入端和顯示器驅(qū)動電路81的輸入端電連接，顯示器驅(qū)動電路81的輸出端與顯示器82的輸入端電連接；通信接口電路7與主控制器9雙向電連接。
[0023]交流電流信號調(diào)理電路11用于接收外部電流檢測傳感器檢測到的船用柴油發(fā)電機組200的輸出電流信號，交流電壓信號調(diào)理電路12用于接收外部電壓檢測傳感器檢測到的船用柴油發(fā)電機組200的輸出電壓信號和船舶電網(wǎng)的電壓信號(即母排電壓)，交流電流信號調(diào)理電路11的輸出端和交流電壓信號調(diào)理電路12的第一輸出端均與A/D轉(zhuǎn)換電路2的輸入端電連接。上述的電流檢測傳感器可以是電流互感器，電壓檢測傳感器可以是電壓互感器。
[0024]正弦波方波轉(zhuǎn)換電路3的輸入端與交流電壓信號調(diào)理電路12的第二輸出端電連接。正弦波方波轉(zhuǎn)換電路3包括發(fā)電機電壓轉(zhuǎn)換電路31和電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換電路32，發(fā)電機電壓轉(zhuǎn)換電路31用于將經(jīng)交流電壓信號調(diào)理電路12調(diào)理后的船用柴油發(fā)電機組的正弦波輸出電壓信號轉(zhuǎn)換為方波電壓信號，電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換電路32用于將經(jīng)交流電壓信號調(diào)理電路12調(diào)理后的船舶電網(wǎng)的正弦波電壓信號轉(zhuǎn)換為方波電壓信號。請參考圖3和圖4。發(fā)電機電壓轉(zhuǎn)換電路31和電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換電路32的電路結(jié)構(gòu)和電路的工作原理類似，均包括濾波電路、二極管、電壓比較電路和電壓上拉電路，以下以發(fā)電機電壓轉(zhuǎn)換電路31作為示例加以說明。
[0025]發(fā)電機電壓轉(zhuǎn)換電路31的濾波電路311包括電阻R117和濾波電容C128。電阻R117的一端與交流電壓信號調(diào)理電路12的第二信號輸出端電連接，該電阻R117的另一端與濾波電容C128的一端電連接，濾波電容C128的另一端接地。二極管DlI與濾波電容C128并聯(lián)，其中，該二極管Dll的負(fù)極與濾波電容C128的一端連接。電壓比較電路313的輸入端與二極管Dll的負(fù)極電連接。電壓上拉電路315包括5V直流電源和上拉電阻R82。上拉電阻R82的一端與5V直流電源相連,上拉電阻R82的另一端與電壓比較電路的輸出端相連。圖中，該電壓比較電路313為運放電路，運放LM339的反相端接地，同相端與Dll的負(fù)極相連。當(dāng)運放LM339的正相端電壓高于反相端時(即正弦波電壓的正半周)，運放LM339的輸出端開路，輸入主控制器9的方波電壓為高電平。當(dāng)運放LM339的反相端電壓高于正相端電壓時(即正弦波電壓的負(fù)半周)，運放LM339飽和，輸入主控制器9的方波電壓為低電平。
[0026]功率均衡電路4的輸入端分別接收模擬量信號輸出電路5輸出的表示該船用柴油發(fā)電機組的輸出功率大小的模擬電壓信號、夕卜部輸入的表不外部船用柴油發(fā)電機組輸出功率大小的模擬電壓信號、以及外部控制裝置輸入的用于決定該船用柴油發(fā)電機組是否參與功率均衡的控制信號。該功率均衡電路用于計算參與并車的所有船用柴油發(fā)電機組的輸出功率的平均值。請參考圖5。功率均衡電路4包括選擇電路41、加法電路42、電壓放大電路43和濾波電路44。選擇電路41的信號輸入端用于接收外部輸入的表示外部船用柴油發(fā)電機組輸出功率大小的模擬電壓信號，選擇電路41的控制輸入端用于接收外部控制裝置輸入的用于決定該臺船用柴油發(fā)電機組是否參與功率均衡的控制信號。該選擇電路41主要由一三態(tài)門Ul組成。加法電路42的輸入端分別與選擇電路41的輸出端和模擬量輸出電路5電連接。電壓放大電路43的輸入端與加法電路42的輸出端電連接。濾波電路44的輸入端與電壓放大電路43的輸出端電連接,濾波電路44的輸出端與主控制器9的輸入端電連接，濾波電路44由電阻R4和電容Cl構(gòu)成。在圖5中，PE與模擬量輸出電路5相連接，代表輸入的是本發(fā)電機的輸出功率，VP代表電網(wǎng)上其余N臺船用柴油發(fā)電機組的輸出功率的接入點，AVP是得出來的輸出功率。SW輸入的是功率平衡控制信號，表示可以由外部控制其是否參與功率平衡。如果參與功率平衡，則將Ul的三態(tài)門打開，若不參與則將Ul的三態(tài)門置于高阻態(tài)。
[0027]開關(guān)量輸入電路61用于接收船用柴油發(fā)電機組并車合閘主開關(guān)輸出的主開關(guān)狀態(tài)信號。開關(guān)量輸出電路62可向船用柴油發(fā)電機組并車合閘主開關(guān)輸出開關(guān)量控制信號，控制船用柴油發(fā)電機組并車合閘主開關(guān)合閘及分閘。開關(guān)量輸出電路62還可以向外部的柴油機調(diào)速控制電路輸出開關(guān)量控制信號，控制其增速或減速。外部命令輸入電路8為按鍵輸入電路。該按鍵輸入電路包括上選擇、下選擇、確認(rèn)和復(fù)位四個按鍵，用于修改系統(tǒng)整定參數(shù)、查看運行信息、查看事件記錄、復(fù)位報警信息等。通信接口電路7包括RS-485通信接口電路71和CAN通信接口電路72，其中，RS485通信接口電路71用于與上位監(jiān)控機連接通信。模擬量輸出電路5包括4-20mA模擬量輸出電路51和O-1OV模擬量輸出電路52。
[0028]交流電流信號調(diào)理電路11、交流電壓信號調(diào)理電路12、A/D轉(zhuǎn)換電路2、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路3、功率均衡電路5、模擬量輸出電路5、開關(guān)量輸入電路61、開關(guān)量輸出電路62、通信接口電路7、顯示器驅(qū)動電路81和主控制器9集成在同一塊印刷電路板上。
[0029]在一種優(yōu)選實施方式中，主控制器9為單片機。該船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置還包括一看門狗電路10，看門狗電路10的輸入端與該單片機的輸出端電連接。
[0030]請參考圖2。主控制器9包括電壓差計算單元91、測頻測序單元92、并車控制單元93、故障判斷單元94、調(diào)速控制單元95、功率計算單元96、功率均衡控制單元97和主控制單元98。
[0031]電壓差計算單元91用于根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換電路2輸出的船用柴油發(fā)電機組的輸出電壓信號和船舶電網(wǎng)的電壓信號，計算出船用柴油發(fā)電機組輸出電壓與電網(wǎng)電壓的電壓差。
[0032]測頻測序單元92用于在發(fā)電機電壓轉(zhuǎn)換電路31和電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換電路32輸出的每個方波電壓的上升沿均捕捉一次，每次捕捉事件進(jìn)入中斷一次，將捕捉結(jié)果保存在預(yù)定義的數(shù)組中，并根據(jù)捕捉結(jié)果計算出船用柴油發(fā)電機組輸出電壓的頻率、船舶電網(wǎng)的電壓頻率、船用柴油發(fā)電機組輸出電壓與電網(wǎng)電壓的頻率差，并據(jù)此判斷出船用柴油發(fā)電機組輸出電壓的相序及電網(wǎng)電壓的相序?？刹捎萌ǜ凳纤惴ㄓ嬎闵鲜龅念l率。
[0033]并車控制單元93用于根據(jù)電壓差計算單元91的計算結(jié)果和測頻測序單元92的檢測結(jié)果，判斷船用柴油發(fā)電機組輸出電壓與電網(wǎng)電壓的電壓差、船用柴油發(fā)電機組電壓與電網(wǎng)電壓的頻率差是否小于預(yù)設(shè)值(頻率差的預(yù)設(shè)值通常設(shè)為船用柴油發(fā)電機組輸出電壓額定頻率的2.5%，電壓差的預(yù)設(shè)值通常設(shè)為船用柴油發(fā)電機組的額定輸出電壓的5%)，在該電壓差和頻率差小于預(yù)設(shè)值、且船用柴油發(fā)電機的輸出電壓相序與電網(wǎng)電壓的相序一致時，通知所述的主控制單元98，由主控制單元98控制開關(guān)量輸出電路62向船用柴油發(fā)電機組并車合閘主開關(guān)輸出合閘開關(guān)量信號，實現(xiàn)船用柴油發(fā)電機組自動同步并車。
[0034]故障判斷單元94用于根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換電路2輸出的船用柴油發(fā)電機組的輸出電壓信號、輸出電流信號和船舶電網(wǎng)的電壓信號，判斷船用柴油發(fā)電機組的輸出電壓、輸出電流和船舶電網(wǎng)的電壓是否分別超出了預(yù)設(shè)設(shè)定的發(fā)電機組額定電壓范圍、發(fā)電機組額定電流范圍和電網(wǎng)額定電壓范圍，如其中的任一者超出所對應(yīng)的范圍，則該故障保護單元94通知主控制單元98，由主控制單元98控制所述的開關(guān)量輸出電路62向船用柴油發(fā)電機組并車合閘主開關(guān)輸出分閘信號，使該船用柴油發(fā)電機并車合閘主開關(guān)跳閘，從而實現(xiàn)過流、過壓、欠壓保護功能。
[0035]調(diào)速控制單元95用于將測頻測序單元92檢測到的船用柴油發(fā)電機組輸出電壓的頻率與預(yù)定頻率范圍進(jìn)行比較，如果大于該預(yù)定頻率范圍的上限，則通知主控制單元98控制開關(guān)量輸出電路62向外部的柴油機調(diào)速控制電路輸出減速信號，如果小于該預(yù)定頻率范圍的下限，則通知主控制單元98控制開關(guān)量輸出電路62向外部的柴油機調(diào)速控制電路輸出增速信號，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速即可以控制發(fā)電機的頻率，從而實現(xiàn)過頻和欠頻保護功能。通常，要求發(fā)電機的電壓頻率維持在50Hz±2.5Hz，當(dāng)船用柴油發(fā)電機組輸出電壓的頻率大于52.5Hz，則主控制單元98輸出減速信號，船用柴油發(fā)電機組輸出電壓的頻率小于47.5Hz，則主控制單元98輸出增速信號。
[0036]功率計算單元96用于根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的船用柴油發(fā)電機組的輸出電流信號和輸出電壓信號計算該船用柴油發(fā)電機組的輸出功率，并將計算結(jié)果通過模擬量輸出電路輸出給該功率均衡電路的輸入端。功率均衡控制單元97用于將功率計算單元96計算的功率Ρ#Λ與功率均衡電路計算出的平均功率Pto進(jìn)行實時比較，若P_> PTO*(1+X% ),則通知主控制單元98控制開關(guān)量輸出電路62向該船用柴油發(fā)電機組的調(diào)速器發(fā)出減速指令，直至處于P￥tt*(l±X% )范圍內(nèi)；若卩本機<PTO*(1 — X% )，則通知主控制單元98控制開關(guān)量輸出電路62向該船用柴油發(fā)電機組的調(diào)速器發(fā)出增速指令，直至處于P平均*(1±Χ% )范圍內(nèi)，其中，O <Χ< 10。優(yōu)選的，X = 5，即當(dāng)P平均*(1 — 5% ) < P本機<Ρρδ*(1+5%)時，則說明參與并車的船用柴油發(fā)電機組的輸出功率是均衡的。通過選擇電路41輸入其他在網(wǎng)機組的有功功率，經(jīng)過加法電路42的硬件計算之后，輸出要調(diào)節(jié)的功率大小，調(diào)節(jié)柴油機轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)船用柴油發(fā)電機組的有功輸出，達(dá)到同一電網(wǎng)中各臺發(fā)電機組輸出功率均衡的目的。
[0037]主控制單元98用于接收A/D轉(zhuǎn)換電路2、開關(guān)量輸入電路61、通信接口電路7和外部命令輸入電路8的輸入信號,控制模擬量輸出電路5、開關(guān)量輸出電路62、通信接口電路7和顯示器驅(qū)動電路81的工作。在主控制單元98的控制下，A/D轉(zhuǎn)換電路2采集的電壓和電流信息可通過IXD顯示器82顯示，并通過RS485通信接口電路71與上位機通信，另夕卜,也可通過外部命令輸入電路8對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行修改。
[0038]本發(fā)明的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置100可構(gòu)成船舶電網(wǎng)綜合自動化系統(tǒng)的智能終端設(shè)備，提供了標(biāo)準(zhǔn)的RS485通信接口，方便船舶中各種設(shè)備的組網(wǎng)運行。通信組網(wǎng)系統(tǒng)連接圖如圖6所示，利用本裝置組網(wǎng)后可通過遠(yuǎn)程監(jiān)控主機300統(tǒng)一調(diào)度，可以把船用柴油發(fā)電機組200的信號如電壓、電流、頻率、功率等傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控主機300，遠(yuǎn)程監(jiān)控主機300可實時監(jiān)控船用柴油發(fā)電機組200的狀態(tài)，實現(xiàn)船舶電網(wǎng)中發(fā)電機的全局化智能控制，也可以與其他終端設(shè)備組網(wǎng)運行。
【權(quán)利要求】
1.一種船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其特征在于，包括交流電流信號調(diào)理電路、交流電壓信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸出電路、開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路、通信接口電路、外部命令輸入電路、顯示器驅(qū)動電路、顯示器以及主控制器； 所述的交流電流信號調(diào)理電路用于接收外部電流檢測傳感器檢測到的船用柴油發(fā)電機組的輸出電流信號，所述的交流電壓信號調(diào)理電路用于接收外部電壓檢測傳感器檢測到的船用柴油發(fā)電機組的輸出電壓信號和船舶電網(wǎng)的電壓信號，該交流電流信號調(diào)理電路的輸出端和交流電壓信號調(diào)理電路的第一輸出端均與所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端電連接；所述正弦波方波轉(zhuǎn)換電路的輸入端與交流電壓信號調(diào)理電路的第二輸出端電連接；所述的開關(guān)量輸入電路用于接收船用柴油發(fā)電機組并車合閘主開關(guān)輸出的主開關(guān)狀態(tài)信號； 所述顯示器驅(qū)動電路的輸出端與所述顯示器的輸入端電連接； 所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路的輸出端、開關(guān)量輸入電路的輸出端和外部命令輸入電路的輸出端與所述主控制器的信號輸入端電連接，主控制器的控制輸出端分別與模擬量輸出電路的輸入端、開關(guān)量輸出電路的輸入端和顯不器驅(qū)動電路的輸入端電連接；所述的通信接口電路與所述的主控制器雙向電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其特征在于，所述的正弦波方波轉(zhuǎn)換電路包括用于將經(jīng)所述交流電壓信號調(diào)理電路調(diào)理后的船用柴油發(fā)電機組的正弦波輸出電壓信號轉(zhuǎn)換為方波電壓信號的發(fā)電機電壓轉(zhuǎn)換電路和用于將經(jīng)所述交流電壓信號調(diào)理電路調(diào)理后的船舶電網(wǎng)的正弦波電壓信號轉(zhuǎn)換為方波電壓信號的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換電路；所述的發(fā)電機電壓轉(zhuǎn)換電路和電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換電路均包括: 濾波電路，該濾波電路包括電阻和濾波電容；所述電阻的一端與交流電壓信號調(diào)理電路的第二信號輸出端電連接，該電阻的另一端與濾波電容的一端電連接，濾波電容的另一端接地； 所述二極管與所述濾波電容并聯(lián)，其中，該二極管的負(fù)極與濾波電容的一端連接； 電壓比較電路，該電壓比較電路的輸入端與該二極管的負(fù)極電連接； 電壓上拉電路，該電壓上拉電路包括直流電源和上拉電阻；上拉電阻的一端與所述直流電源相連，上拉電阻的另一端與電壓比較電路的輸出端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其特征在于，所述的主控制器包括電壓差計算單元、測頻測序單元、并車控制單元、故障判斷單元和主控制單元; 電壓差計算單元，用于根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的船用柴油發(fā)電機組的輸出電壓信號和船舶電網(wǎng)的電壓信號，計算出船用柴油發(fā)電機組輸出電壓與電網(wǎng)電壓的電壓差； 測頻測序單元，在發(fā)電機電壓轉(zhuǎn)換電路和電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的每個方波電壓的上升沿均捕捉一次，并根據(jù)捕捉結(jié)果計算出船用柴油發(fā)電機組輸出電壓的頻率、船舶電網(wǎng)的電壓頻率、船用柴油發(fā)電機組輸出電壓與電網(wǎng)電壓的頻率差，并據(jù)此判斷出船用柴油發(fā)電機組輸出電壓的相序及電網(wǎng)電壓的相序； 并車控制單元，用于根據(jù)電壓差計算單元的計算結(jié)果和測頻測序單元的檢測結(jié)果，判斷船用柴油發(fā)電機組輸出電壓與電網(wǎng)電壓的電壓差、船用柴油發(fā)電機組電壓與電網(wǎng)電壓的頻率差是否小于預(yù)設(shè)值，在該電壓差和頻率差小于預(yù)設(shè)值、且船用柴油發(fā)電機的輸出電壓相序與電網(wǎng)電壓的相序一致時，通知所述的主控制單元控制所述開關(guān)量輸出電路向船用柴油發(fā)電機組并車合閘主開關(guān)輸出合閘開關(guān)量信號，實現(xiàn)并車； 故障判斷單元，用于根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的船用柴油發(fā)電機組的輸出電壓信號、輸出電流信號和船舶電網(wǎng)的電壓信號，判斷船用柴油發(fā)電機組的輸出電壓、輸出電流和船舶電網(wǎng)的電壓是否分別超出了預(yù)設(shè)設(shè)定的發(fā)電機組額定電壓范圍、發(fā)電機組額定電流范圍和電網(wǎng)額定電壓范圍，如其中的任一者超出所對應(yīng)的范圍，則該故障保護單元通知主控制單元控制所述的開關(guān)量輸出電路向船用柴油發(fā)電機組并車合閘主開關(guān)輸出分閘信號，使該船用柴油發(fā)電機并車合閘主開關(guān)跳閘； 主控制單元，用于接收A/D轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)量輸入電路、通信接口電路和外部命令輸入電路的輸入信號，控制模擬量輸出電路、開關(guān)量輸出電路、通信接口電路和顯示器驅(qū)動電路的工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其特征在于，所述的主控制器還包括調(diào)速控制單元，該調(diào)速控制單元用于將所述測頻測序單元檢測到的船用柴油發(fā)電機組輸出電壓的頻率與預(yù)定頻率范圍進(jìn)行比較，如果大于該預(yù)定頻率范圍的上限，則通知所述的主控制單元控制所述開關(guān)量輸出電路向外部的柴油機調(diào)速控制電路輸出減速信號，如果小于該預(yù)定頻率范圍的下限，則通知所述的主控制單元控制所述開關(guān)量輸出電路向外部的柴油機調(diào)速控制電路輸出增速信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其特征在于，該船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置還包括一功率均衡電路，所述功率均衡電路的輸入端分別接收所述模擬量輸出電路輸出的表示該船用柴油發(fā)電機組的輸出功率大小的模擬電壓信號、夕卜部輸入的表不外部船用柴油發(fā)電機組輸出功率大小的模擬電壓信號、以及外部控制裝置輸入的用于決定該船用柴油發(fā)電機組是否參與功率均衡的控制信號，功率均衡電路的輸出端與所述主控制器的輸入端電連接；該功率均衡電路用于計算參與并車的所有船用柴油發(fā)電機組的輸出功率的平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其特征在于，所述的功率均衡電路包括: 選擇電路，該選擇電路的信號輸入端用于接收外部輸入的表示外部船用柴油發(fā)電機組輸出功率大小的模擬電壓信號，該選擇電路的控制輸入端用于接收外部控制裝置輸入的用于決定該臺船用柴油發(fā)電機組是否參與功率均衡的控制信號； 加法電路，該加法電路的輸入端分別與所述選擇電路的輸出端和所述模擬量輸出電路電連接； 電壓放大電路，該電壓放大電路的輸入端與加法電路的輸出端電連接； 濾波電路，該濾波電路的輸入端與所述電壓放大電路的輸出端電連接，該濾波電路的輸出端與主控制器的輸入端電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其特征在于，所述的主控制器還包括: 功率計算單元，用于根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的船用柴油發(fā)電機組的輸出電流信號和輸出電壓信號計算該船用柴油發(fā)電機組的輸出功率，并將計算結(jié)果通過所述的模擬量輸出電路輸出給該功率均衡電路的輸入端； 功率均衡控制單元，用于將功率計算單元計算的功率Ρ?Λ與功率均衡電路計算出的平均功率進(jìn)行實時比較，若ρ#Λ> P〒tt*(l+X% )，則通知所述的主控單元控制所述的開關(guān)量輸出電路向該船用柴油發(fā)電機組的調(diào)速器發(fā)出減速指令，直至處于*(1±X% )范圍內(nèi)；若Ρ；?Λ<— x% ),則通知所述的主控單元控制所述的開關(guān)量輸出電路向該船用柴油發(fā)電機組的調(diào)速器發(fā)出增速指令，直至Ρ?Λ處于PTO*(1±X% )范圍內(nèi)，其中，O < X < 10。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其特征在于，所述的交流電流信號調(diào)理電路、交流電壓信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、正弦波方波轉(zhuǎn)換電路、功率均衡電路、模擬量輸出電路、開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路、通信接口電路、顯不器驅(qū)動電路和主控制器集成在同一塊印刷電路板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其特征在于，所述的外部命令輸入電路為按鍵輸入電路； 所述的通信接口電路包括RS-485通信接口電路和CAN通信接口電路； 所述的模擬量輸出電路包括4-20mA模擬量輸出電路和0-10V模擬量輸出電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置，其特征在于，所述的主控制器為單片機。 該船用柴油發(fā)電機組保護與并車控制裝置還包括一看門狗電路，所述看門狗電路的輸入端與所述單片機的輸出端電連接。
【文檔編號】H02J3/46GK104410103SQ201410692456
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】郭宏, 黃鶴, 馬善偉, 劉赟 申請人:上海齊耀科技集團有限公司