电磁阀驱动电路的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种电磁阀驱动电路，用于驱动汽轮机系统中的电磁阀，包括：第一差分放大器、输入端与第一差分放大器的输出端相连接的积分器、正相输入端与积分器的输出端相连接的第二差分放大器、连接第二差分放大器的正相输入端和反相输入端的采样电阻、第二差分放大器的反相输入端为驱动电路的电流输出端、第二差分放大器的输出端与第一差分放大器的反向输入端相连。采样电阻与第二差分放大器构成了负反馈调节回路。当本电路的第二差分放大器增益和采样电阻阻值确定后，输出的电流在负反馈电路的作用下唯一取决于加在第一差分放大器的正向输入端的电压大小，输出的驱动电流较为平稳，可以满足电厂中汽轮机系统对电磁阀驱动电流的要求。
【专利说明】电磁阀驱动电路【技术领域】
[0001]本申请涉及汽轮机转速控制【技术领域】，更具体地说，涉及一种电磁阀驱动电路。
【背景技术】
[0002]在电厂的汽轮机系统中，汽轮机的转速要求恒定，汽轮机的转速取决于驱动蒸汽调节阀的电流有效值大小。因此为了使汽轮机转速恒定，控制蒸汽流量的电磁阀必须有一个平稳的驱动电流。
[0003]目前有一种电磁阀驱动电路，该电路通过脉宽调节构架反馈系统来实现电流的产生，但产生的电流的波动比较大，仅适用于内燃发动机燃油喷射系统，无法满足电厂的汽轮机系统对电磁阀驱动电流的要求。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本申请提供一种能够输出平稳电流的驱动电路，以满足电厂的汽轮机系统对电磁阀驱动电流的要求。
[0005]为了实现上述目的，现提出的方案如下:
[0006]一种驱动电路，用于驱动汽轮机系统中的电磁阀，包括:
[0007]第一差分放大器；
[0008]输入端与第一差分放大器的输出端相连接的积分器；
[0009]正相输入端与积分 器的输出端相连接的第二差分放大器；
[0010]连接第二差分放大器的正相输入端和反相输入端的采样电阻；
[0011]第二差分放大器的反相输入端作为为驱动电路的电流输出端；
[0012]第二差分放大器的输出端与第一差分放大器的反向输入端相连接。
[0013]优选的，还包括:
[0014]输入端与第二差分放大器的输出端相连接的模数转换电路。
[0015]优选的，还包括:
[0016]输出端与第一差分放大器的正相输入端相连接的数模转换电路。
[0017]优选的，还包括:
[0018]输出端与数模转换电路的输入端相连接，用于输出电流设定值的调节器。
[0019]优选的，还包括用于对驱动电路进行监测的监测电路；
[0020]监测电路包括:
[0021]用于接收电流设定值并输出惯性输出值的惯性模拟电路；
[0022]用于接收电流设定值、惯性输出值和模数转换电路的输出值并将三者进行比较，当模数转换电路的输出值不在电流设定值和惯性输出值之间时输出报警信号的比较电路。
[0023]惯性模拟电路的时间常数大于驱动电路的时间常数。
[0024]优选的，惯性模拟电路包括:
[0025]正相输入端与调节器的输出端相连接的数字减法器；[0026]输入端与数字减法器的输出端相连接的数字积分器；
[0027]输入端与数字积分器的输出端相连接，并输出惯性输出值的数字放大器；
[0028]数字放大器的输出端与数字减法器的反向输入端相连接。
[0029]从上述的技术方案可以看出，本申请提供的电路中，采样电阻与第二差分放大器构成了负反馈调节回路，电流设定信号和反馈电压信号分别加在第一差分放大器的正相输入端和反相输入端。当反馈电压低于电流设定信号的电压时，第一差分法放大器输出电压为正，积分器输出端电压就会升高，直至反馈电压与电流设定信号的电压相同；当反馈电压高于电流设定信号的电压时，第一差分放大器输出负电压，相应积分器就会降低输出电压，直至反馈电压与电流设定信号的电压相同。因此当本电路的第二差分放大器增益和采样电阻阻值确定后，输出的电流在反馈电路的作用下唯一取决于加在第一差分放大器的正相输入端的电压大小，输出的驱动电流较为平稳，可以满足电厂中汽轮机系统对电磁阀驱动电流的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本申请实施例公开的一种驱动电路的结构图；
[0032]图2为本申请实施例公开的又一种驱动电路的结构图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0034]实施例一
[0035]图1为本申请实施例公开的一种电磁阀驱动电路的结构图；
[0036]如图1所示的电磁阀驱动电路包括:调节器30、数模转换电路11、第一差分放大器U1、第二差分放大器U2、积分器12、采样电阻Rs和模数转换电路13，其中:
[0037]调节器30的输出端与数模转换电路11的输入端相连接；数模转换电路11的输出端与第一差分放大器Ul的正相输入端相连接；第一差分放大器Ul的输出端与积分器12的输入端相连接；积分器12的输出端与第二差分放大器U2的正相输入端相连接；第二差分放大器U2的输出端与第一差分放大器Ul的反相输入端相连接，并与模数转换电路13的输入端相连接；采样电阻Rs的两端分别与第二差分放大器U2的正相输入端和反相输入端相连接；第二差分放大器U2的反相输入端作为电磁阀驱动电流的输出端，并与电磁阀的电磁线圈L 一端相连接，电磁线圈L的另一端接地。
[0038]数模转换电路11的输入端作为驱动电路的电流设定值输入端，调节器30向数模转换电路11的输入端输出电流设定值Vi，数模转换电路11将Vi转换成模拟的电流设定信号Va0
[0039]电流设定信号Va输入第一差分放大器Ul的正相输入端，电流反馈信号Vb输入第一差分放大器Ul的反相输入端；
[0040]第二差分放大器U2的输出端作为反馈电流信号Vb的输出端。
[0041]第一差分放大器Ul的输出电压为Vc,积分器输出电压为Vd,第二差分放大器U2的反相输入端的电压为Vg。
[0042]模数转换电路13的输入端与第二差分放大器U2的输出端相连接，其作用是将电流反馈信号Vb转换成数字化的电流反馈值，用来对驱动电路进行故障检验。
[0043]用户通过调节器30设定电磁阀开度，调节器30输出数字化的电流设定值Vi，电流设定值Vi经数模转换电路11转换成模拟的电流设定信号Va。设数字信号和模拟信号之间的转换比例为kc，则Va的频域表达式为Va (s) =Vi (s)/kc。
[0044]Va和Vb送入第一差分放大器Ul获得Vc,设第一差分放大器Ul的增益为kl,则Vc 的频域表达式为 Vc (s) =kl X (Va (s) -Vb (s))。
[0045]Vc送入积分器12进行积分，得到Vd。设τ为积分器的时间常数，s为复频率，则Vd 的频域表达式为 Vd (s) =Vc (s) /s/ τ =kl X (Va-Vb) / (s X τ )。
[0046]Vd经过串联在一起的采样电阻Rs和电磁阀L接地，设采样电阻Rs的阻抗为Rs，电磁阀L的阻抗为R1，则驱动电路输出电流的频域表达式为I(S)=Vd(S)/(Rs+Rl) =kl X (Va (s) -Vb (s)) / (s X τ IX (Rs+Rl))。
[0047]将采样电阻Rs两端的电压Vd和Vg经第二差分放大器U2求差放大获得Vb。设第二差分放大器U2的增益为k2 JjVb的频域表达式为Vb (s) =k2 X I (s) X Rs=k2 X Rs X kl X (Va (s) -Vb (s)) / (s X τ IX (Rs+Rl))。
[0048]因为积分器12的原因，只要Vb和Va存在偏差，就会不断积分，构成负反馈进行调节。任意时刻当Vb小于Va时，即Vc大于O, Vd就不断增大,Vb也不断增大,直到Vb=Va ;当Vb大于Va时，即Vc小于O, Vd就不断减小,Vb也不断减小,直到Vb=Va。所以，电路达到稳态时输出电流为:I=i(t)=Va(t)/k2/Rs。
[0049]从上述的技术方案可以看出，本申请提供的驱动电路中，采样电阻Rs与第二差分放大器U2构成了负反馈调节回路，电流设定信号Vi和反馈电压信号Vb分别加在第一差分放大器Ul的正相输入端和反相输入端。当电流反馈信号Vb低于电流设定信号Vi的电压时，第一差分放大器Ul输出电压为正，积分器12输出端电压就会升高，直至电流反馈信号Vb与电流设定信号Vi相同；当电流反馈信号Vb高于电流设定信号Vi时，第一差分放大器Ul输出负电压，相应积分器12就会降低输出电压，直至电流反馈信号Vb与电流设定信号Vi相同。因此当本电路的第二差分放大器U2增益和采样电阻Rs阻值确定后，输出的电流I在反馈电路的作用下唯一取决于输入的电流设定信号Vi的大小；输出的驱动电流I较为平稳，可以满足发电厂中汽轮机系统对电磁阀驱动电流的要求。
[0050]实施例二
[0051]图1为本申请实施例公开的另一种驱动电路的结构图；
[0052]本实施例是在实施例一所提供的驱动电路的基础上增加监测电路，利用反馈信号作为监测电路的待检信号。
[0053]如图1所示，增加的监测电路包括:数字减法器U3、数字积分器21、数字放大器22、比较电路23，其中:
[0054]数字减法器U3、数字积分器21和数字放大器22组成惯性模拟电路，用来模拟驱动电路的惯性特征，用来模拟电磁阀驱动电路的惯性特点，数字惯性电路的时间常数设置为大于电磁阀驱动电路的时间常数。
[0055]减法器U3的正相输入端与调节器30的输出端比相连接；数字减法器U3的输出端与数字积分器21的输入端相连接；数字积分器21的输出端与数字放大器22的输入端相连接；数字放大器22的输出端输出惯性输出值，并与数字减法器U3的反相输入端相连接。
[0056]比较器23用来接收电流设定值、惯性输出值和驱动电路输出的电流反馈值并进行比较，当电流反馈值在电流设定值和惯性输出值之间时，驱动电路工作正常，当电流反馈值超出电流设定值和惯性输出值之间的范围时，说明驱动电路的工作不正常，此时比较器23输出报警信号。
[0057]电流监测电路的工作原理如下:
[0058]用户设定的电磁阀开度经调节器30转换后获得电流设定值Vi，除一路输出到电磁阀驱动电路作为电流设定值外，另一路输入数值比较器23 —个输入端，同时输出到数字减法器U3的正相输入端。
[0059]将电流设定值Vi和数字放大器的输出信号Vf，送入减法器求差，获得数字信号Ve,其中，Ve(s)=Vi(s)-Vf(s)。
[0060]将Ve送入数字积分器21进行积分，获得数字信号Vn。其中数字积分器21的时间常数为 τ 2，则 Vn (s) =Ve (S)/( τ 2 X s) = (Vi (s)-Vf (s))/So
[0061]将Vn送入数字放大器22进行增益调整，输出Vf。设数字放大器22的增益为k3，则Vf(s)=k3XVn(s)=k3X (Vi ( s)-Vf (s))/s。其中该惯性模拟电路的时间常数为l/k3。调整 k3,使方程 l/k3= τ 2 成立，则 Vf (s) =VI (S) / ( τ 2 X s+1)。其中 Vi (s) =kc X Vb (s) =VI (s) /(τ sX s+1) , τ 2 ≤ τ s>0。
[0062]设在时刻t=0时系统处于稳定状态，Vi幅值Vi (O)=ViO,则Vi幅值Vi (O)=ViO,Vf (t) =ViO,此时用户改变电磁阀开度，则Vi (t) =Vol,则时刻t时Vi幅度:
[0063]Vi (t)=ViO+(Vil-ViO) (l-exp(-t/ τ )) =Vil+ (Vil-ViO) X exp (~t/ τ),
[0064]Vf (t) =Vil+(Vil-ViO) Xexp (-t/τ 2)。则 Vi (t)在 Vi (t)和 Vf(t)之间。
[0065]将电流设定值Vi，数字放大器22的输出值Vf，电流产生电路的反馈输出值Vo送入比较电路23。任意时刻t，如果Vi (t)在Vi(t)和Vf(t)之间，则判定电磁阀驱动电路正常，其它情况即为异常情况并输出报警信号。
[0066]本实施例中的驱动电路是在实施例一的基础上增加了监测电路，当驱动电路出现故障时，及时发出报警信号，使检修人员能够对设备及时进行干预，避免了设备带故障运行，保证了汽轮机的安全。
[0067]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序；而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0068]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0069]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种驱动电路，用于驱动汽轮机系统中的电磁阀，其特征在于，包括: 第一差分放大器； 输入端与所述第一差分放大器的输出端相连接的积分器； 正相输入端与所述积分器的输出端相连接的第二差分放大器； 连接所述第二差分放大器的正相输入端和反相输入端的采样电阻； 所述第二差分放大器的反相输入端作为为所述驱动电路的电流输出端； 所述第二差分放大器的输出端与所述第一差分放大器的反向输入端相连接。
2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，还包括: 输入端与所述第二差分放大器的输出端相连接的模数转换电路。
3.如权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，还包括: 输出端与所述第一差分放大器的正相输入端相连接的数模转换电路。
4.如权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，还包括: 输出端与所述数模转换电路的输入端相连接，用于输出电流设定值的调节器。
5.如权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，还包括用于对驱动电路进行监测的监测电路； 所述监测电路包括: 用于接收所述电流设定值并输出惯性输出值的惯性模拟电路； 用于接收所述电流设定值、所述惯性输出值和所述模数转换电路的输出值并将三者进行比较，当所述模数转换电路的输出值不在所述电流设定值和所述惯性输出值之间时输出报警信号的比较电路； 所述惯性模拟电路的时间常数大于所述驱动电路的时间常数。
6.如权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述惯性模拟电路包括: 正相输入端与所述调节器的输出端相连接的数字减法器； 输入端与所述数字减法器的输出端相连接的数字积分器； 输入端与所述数字积分器的输出端相连接，并输出惯性输出值的数字放大器； 所述数字放大器的输出端与所述数字减法器的反向输入端相连接。
【文档编号】F01D17/24GK203383861SQ201320328543
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2013年6月6日
【发明者】李小卿, 屠昌锋, 孙咸平, 韩宝林, 王栋 申请人:杭州和利时自动化有限公司, 西安和利时系统工程有限公司