专利名称：一种用于判断抽水蓄能电站机组转子初始位置的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测装置，具体涉及一种用于判断抽水蓄能电站机组转子初始位置的装置。
背景技术：
目前，在世界各国，抽水蓄能电站一般都将静止变频启动作为首选的启动方式，在抽水蓄能电站自动控制系统及成套设备中，静止变频器为其中的关键启动设备，对于保证大型抽水蓄能机组的快速可靠启动和抽水蓄能电站的稳定运行具有重要意义。长期以来，一些大型抽水蓄能电站控制系统设备一般采用与主机捆绑招标的方式从其他地方引进，在此方面的研究很少，尤其在抽水蓄能电站静止变频器无位置传感器启动的控制这一核心技术方面，尚无进行深入研究。 抽水蓄能电站静止变频器为“交-直-交”电流源型,整流桥将交流电整流成直流电，逆变桥再将直流电逆变为频率可调的交流电，中间的平波电抗器用于整流桥输出后的平波和去耦，使变频器主回路的直流电流波形平直、脉动小，具有电流源特性。其基本工作原理为控制系统根据机组转速和位置信号，控制晶闸管静止变频装置对同步机组进行变频调速，从而产生从零到额定频率值的变频电源，同步地将机组拖动起来。基于无位置传感器的变频器启动控制中，转子初始位置检测是否准确是同步机组启动关键技术之一，目前已有的文献对初始位置的判断的原理进行了介绍，但没有对此进行深入研究的相关文献。当前有初始位置不准确导致启动失败的案例，影响抽水蓄能电站的正常生产、运行。现有技术中，正确判断出转子位置的难点如下1、具有准确的电气信号采集装置；2、检测装置运用科学的计算方法，提高初始位置计算的准确度。因此，转子初始位置的算法是变频器无位置传感器的启动关键技术之一，也是抽水蓄能电站静止变频启动装置的一个技术难点。
实用新型内容针对现有技术的不足，本实用新型提出一种用于判断抽水蓄能电站机组转子初始位置的装置，实现抽水蓄能电站机组转子初始位置检测的可靠性，提高启动成功率。本实用新型提供的一种用于判断抽水蓄能电站机组转子初始位置的装置，其改进之处在于，所述装置包括一次连接的采样电路、滤波电路、AD转换电路和计算模块。其中，所述采样电路包括电阻R23、电阻R24、电阻R26、电阻R40、稳压管、霍尔电压传感器和放大器I ;所述霍尔电压传感器的正极信号输入端分别与所述电阻R23—端和所述稳压管一端连接，所述电阻R23另一端与电压互感器PT的正极连接，所述稳压管另一端与所述霍尔电压传感器的负极信号输入端连接；所述霍尔电压传感器的负极信号输入端与电压互感器PT的负极连接；所述霍尔电压传感器的输出端分别与所述电阻R24 —端和电阻R26 —端连接，所述电阻R24另一端接地，所述电阻R26另一端与所述放大器I正极信号输入端连接；所述放大器I负极信号输入端通过所述电阻R40与所述放大器I输出端连接。其中，所述滤波电路包括电阻Rl 10、电阻Rl 12、电容C30、电容C33、电容C36和放大器II;所述电阻Rl 10 —端通过电阻Rl 12与所述放大器11正极信号输入端连接，所述电阻RllO另一端与所述放大器I输出端连接；所述放大器II负极信号输入端与所述放大器II输出端连接；所述电容C30 —端与所述放大器II正极信号输入端连接，另一端接地；所述电容C33和电容C36并联，构成一条支路，该支路一端连接在所述放大器II输出端，另一端连接在所述电阻RllO和所述电阻R112之间。其中，所述AD转换电路包括AD转换芯片。·其中，所述计算模块包括数字信号处理器；所述数字信号处理器的输出端与机组励磁系统的电流闭环输入接口相连接。其中，所述稳压管的型号为SMBJ5. 0CA。其中，所述霍尔电压传感器的型号为LV28-P。其中，所述放大器I的型号为LF444CM。其中，所述放大器II的型号为LF444CM。其中，所述AD转换芯片采用MAX1320。其中，所述数字信号处理器的型号为TMS320F2812。与现有技术比，本实用新型的有益效果为本实用新型实现抽水蓄能电站机组转子初始位置检测的可靠性，提高启动成功率。本实用新型采用了硬件二阶滤波电路，有效的滤除了与初始位置角无关的电气量的干扰，提高了计算的准确性。本实用新型利用计算电压的实时值，完成初始位置角的精确计算，比依据三相电压幅值判断初始脉冲扇区大大提高了精度。
图I本实用新型提供的转子初始位置检测装置系统框图。图2本实用新型提供的转子初始位置检测装置采样电路图。图3本实用新型提供的转子初始位置检测装置滤波电路图。图4本实用新型提供的转子初始位置检测装置AD转换电路图。图5本实用新型提供的转子初始位置检测装置控制流程图。图6本实用新型提供的机组励磁系统转子电流曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详细说明。本实用新型为一种用于判断抽水蓄能电站机组转子初始位置的装置，如图I所示。该装置包括一次连接的采样电路、滤波电路、AD转换电路和计算模块。采样电路通过对机组机端电压的测量，获取与机组初始位置有关的电气信号，并送给滤波电路将无关位置信号的电气干扰、噪声等滤除，再通过AD转换电路，最终将信号送给初始位置计算模块，通过计算，得到机组转子的初始位置。其中采样电路如图2所示，包括电阻R23、R24、R26、R40、稳压管、霍尔电压传感器和放大器I ;霍尔电压传感器的正极信号输入端分别与电阻R23 —端和稳压管一端连接，电阻R23另一端与电压互感器PT的正极连接，稳压管另一端与霍尔电压传感器的负极信号输入端连接；霍尔电压传感器的负极信号输入端与电压互感器PT的负极连接；霍尔电压传感器的输出端分别与电阻R24 —端和电阻R26 —端连接，电阻R24另一端接地，电阻R26另一端与放大器I正极信号输入端连接；放大器I负极信号输入端通过电阻R40与放大器I输出端连接。本实施例的稳压管的型号为SMBJ5.0CA;霍尔电压传感器的型号为LV28-P。本实施例的米样电路利用霍尔兀件完成对机组电压信号的二次米样，输出为A相电压信号XUNAH,图2中只给出了 A相电压回路图，其余B、C相类似。采样电路信号输出送至滤波电路。并且本实施例通过用电压互感器PT将外部信号隔离后再传给霍尔电压传感器，其作用是对电压幅值进行改变，以适应本装置需求。滤波电路如图3所示，包括电阻R110、R112、电容C30、C33、C36和放大器II ;电阻RllO —端通过电阻R112与放大器II正极信号输入端连接，电阻RllO另一端与放大器I输出端连接；放大器II负极信号输入端与放大器II输出端连接；电容C30 —端与放大器II正极信号输入端连接，另一端接地；电容C33和电容C36并联，构成一条支路，该支路一端连接在放大器II输出端，另一端连接在电阻RllO和电阻Rl 12之间。本实施例的放大器I或/和放大器II的型号为LF444CM。本实施例通过二阶滤波，去除噪声干扰，输出信号为UMAL，然后送至AD转换电路。AD转换电路如图4所示，包括AD转换芯片。其中AD转换芯片采用MAX1320。本实施例的AD转换电路进行模数转换，输出数字量信号送至初始位置计算单元。计算模块包括数字信号处理器；其采用TI公司TMS320F2812数字信号处理器完成初始位置角的计算，并实现整个检测过程的控制。数字信号处理器的输出端与机组励磁系统电流闭环输入接口相连接。机组励磁系统参与抽水蓄能机组的启动过程。转子初始位置检测装置控制机组励磁电流迅速上升，在此过程中，通过对机组机端电压信号的计算，实现机组转子初始位置角的检测。本实施例对上述装置的控制方法，其流程图如图5所示，具体包括如下步骤第一步、计算模块判断是否开始检测初始位置角；首先等待是否开始检测，若无检测信号则等待，有检测信号则进入下一步。第二步、初始位置计算模块发出激磁信号，令机组励磁系统转子电流迅速从零安培达到额定励磁电流1500A。其电流曲线图如图6所示。此时机组机端电压将产生与转子位置有关的电压信号。该信号通过采样电路、滤波电路、AD转换电路后，送给计算初始位置的计算模块，然后进入下一步；第三步、将从转子激磁时刻开始的各采样时刻所采样获得的三相电压进行如下计算,0(幻 _ arCtan /T
^3lUk)(I)[0046]式中，k为采样时刻，k=0、l、2、3、…。采样周期为O. 625ms。从而得到一系列的Ytl05)值。第四步、当连续N个采样时刻所对应的转子位置角趋于稳定，则机组转子初始位置角等于这N个采样时刻所对应的转子位置角的平均值。N的取值范围一般为10-20即可，本实施例去N为15，此时取15个值的平均值Y C1作为初始位置角度。判断转子位置角趋于稳定的方法如下将最近15次采样时刻对应的转子位置角中的最大值、最小值与平均值之差在[-Θ，Θ]之间，则认为转子位置角已趋于稳定，Θ的取值范围一般为5° 10°认为转子位置角已趋于稳定，即可满足要求。本实施例根据上述步骤在潘家口抽水蓄能电站现场进行试验后，其试验结果转子位置角度测试值均为203电角度本实用新型测得的抽水蓄能电站机组转子初始位置角的检测值稳定性高，按照该装置提供的检测数据，抽水蓄能电站静止变频器经过多次启动试验，成功率接近100%，证明了该装置的正确性及可靠性。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种用于判断抽水蓄能电站机组转子初始位置的装置，其特征在于，所述装置包括一次连接的采样电路、滤波电路、AD转换电路和计算模块。
2.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述采样电路包括电阻R23、电阻R24、电阻R26、电阻R40、稳压管、霍尔电压传感器和放大器I ; 所述霍尔电压传感器的正极信号输入端分别与所述电阻R23 —端和所述稳压管一端连接，所述电阻R23另一端与 电压互感器PT的正极连接，所述稳压管另一端与所述霍尔电压传感器的负极信号输入端连接；所述霍尔电压传感器的负极信号输入端与电压互感器PT的负极连接；所述霍尔电压传感器的输出端分别与所述电阻R24 —端和电阻R26 —端连接，所述电阻R24另一端接地，所述电阻R26另一端与所述放大器I正极信号输入端连接；所述放大器I负极信号输入端通过所述电阻R40与所述放大器I输出端连接。
3.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述滤波电路包括电阻R110、电阻R112、电容C30、电容C33、电容C36和放大器II ； 所述电阻RllO—端通过电阻R112与所述放大器II正极信号输入端连接，所述电阻RllO另一端与所述放大器I输出端连接；所述放大器II负极信号输入端与所述放大器II输出端连接； 所述电容C30 —端与所述放大器II正极信号输入端连接，另一端接地； 所述电容C33和电容C36并联，构成一条支路，该支路一端连接在所述放大器II输出端，另一端连接在所述电阻RllO和所述电阻Rl 12之间。
4.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述AD转换电路包括AD转换芯片。
5.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括数字信号处理器； 所述数字信号处理器的输出端与机组励磁系统的电流闭环输入接口相连接。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述稳压管的型号为SMBJ5.0CA。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述霍尔电压传感器的型号为LV28-P。
8.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述放大器I的型号为LF444CM。
9.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述放大器II的型号为LF444CM。
10.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述AD转换芯片采用MAX1320。
11.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数字信号处理器的型号为TMS320F2812。
专利摘要本实用新型涉及一种用于判断抽水蓄能电站机组转子初始位置的装置，该装置包括一次连接的采样电路、滤波电路、AD转换电路和计算模块。采样电路通过对机组机端电压的测量，获取与机组初始位置有关的电气信号，并送给滤波电路将无关位置信号的电气干扰、噪声等滤除，再通过AD转换电路，最终将信号送给初始位置计算模块，通过计算，得到机组转子的初始位置。本实用新型采用了硬件二阶滤波电路，有效的滤除了与初始位置角无关的电气量的干扰，提高了计算的准确性。本实用新型根据电路结构，利用计算电压的实时值，完成初始位置角的精确计算，提高了精度。本实用新型实现抽水蓄能电站机组转子初始位置检测的可靠性，提高启动成功率。
文档编号H02P23/14GK202772836SQ201220181489
公开日2013年3月6日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者杨波, 王德顺, 李官军, 陶以彬, 吕宏水, 吴福保, 桑丙玉, 姬联涛, 俞斌, 曹远志 申请人:中国电力科学研究院