一种用于限制柴油发电机组实时输出功率的控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及柴油发电机领域，具体涉及一种用于限制柴油发电机组实时输出功率的控制电路。


背景技术：

2.石油电动钻机动力电站是由多台柴油发电机组并机组成，动力电站的功率容量较小。不进行生产作业时需求功率较小(少量机组在网运行)，电网电能质量平稳；在钻进作业时，功率需求较大(多台柴油发电机组在网运行)，随着钻井深度不同，需要的功率也在随时发生变化；在提下钻作业时，功率需求大且变化率快；在整个钻井作业过程中，负载侧功率变化范围巨大，无规律可循。造成电站输出的功率数值、变化率完全不同，加载的随机性和无规律可循常常造成发电机组电压、频率瞬时波动大，控制系统保护装置频繁发生，导致井场全部停电，严重生产停钻事故及柴油发电机组过载损坏或损伤或者电站工作在低效状态下的燃油大量浪费。
3.目前常见的方案是使用plc控制系统对每台机组的输出功率值进行比较，选择功率最大的机组作为电站的限制信号参考值。存在的问题是输出控制信号严重滞后柴油发电机组的输出，常常造成机组过载跳闸，使作业现场断电，引发严重的作业事故。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的问题是提供一种当柴油发电机组输出接近或达到额定的kw或itotal时，发出控制scr导通角的控制指令，使得scr保持当前输出，只有电站容量增大后，才可增大输出电压，且当负载变化率过大时，控制scr导通角缓慢变化，减至机组可承受的范围内的用于限制柴油发电机组的kw和itotal的电路。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于限制柴油发电机组实时输出功率的控制电路，包括：
6.第一电路板，所述第一电路板包括频压变换器和脉冲信号发生器，频压变换器和脉冲信号发生器电路连接；
7.第二电路板，所述第二电路板包括功率限制变换电路、总电流限制变换电路和减法器；所述功率限制变换电路包括有功功率的输入信号电平放大器和功率斜波限制器；所述总电流限制变换电路包括总电流的输入信号电平放大器和总电流斜波限制器；所述有功功率的输入信号电平放大器和功率斜波限制器电路连接；所述总电流的输入信号电平放大器和总电流斜波限制器电路连接；所述功率斜波限制器和总电流斜波限制器分别与减法器电路连接；
8.第三电路板，所述第三电路板包括有功功率标准限制值设置电路和总电流标准限制值设置电路，所述有功功率标准限制值设置电路和总电流标准限制值设置电路之间电路连接；
9.所述第一电路板、第二电路板和第三电路板之间通过若干端子电路连接。
10.进一步的，所述第二电路板还包括场效应管，所述场效应管分别与有功功率的输入信号电平放大器与功率斜波限制器电路连接。
11.进一步的，所述第二电路板还包括有功功率信号输入端子和总电流信号输入端子,所述有功功率信号输入端子和有功功率的输入信号电平放大器，总电流信号输入端子和总电流的输入信号电平放大器。
12.进一步的，所述第二电路板还包括功率斜波限制器二极管和总电流斜波限制器二极管，所述功率斜波限制器二极管与功率斜波限制器电路连接，所述总电流斜波限制器二极管与总电流斜波限制器电路连接。
13.进一步的，所述第三电路板还包括灯光指示运算放大器和若干发光二极管，所述灯光指示运算放大器与若干发光二极管电路连接。
14.进一步的，所述第三电路板上还设有控制输出端子，所述控制输出端子分别和功率限制变换电路以及总电流限制变换电路电路连接。
15.进一步的，所述功率斜波限制器包括第八运算放大器和第十运算放大器，所述第八运算放大器和第十运算放大器电路连接。
16.进一步的，所述总电流斜波限制器包括第二运算放大器和第四运算放大器，所述第二运算放大器和第四运算放大器电路连接。
17.工作原理：
18.正常工作时，功率解调信号经有功功率信号输入端子输入到有功功率的输入信号电平放大器的反向输入端子，其输出端电压为(功率限制值vkw+0.3)vdc，将这个电压送入减法器反向输入端，减法器的正向输入端电压为(1.31(vkw+0.3)+0.3)vdc。由于减法器正向输入电平总是大于反向输入端，因此，减法器的输出端总是负电平，对直流scr控制不起限制作用。
19.当机组输出功率增加，vkw上升到一定数值时，由于第八运算放大器的输出电平大于功率限制值vkwlim，使功率斜波限制器二极管截止，则减法器的正向输入端输入的限制值vkwlim为不变值。则减法器的反向输入端输入信号(vkw+0.3)一直上升，减法器的输出由负值向0vdc变化，开始对scr主桥电路输出进行限制，当减法器的输出值大于0vdc，使控制输出端子输出为0.6vdc电压时，scr主桥电路的输出封锁。
20.当减法器的输出由负向零及正向变化的过程中，灯光指示运算放大器在某一值翻转为正值，使场效应管导通，发光二极管点亮，同时可外接功率限制指示灯。
21.在系统稳定状态下，第八运算放大器的输出电压大于vkw信号，根据电路计算的第八运算放大器的输出电平为1.31v(vkw+0.3)，由于功率限制器二极管的嵌位作用，功率限制器二极管的阳极即减法器的反相输入端电平为1.31v(vkw+0.3)，当发电机组输出功率发生突变时，由于第八运算放大器的积分作用，第八运算放大器的输出电平成缓慢上升状态，因而当减法器的输出突然向0vdc(或正值方向)变化时，通过控制输出端对scr主桥电路输出进行突然的变化机制；当第八运算放大器的积分过程完成，减法器的输出稳定在0vdc或者某一正值，完成了发电机组输出功率延迟上升到的最大值的时间。
22.同时，总电流限制的工作原理与功率限制基本一致。
23.本实用新型的有益效果在于：
24.本实用新型方案中当动力电站输出功率(kw/itotal)到达额定值时，发出指令，停
止负载侧加载并保持该时刻负载不变；当负载侧由于其它原因导致负载增加时，控制负载侧自动减少负载值。
25.本实用新型方案中当负载侧负载功率瞬时值变化率超过柴油发电机组输出功率(kw/itotal)瞬时限制值，延缓负载侧加载速率；
26.本实用新型方案中为匹配不同类型的柴油发电机组,具有方便更改动力电站(在网运行柴油发电机组)限制值的功能。
27.本实用新型方案中电站正常工作时，指示负载占电站容量的百分比；功率限制发生时，限制负载和启动相应的声光报警指示。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
29.图1为本实用新型用于限制柴油发电机组实时输出功率的控制电路的原理图。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
31.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
32.以下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述:
33.实施例1，如图1所示，本实用新型提供一种用于限制柴油发电机组实时输出功率的控制电路，包括：
34.第一电路板，所述第一电路板包括频压变换器和脉冲信号发生器，频压变换器和脉冲信号发生器电路连接。
35.第二电路板，所述第二电路板包括功率限制变换电路、总电流限制变换电路和减法器；所述功率限制变换电路包括有功功率的输入信号电平放大器和功率斜波限制器；所述总电流限制变换电路包括总电流的输入信号电平放大器和总电流斜波限制器；所述有功功率的输入信号电平放大器和功率斜波限制器电路连接；所述总电流的输入信号电平放大器和总电流斜波限制器电路连接；所述功率斜波限制器和总电流斜波限制器分别与减法器电路连接；
36.第二电路板还包括场效应管，所述场效应管分别与有功功率的输入信号电平放大器与功率斜波限制器电路连接；
37.第二电路板还包括有功功率信号输入端子和总电流信号输入端子,所述有功功率信号输入端子和有功功率的输入信号电平放大器，总电流信号输入端子和总电流的输入信
号电平放大器；
38.第二电路板还包括功率斜波限制器二极管和总电流斜波限制器二极管，所述功率斜波限制器二极管与功率斜波限制器电路连接，所述总电流斜波限制器二极管与总电流斜波限制器电路连接；
39.功率斜波限制器包括第八运算放大器和第十运算放大器，所述第八运算放大器和第十运算放大器电路连接；
40.总电流斜波限制器包括第二运算放大器和第四运算放大器，所述第二运算放大器和第四运算放大器电路连接。
41.第三电路板，所述第三电路板包括有功功率标准限制值设置电路和总电流标准限制值设置电路，所述有功功率标准限制值设置电路和总电流标准限制值设置电路之间电路连接；
42.第三电路板还包括灯光指示运算放大器和若干发光二极管，所述灯光指示运算放大器与若干发光二极管电路连接；
43.第三电路板上还设有控制输出端子，所述控制输出端子分别和功率限制变换电路以及总电流限制变换电路电路连接。
44.所述第一电路板、第二电路板和第三电路板之间通过若干端子电路连接。
45.正常工作时，功率解调信号经有功功率信号输入端子输入到有功功率的输入信号电平放大器的反向输入端子，其输出端电压为(功率限制值vkw+0.3)vdc，将这个电压送入减法器反向输入端，减法器的正向输入端电压为(1.31(vkw+0.3)+0.3)vdc。由于减法器正向输入电平总是大于反向输入端，因此，减法器的输出端总是负电平，对直流scr控制不起限制作用。
46.当机组输出功率增加，vkw上升到一定数值时，由于第八运算放大器的输出电平大于功率限制值vkwlim，使功率斜波限制器二极管截止，则减法器的正向输入端输入的限制值vkwlim为不变值。则减法器的反向输入端输入信号(vkw+0.3)一直上升，减法器的输出由负值向0vdc变化，开始对scr主桥电路输出进行限制，当减法器的输出值大于0vdc，使控制输出端子输出为0.6vdc电压时，scr主桥电路的输出封锁。
47.当减法器的输出由负向零及正向变化的过程中，灯光指示运算放大器在某一值翻转为正值，使场效应管导通，发光二极管点亮，同时可外接功率限制指示灯。
48.在系统稳定状态下，第八运算放大器的输出电压大于vkw信号，根据电路计算的第八运算放大器的输出电平为1.31v(vkw+0.3)，由于功率限制器二极管的嵌位作用，功率限制器二极管的阳极即减法器的反相输入端电平为1.31v(vkw+0.3)，当发电机组输出功率发生突变时，由于第八运算放大器的积分作用，第八运算放大器的输出电平成缓慢上升状态，因而当减法器的输出突然向0vdc(或正值方向)变化时，通过控制输出端对scr主桥电路输出进行突然的变化机制；当第八运算放大器的积分过程完成，减法器的输出稳定在0vdc或者某一正值，完成了发电机组输出功率延迟上升到的最大值的时间。
49.同时，总电流限制的工作原理与功率限制基本一致。
50.以上是本实用新型的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法以及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提
下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。