一种水轮机调速器用比例阀控制信号放大器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种水轮机调速器用比例阀控制信号放大器，包括驱动放大单元，其特征在于：阻抗变换单元连接逻辑控制单元接收逻辑控制单元输出的指令信号，比例积分单元连接阻抗变换单元，脉宽调制单元连接比例积分单元，驱动放大单元连接脉宽调制单元，指令信号经过阻抗变换单元、比例积分单元、脉宽调制单元和驱动放大单元处理放大后输入到连接驱动放大单元的比例阀内，通过采用硬件PI控制技术和脉宽调制技术，解决了传统水轮机调速器用比例阀控制中控制稳定性差、响应慢，精度低的问题，同时由于采用了脉宽调制技术，开启关闭过程平滑，能大大延长比例阀使用寿命。
【专利说明】-种水轮机调速器用比例阀控制信号放大器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及水轮机调速器比例阀控制，具体说是一种水轮机调速器用比例阀 控制信号放大器。
【背景技术】
[0002] 大型水轮机调速器已广泛采用比例阀作为其控制系统执行机构中电液转换环节 核心部件，比例阀控制性能的好坏直接影响整个调速系统的安全稳定运行。传统的水轮机 调速器比例阀控制通常是采用可编程控制器指令控制方式，即由可编程控制器（PLC)程序 计算，通过电子开关控制比例阀电磁线圈电源导通和关断，从而使比例阀油路开通和关闭， 同时通过模数转换器采集位移反馈信号，进行数字PI运算，数字量输出模块输出指令信 号，达到控制比例阀的目的。然而，由于采用慢速开关量控制方式，造成作为执行部件的比 例阀控制阶跃大，导致控制系统特性不平滑，影响精度和稳定性，尤其是在小区间控制状态 下影响严重，同时由于反馈信号采用了模数转换器，并通过程序完成PID控制计算，控制系 统延时较大，控制系统成本较高。因此，为了确保调速系统控制稳定性，优化控制系统性能 指标，必须寻求一种高性能的比例阀控制信号放大装置。 实用新型内容
[0003] 本实用新型根据现有技术的不足提供一种水轮机调速器用比例阀控制信号放大 器，确保了调速系统控制稳定性，优化控制系统性能指标。
[0004] 本实用新型的技术方案：一种水轮机调速器用比例阀控制信号放大器，包括驱动 放大单元，其特征在于：阻抗变换单元连接逻辑控制单元接收逻辑控制单元输出的指令信 号，比例积分单元连接阻抗变换单元，脉宽调制单元连接比例积分单元，驱动放大单元连接 脉宽调制单元，指令信号经过阻抗变换单元、比例积分单元、脉宽调制单元和驱动放大单元 处理放大后输入到连接驱动放大单元的比例阀内。
[0005] 所述比例积分单元采用高速精密集成运算放大器搭建成比例积分电路。
[0006] 脉宽调制单元采用PWM脉宽调制芯片KA7500实现脉宽调制。
[0007] 所述比例积分电路中逻辑控制单元输出的指令信号电平输入到高速精密集成运 算放大器的同相输入端。
[0008] 本实用新型的技术效果：通过采用硬件PI控制技术和脉宽调制技术，解决了传统 水轮机调速器用比例阀控制中控制稳定性差、响应慢，精度低的问题，同时由于采用了脉宽 调制技术，开启关闭过程平滑，能大大延长比例阀使用寿命；由于本使用新型自身具有控制 精度较高的硬件闭环控制环节，能简化外部控制系统设计，提出了一种达到设计性能的低 成本解决方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本实用新型整体结构示意图；
[0010] 图2是本实用新型比例积分单元电路原理图；
[0011] 图3是本实用新型比例积分单元反馈框图。
[0012] 图中标号分别表示：1 一阻抗变换单元，2-比例积分单元，3-脉宽调制单元，4一 驱动放大单元，5 -比例阀。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图对本实用新型进一步说明：
[0014] 如图1所示，一种水轮机调速器用比例阀控制信号放大器，包括驱动放大单元4， 其特征在于：阻抗变换单元1连接逻辑控制单元接收逻辑控制单元输出的指令信号，比例 积分单元2连接阻抗变换单元1，脉宽调制单元3连接比例积分单元2,驱动放大单元4连 接脉宽调制单元3,指令信号经过阻抗变换单元1、比例积分单元2、脉宽调制单元3和驱动 放大单元4处理放大后输入到连接驱动放大单元4的比例阀5内。
[0015] 比例积分单元2采用高速精密集成运算放大器搭建成比例积分电路。
[0016] 脉宽调制单元3采用PWM脉宽调制芯片KA7500实现脉宽调制。
[0017] 比例积分电路中逻辑控制单元输出的指令信号电平输入到高速精密集成运算放 大器的同相输入端。
[0018] 由于逻辑控制单元（PLC)给出的指令信号可能为0?10V或者4?20mA模拟信 号，设计时在信号前级加入阻抗变换单元，将指令信号处理成阻抗匹配的0?10V电压信 号，送入由高速精密运算放大器搭建的比例积分单元2、信号经过比例积分调节，进入脉宽 调制单元3,生成脉冲宽度按照电平变化的方波信号，将此方波信号经过功率放大单元4， 使之具有额定5A电流驱动能力，达到可靠驱动控制比例阀电磁线圈的目的。
[0019] 比例积分环节电路原理图见图2，
[0020] 传递函数公式为
[0021]
【权利要求】
1. 一种水轮机调速器用比例阀控制信号放大器，包括驱动放大单元（4)，其特征在于： 阻抗变换单元（1)连接逻辑控制单元接收逻辑控制单元输出的指令信号，比例积分单元 (2) 连接阻抗变换单元（1)，脉宽调制单元（3)连接比例积分单元（2)，驱动放大单元（4) 连接脉宽调制单元（3)，指令信号经过阻抗变换单元（1)、比例积分单元（2)、脉宽调制单元 (3) 和驱动放大单元（4)处理放大后输入到连接驱动放大单元（4)的比例阀（5)内。
2. 根据权利要求1所述的一种水轮机调速器用比例阀控制信号放大器，其特征在于： 所述比例积分单元（2)采用高速精密集成运算放大器搭建成比例积分电路。
3. 根据权利要求1所述的一种水轮机调速器用比例阀控制信号放大器，其特征在于： 脉宽调制单元（3)采用PWM脉宽调制芯片KA7500实现脉宽调制。
4. 根据权利要求2所述的一种水轮机调速器用比例阀控制信号放大器，其特征在于： 所述比例积分电路中逻辑控制单元输出的指令信号电平输入到高速精密集成运算放大器 的同相输入端。
【文档编号】H03F3/20GK204061042SQ201420537550
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】胡汇紫 申请人:长江三峡能事达电气股份有限公司