一种发电机智能恒速装置的制作方法

本实用新型属于发电机控制技术领域，特别是一种发电机智能恒速装置。

背景技术：

交流电的频率，是电能质量的重要指标之一。国家标准GB/T15945-1995《电力系统频率允许偏差》中规定，以正弦波50Hz作为我国电力系统的标准频率(工频),并规定电力系统正常的频率标准为50Hz±0.2Hz。如果频率偏差超过允许值，对于用电单位，会影响冶金、化工、机械、纺织、造纸等工业的产量和质量，甚至会引起用电设备的损坏；而对于发电单位，由于可能使汽轮机、水轮机等接近共振状态，从而造成叶片损坏事故，进而引起发电设备的损坏。

众所周知，交流电的频率，与发电机转子的旋转速度是直接成正比例关系的，因此获取、测量速度与恒定与控制速度，就显得尤为重要。

目前测速与恒速的测量装置与计算方法有很多，但是都存在一些的问题。下面仅以两种典型测速与恒速效果较好的情况为例进行说明。

第一种是非接触式测速传感器，目前市场上精度较高、最常用的非接触式激光测速传感器就是像差测速传感器，其中利用高速拍照端口，实现高速成像对比，通过在极短时间内的两个不同时刻的图像对比，分辨被测物体移动的距离，实时输出被测物体的瞬时速度。显然，这种测量速度的方法主要存在两个问题：一是，测量的速度是平均速度，根本就不是瞬时速度，从而引起了由于测量原理不完善而导致的系统误差；二是高速拍照机的成本高而且需要不停地工作，而且图像位置滞后于实际位置，从而引起了由于响应速度慢而导致的随机误差，也引起了测量的系统误差。

第二种是利用惯性(机械)恒速器，其缺点是速度响应慢，实际速度与预设速度(规定速度)的绝对误差大而且该误差的大小与正负的随机性大，难以实现实际速度与预设速度的精准恒定。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种发电机智能恒速装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案为：一种发电机智能恒速装置，包括：计时器、用于采集发电机转子的电脉冲信号的光电编码器、MCU处理模块、电源模块、存储器、油门/气门开度控制模块、通信模块、显示模块和报警模块；

所述光电编码器与发电机转子相连接，所述光电编码器的脉冲信号输出端与MCU处理模块相连，所述MCU处理模块分别与计时器和存储器相连，所述MCU处理模块的控制信号输出端与油门/气门开度控制模块相连；

所述显示模块和报警模块分别通过通信模块与所述MCU处理模块相连接。

按上述方案，所述用于采集发电机转子的电脉冲信号的光电编码器，包括用于采集发电机转子正向转数信号的正向光电编码器和用于采集发电机转子逆向转数信号的逆向光电编码器。

按上述方案，所述MCU处理模块为AT89S52或STM32F103C8T6芯片。

按上述方案，所述发电机智能恒速装置还包括显示电路模块和键盘电路模块，所述显示电路模块和键盘电路模块分别与MCU处理模块相连接。

按上述方案，所述发电机智能恒速装置还包括用于实时获取油门/气门开度的电子油门/气门传感器，所述电子油门/气门传感器与MCU处理模块相连接。

该装置工作的原理是：该装置通过光电编码器的脉冲信号，获得发电机转子的实时转数，并于设置在MCU处理模块的阈值进行比较，根据比较结果进行控制信号输出，从而完成油门/气门开度控制。当发电机反转时，MCU处理模块触发报警信号，通过报警模块传递信号给发电机保护系统以采取保护措施。本装置还利用了电子油门/气门传感器实现实时感应与双向联动，电子油门/气门传感器，实时感知油门/气门的实际大小，当转子速度为设定速度Vc时，与对应于设定速度Vc的开度大小进行复位操作，使油门/气门的实际开度大小对应于设定速度Vc的开度大小。

本实用新型装置带来的有益效果是：

1、速度的测量与控制精准、响应速度快：通过直接测量转子实时位置的变化量计算测量速度，减小了很多中间环节(如拍照后通过测量照片的位置变化量计算测量速度)，因此测量的响应速度快且测量准确度高。

2.安全可控，防止“飞车”或“死车”：使用本装置可以通过简单的机械油门/气门开度大小限位器设置油门/气门的最大位置与最小位置，完全可靠地避免了“飞车”或“死车”。

3.成本低、稳定性好：由于设计原理简单、工作环节少，因此与传统的恒速方式相比，本恒速系统的成本低廉且稳定性能好。

4.防止甩负荷后的反转：当出现各种原因导致的发电机反转时，即时报警并同时传递信号给发电机保护系统以采取保护措施。

4.实时感应与双向联动：本装置利用了电子油门/气门传感器，电子油门/气门传感器，通过对油门/气门压力的增减感知，就地实时地感知油门/气门的实际大小Ks，与对应于设定速度Vc的开度大小Kc进行对比，若Ks大于Kc则发出减小开度的指令，通知另一路控制执行单元，实施减小油门/气门大小的操作；反之亦然。从而实现了实际开度大小与实际速度大小的实时一一对应，实现了实时感应和双向联动，通过“双重恒速保障措施”，从设计流程上确保了速度恒定和万无一失。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的装置的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的MCU引脚图；

图3是本实用新型一个实施例的MCU引脚图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种发电机智能恒速装置，包括：计时器、用于采集发电机转子的电脉冲信号的光电编码器、MCU处理模块、电源模块、存储器、油门/气门开度控制模块、通信模块、显示模块和报警模块；

所述光电编码器与发电机转子相连接，所述光电编码器的脉冲信号输出端与MCU处理模块相连，所述MCU处理模块分别与计时器和存储器相连，所述MCU处理模块的控制信号输出端与油门/气门开度控制模块相连；

本装置还利用了电子油门/气门传感器实现实时感应与双向联动，所述电子油门/气门传感器与MCU处理模块相连接，电子油门/气门传感器实时感知油门/气门的实际大小，当转子速度为设定速度Vc时，与预设的对应于设定速度Vc的开度大小进行复位操作，使油门/气门的实际开度大小对应设定速度Vc的开度大小。

所述显示模块和报警模块分别通过通信模块与所述MCU处理模块相连接；

所述用于采集发电机转子的电脉冲信号的光电编码器，包括用于采集发电机转子正向转数信号的正向光电编码器和用于采集发电机转子逆向转数信号的逆向光电编码器。

油门/气门开度控制模块可以对驱动机构发送控制指令和参数，进行油门/气门开度控制，显示模块可以显示从通信模块接收到的实时转数数据。使用本装置可以通过简单的机械油门/气门开度大小限位器设置油门/气门的最大位置与最小位置，完全可靠地避免了“飞车”或“死车”。

报警模块，是当发电机反转时，MCU处理模块触发报警信号，通过报警模块传递信号给发电机保护系统以采取保护措施。

在本实施例中，MCU处理模块选用ST公司的stm32f103c8t6为控制核心，如图2，stm32f103c8t6作为MCU，通过光电编码器测量出发电机的转速并进行阈值判断后把控制信号发送给通信模块。

在本实施例中，通信模块为ESP8266通信模块，所述ESP8266通信模块的RXD引脚、TXD引脚与stm32f103c8t6单片机的PB10、PB11引脚相连接。

在本实施例中，所述显示电路模块的SCL引脚、SDA引脚分别与stm32f103c8t6单片机的PB12引脚和PB13引脚相连接。

为提高通用性和降低硬件成本，MCU处理模块也可选用Atmel公司的AT89S52，其引脚图如图3。

在本实施例中，MCU处理模块含有编程器，基于本实用新型的装置，设发电机的转子经过记时起始时刻Ti时的记程起点位置对应的转数为Ni，在T1时刻的对应转数N1，在T2时刻的位置对应转数N2，…在Tn时刻的对应转数Nn，

则任意时段(Tn-Tn-1)的平均速度计算公式为：

每隔滑差时间t计算一次T(＝Tn-Tn-1)的平均速度，例如，每隔1s(滑差时间)计算一次1min(需量周期)的平均速度，则每30s将测量计算30次平均速度；将需量速度Vn公式编入，可以实现30次对汽门/油门的控制调节，可进一步提高速度控制的准确度。

本实用新型的发电机智能恒速装置的技术方案中所采用的各个组件均为现有技术中已有的硬件设备，其中的各个功能模块均为市售产品，通过本实用新型的巧妙的组合可以得到本实用新型的技术效果，因此，本实用新型的技术方案中不包含任何对于方法的改进。