一种船用供电分配控制器的制作方法

1.本发明船舶领域。本发明具体涉及一种船用供电分配控制器。


背景技术：

2.船用发电机组并机运行时，不能自动分配各发电机组间的负荷。发电机运行时频率不稳定。需要负荷分配时必须手动调节，手动调节存在负荷分配不均、调节效率极低耗时耗力。对船舶发电机组操作人员的技术及经验要求极高、运行时的维护成本高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种船用供电分配控制器，其通过发电机输出端的监控，保证单一及多个发电机的稳定运行及调节，提高船舶运行安全性且节约能源消耗。
4.本发明中的一种船用供电分配控制器。船用供电分配控制器能够使用于具有一个发电机供电的船舶上，发电机具有三相输出端。船用供电分配控制器具有：多个输入端、一个处理器和多个输出端。
5.输入端连接三相输出端且采集三相输出端的当前输出电压。
6.处理器，其连接输入端且能接收当前输出电压。处理器判断当前输出电压是否大于标准电压，若是，则生成减速信息。若否，则判断输出电压是否小于标准电压，若是，则生成加速信息。以及
7.输出端，其连接处理器且能从一个输出端输出减速信息。从另一个输出端输出加速信息。
8.在本发明船用供电分配控制器的另一种实施方式中，还包括：一个设备面板、一个减速指示灯及一个加速指示灯。
9.减速指示灯设置于设备面板。减速指示灯的供电回路电连接输出端。当输出端输出减速信息时，减速指示灯的供电回路闭合，以使减速指示灯点亮。加速指示灯设置于设备面板。加速指示灯的供电回路电连接输出端。当输出端输出加速信息时，加速指示灯的供电回路闭合，以使加速指示灯点亮。
10.在本发明船用供电分配控制器的又一种实施方式中，还包括一个发电机调速器。发电机调速器具有一个调速信息输入端及控制输出端。调速信息输入端与输出端连接且能够接收减速信息及加速信息。控制输出端分别与发电机的三相供电线路连接。
11.发电机调速器能够根据减速信息，生成减速后的电机三相驱动电压及电流且发送到控制输出端。发电机调速器能够根据加速信息，生成加速后的电机三相驱动电压及电流且发送到控制输出端。
12.在本发明船用供电分配控制器的又一种实施方式中，发电机包括一个第一发电机及一个第二发电机。船用供电分配控制器还包括：两组输出功率采集单元，其分别设置于第一发电机的发电输出端及第二发电机的发电输出端。第一发电机的发电输出端包括第一组多相输出。第二发电机的发电输出端包括第二组多相输出。
13.输出功率采集单元包括：两个电流互感器和两个电压互感器。
14.两个电流互感器分别为设置于第一组多相输出中单向输出的第一电流互感器。和设置于第二组多相输出中单向输出的第二电流互感器。
15.第一电流互感器能够感应第一发电机的当前第一输出电流值。第一电流互感器能够感应第二发电机的当前第二输出电流值。第一电流互感器的感应输出端能够输出当前第一输出电流值。第二电流互感器的感应输出端能够输出当前第二输出电流值。
16.两个电压互感器分别为设置于第一组多相输出中单向输出的第一电压互感器。和设置于第二组多相输出中单向输出的第二电压互感器。
17.第一电压互感器能够感应第一发电机的当前第一输出电压值。第一电压互感器能够感应第二发电机的当前第二输出电压值。第一电压互感器的感应输出端能够输出当前第一输出电压值。第二电压互感器的感应输出端能够输出当前第二输出电压值。
18.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，输入端分别连接第一电流互感器的感应输出端、第二电流互感器的感应输出端、第一电压互感器的感应输出端、第二电压互感器的感应输出端。
19.处理器根据当前第一输出电流值及当前第一输出电压值获取当前第一功率值。处理器根据当前第二输出电流值及当前第二输出电压值获取当前第二功率值。
20.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，处理器判断当前第一功率值是否大于平均设定功率判断，若是，则输出第一发电机减速信息，若否，则输出第一发电机加速信息。
21.处理器判断当前第二功率值是否大于平均设定功率判断，若是，则输出第二发电机减速信息，若否，则输出第二发电机加速信息。
22.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，一个平均功率输入装置，其连接输入端且能够获取平均设定功率。
23.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，处理器判断当前第一功率值或当前第二功率值是否小于轻载设定功率，若是，则输出第一发电机轻载信息或第二发电机轻载信息。
24.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，还包括一个轻载功率输入装置。轻载功率输入装置连接输入端且能够获取轻载设定功率。
25.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，处理器判断当前第一功率值或当前第二功率值是否在逆功率设定范围，若是，则输出第一发电机逆功率报警信息或第二发电机逆功率报警信息。
26.下文将以明确易懂的方式，结合附图对船用供电分配控制器的特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
附图说明
27.图1是用于说明在本发明一种实施方式中，船用供电分配控制器的系统示意图。
28.图2是用于说明在本发明另一种实施方式中，船用供电分配控制器的系统示意图。
29.图3是用于说明在本发明再一种实施方式中，船用供电分配控制器的系统示意图。
30.图4是用于说明在本发明又一种实施方式中，船用供电分配控制器的系统示意图。
31.图5是用于说明在本发明一种实施方式中，船用供电分配控制器的硬件连接示意图。
32.图6是用于说明在本发明一种实施方式中，船用供电分配控制器的控制流程示意图。
33.图7是用于说明在本发明又一种实施方式中，船用供电分配控制器的系统示意图。
具体实施方式
34.为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
35.在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本示例性实施例相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构及真实比例。
36.本发明中的一种船用供电分配控制器。船用供电分配控制器能够使用于具有一个发电机供电的船舶上，发电机60具有三相输出端。
37.如图1、5所示，船用供电分配控制器具有：多个输入端10、一个处理器20和多个输出端30。
38.输入端10连接三相输出端且采集三相输出端的当前输出电压。
39.处理器20，其连接输入端10且能接收当前输出电压。处理器20判断当前输出电压是否大于标准电压，若是，则生成减速信息。若否，则判断输出电压是否小于标准电压，若是，则生成加速信息。以及
40.输出端30，其连接处理器20且能从一个输出端30输出减速信息。从另一个输出端30输出加速信息。
41.同时，如图7所示，三相输出端通过一个变压器70向外供电。输入端10连接变压器70的次级且采集变压器70次级的当前输出电压。从而可通过多种方式，实现对当前输出电压的采集。
42.如图1所示，在本发明船用供电分配控制器的另一种实施方式中，还包括：一个设备面板、一个减速指示灯41及一个加速指示灯42。
43.减速指示灯41设置于设备面板。减速指示灯41的供电回路电连接输出端。当输出端输出减速信息时，减速指示灯41的供电回路闭合，以使减速指示灯41点亮。加速指示灯42设置于设备面板。加速指示灯42的供电回路电连接输出端。当输出端输出加速信息时，加速指示灯42的供电回路闭合，以使加速指示灯42点亮。
44.在本发明船用供电分配控制器的又一种实施方式中，如图2、5、6所示，还包括一个发电机调速器50。发电机调速器50具有一个调速信息输入端及控制输出端。调速信息输入端与输出端连接且能够接收减速信息及加速信息。控制输出端分别与发电机的三相供电线路连接。
45.发电机调速器50能够根据减速信息，生成减速后的电机三相驱动电压及电流且发送到控制输出端。发电机调速器50能够根据加速信息，生成加速后的电机三相驱动电压及电流且发送到控制输出端。
46.本发明中的船用供电分配控制器，可使发电机保持频率为50hz或60hz稳定运行；船用发电机组在并机运行时，能自动按比例、平均分配各发电机组间的负荷；调节效率时效高，节省运行是人工成本；对船舶发电机组操作人员的技术及经验要求不高，有基本的电工知识即可、运行时的维护成本低。
47.上述为发电机单机频率调节的实施方式，该实施方式包括：
48.工作电源：电网电压通过小型变压器ac400v/11v隔离、变压转换为隔离的ac10v交流低压信息，经mb6s整流、25v220uf电解电容滤波、稳压管l7805稳压后，得到稳定的dc5v直流电源，为整个产品的工作提供电源，此电压命名为vcc。计算变压器功率满足船用供电分配控制器工作需求，输出端有二路ac11v输出；
49.标准电压：工作电源vcc取出一路，经稳压芯片no1p稳压后输出dc3.3v的标准电压,用作参考。
50.电压信息取样：在变压器输出端，取一组ac11v,经1/4w10k金属膜电阻降压限流后得到交流电压信息，用于频率的转换计算。将电压信息输入到mcu中计算模拟输出直流电压，此直流电压为vf，电网频率增大时时vf增大，电网频率减小时vf减小，变换范围不超过额定频率的10％。电网频率50hz时vf为3.3v。与标准电,3.3v相减，得到一个电压差，此电压差
△
vf即为频率差，有正负值之分。船用供电分配控制器面板上有频率差设定旋钮，若频率差的绝对值超过旋钮设定的值，则输出调节信息，调速信息是脉冲信息，每次持续400毫秒，每次间隔600毫秒，直到
△
vf小于面板设定值，船用供电分配控制器停止调节信息输出。
51.调节信息是二组继电器无源常开触点信息，一组是加速信息，一组是减速信息。调节信息输出后常开触点闭合，起到开关、提示、告警等作用，用户可外接控制设备、指示设备等，空接虽不影响船用供电分配控制器的工作，但达不到自动控制发电机的作用，建议接发电机调速装置。
52.若频率差为负值，则输出加速信息，加速信息继电器输出由常开转变为常闭，同时面板加速指示灯点亮，提示用户当前发电机频率低于50hz，需增加发电机转速。
53.若频率差为正值，则输出减速信息，减速信息继电器输出由常开转变为常闭，同时面板减速指示灯点亮，提示用户当前发电机频率高于50hz，需减小发电机转速。
54.在本发明船用供电分配控制器的又一种实施方式中，如图3所示，发电机包括一个第一发电机61及一个第二发电机62。船用供电分配控制器还包括：两组输出功率采集单元，其分别设置于第一发电机61的发电输出端及第二发电机62的发电输出端。第一发电机61的发电输出端包括第一组多相输出。第二发电机62的发电输出端包括第二组多相输出。
55.输出功率采集单元包括：两个电流互感器和两个电压互感器。
56.两个电流互感器分别为设置于第一组多相输出中单向输出的第一电流互感器81。和设置于第二组多相输出中单向输出的第二电流互感器82。
57.第一电流互感器81能够感应第一发电机61的当前第一输出电流值。第一电流互感器81能够感应第二发电机62的当前第二输出电流值。第一电流互感器81的感应输出端能够输出当前第一输出电流值。第二电流互感器82的感应输出端能够输出当前第二输出电流值。
58.两个电压互感器分别为设置于第一组多相输出中单向输出的第一电压互感器91。和设置于第二组多相输出中单向输出的第二电压互感器92。
59.第一电压互感器91能够感应第一发电机61的当前第一输出电压值。第一电压互感器91能够感应第二发电机62的当前第二输出电压值。第一电压互感器91的感应输出端能够输出当前第一输出电压值。第二电压互感器92的感应输出端能够输出当前第二输出电压值。
60.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，输入端分别连接第一电流互感器81的感应输出端、第二电流互感器82的感应输出端、第一电压互感器91的感应输出端、第二电压互感器92的感应输出端。
61.处理器20根据当前第一输出电流值及当前第一输出电压值获取当前第一功率值。处理器20根据当前第二输出电流值及当前第二输出电压值获取当前第二功率值。
62.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，处理器20判断当前第一功率值是否大于平均设定功率判断，若是，则输出第一发电机减速信息，若否，则输出第一发电机加速信息。
63.处理器20判断当前第二功率值是否大于平均设定功率判断，若是，则输出第二发电机减速信息，若否，则输出第二发电机加速信息。
64.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，如图3所示，一个平均功率输入装置11，其连接输入端且能够获取平均设定功率。
65.上述为发电机联机，发电机组负荷的分配的实施方式，该实施方式包括：
66.首先是检测功率信息，其包括：
67.电压信息的采样：电压信息取样从电网断取，在a相、c相电压线上各串连一个200kω3w金属膜电阻，共400kω，再经电压互感器zmpt101b2ma/2ma隔离后，得到电压信息vu。
68.电流信息的采样：电流信息取样从电网断取，a相、c相上的电流互感次级接入船用供电分配控制器电流输入端，再由电流输出端输出，中间串接小型精密电流互感器zmct103e5a/2.5ma，100ω1/4w金属膜电阻串接在小型互感器的次级脚，根据欧姆定律，将小型精密电流互感器的电流信息转化为电压信息vi。
69.功率的计算：功率的基本计算方式是p＝1.732*u*i*cosφ。通过lm324运算放大器,lm339，lf444n，mcu等ic计算输出功率对应的电压值vp，vp外接至18/19端子和16/17两组端子，两组端子电压一致。一组为测量指示用(空接)，一组与另一台船用供电分配控制器联机时使用，用于比较两台船用供电分配控制器功率的大小。假设两台船用供电分配控制器检测到的功率对应的电压分别为vp1和vp2，则两台船用供电分配控制器的平均功率为:
70.vpa＝(vp1+vp2)/2,多台时平均功率为所有船用供电分配控制器的功率相加的值除以船用供电分配控制器的总台数。vpa＝(vp1+vp2+...+vpn)/n.
71.每台船用供电分配控制器功率差
△
p为船用供电分配控制器的值与平均功率的差，如
△
p1＝vp1-vpa，
△
p2＝vp2-vpa，
△
pn＝vpn-vpa。
72.其次，有关功率的分配的内容包括：
73.船用供电分配控制器面板上有功率差
△
p设定旋钮，若功率差
△
vp的绝对值超过面板上旋钮设定的值，则输出调节信息。调速信息是脉冲信息，每次持续400毫秒，每次间隔600毫秒，直到
△
vp小于面板设定值，船用供电分配控制器停止调节信息输出。调节信息是二组继电器无源常开触点信息，一组是加速信息，一组是减速信息；加、减速信息和频率调节的加、减速是同一组信息。
74.当多台船用供电分配控制器联机运行时，应对船用供电分配控制器编号，分配进行时，所有船用供电分配控制器同时工作，功率分配同时进行。只要满足以下条件，负荷船用供电分配控制器就自动进行功率的平均分配：船用供电分配控制器的功率vp大于平均功率时vpa，即vp＞vpa时，vp1对应的负荷船用供电分配控制器输出减速信息，同时面板上减速指示灯点亮，减速继电器闭合；若一号船用供电分配控制器的功率vp小于平均功率时vpa，即vp＜vpa时，vp对应的负荷船用供电分配控制器输出加速信息，同时面板上加速指示灯点亮，加速继电器闭合。
75.直到
△
vp的值小于设定的值，船用供电分配控制器才会停止分配，调节信息停止输出，此时功率平均分配完成。
76.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，处理器20判断当前第一功率值或当前第二功率值是否小于轻载设定功率，若是，则输出第一发电机轻载信息或第二发电机轻载信息。
77.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，还包括一个轻载功率输入装置12。轻载功率输入装置12连接输入端且能够获取轻载设定功率。
78.上述船用供电分配控制器的轻载检测功能的实施方式，该方式包括：
79.船用供电分配控制器具有轻载检测功能。功率的基本计算方式是p＝1.732*u*i*cosφ。通过lm324运算放大器,lm339，lf444n，mcu等ic计算输出功率对应的电压值vp，额定功率时，vp＝3v,若检测到发电机所带负荷低于额定负荷的10％，即vp≤0.3v时，则会输出一个轻载信息。轻载信息是继电器无源常开信息，当轻载信息输出时，常开触点闭合。用户外接指示设备或系统控制设备，告知用户，可选择一台发电机停机，以节约运行成本，此功能也可用作直接停机。用作停机时用户需外接控制发电机启停机设备，当输出轻载信息，触点闭合时，线路接通，停机设备启动，达到控制发电机停机的作用。
80.在本发明船用供电分配控制器的再一种实施方式中，处理器20判断当前第一功率值或当前第二功率值是否在逆功率设定范围，若是，则输出第一发电机逆功率报警信息或第二发电机逆功率报警信息。
81.从而船用供电分配控制器的逆功率检测功能。具体包括：
82.船用供电分配控制器具有逆功率检测功能。功率的基本计算方式是p＝1.732*u*i*cosφ发电机并车时运行时，若船用供电分配控制器检测到发电机所带逆功率大于额定负荷的5％，-vp≥0.15v，面板上逆功率指示灯点亮，同时船用供电分配控制器则会输出一个逆功率保护信息，以保护发电机不受损伤，减少用户的损失，提高运行效率。
83.逆功率保护信息是继电器无源常开信息，当逆功率保护信息输出时，常开触点闭合。面板上逆功率指示灯点亮，告知用户，当前发电机运行状态逆功率以超出发电机运行规范的5％，此功能也可用作直接停机。用作停机时用户需外接控制发电机停机设备，当输出逆功率保护信息时，触点闭合，线路接通，停机设备启动，达到控制发电机停机的作用。
84.本发明中的船用供电分配控制器如图5所示。本发明中船用供电分配控制器如图6所示。
85.应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式中描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人
员可以理解的其他实施方式。
86.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。