[实用新型]采用伺服电机控制的水轮机电液调速器

说明书

本实用新型涉及电力系统中一种采用伺服电机控制的水轮机电液调速器。

现有的水轮机电液调速器都采用电液转换器或电液伺服阀作为电气量到机械量或液压量的转换部件。由于电液转换器是一种精密机械液压器件，在油质较差的情况下，故障机率较高，是目前水轮机电液调速器中故障机率最高的部件。为提高电液调速器的可靠性指标，近20年来，从事水轮机调节的技术人员，主要把注意力集中于研制一种抗油污能力强，工作可靠的电液转换器，但至今未获得满意结果。

本实用新型的目的是提供一种采用伺服电机作为电气机械转换部件的电液调速器。这种调速器不再采用故障机率较高的电液转换器或电液伺服阀。

为实现上述目的，本实用新型研制了一种采用伺服电机的电气伺服装置。该装置串接在常规微机控制器33的输出端和机械液压随动装置的输入端即调节杆12上A点之间，它具有一个由信号比较器34、脉宽调制式放大器35、光电隔离器控制的桥式驱动电路36依次串接的电路与伺服电机4联接，该电机4通过齿轮组3与丝杆螺母机构联接，在丝杆螺母机构上装一与信号比较器34输入端并接的位移传感器7，该电气伺服装置是将微机控制器输入的控制信号Vy，成比例地转换成机械位移Sy。

本实用新型的优点是采用了电气伺服装置作为电气机械转换部件，因而没有使用具有抗油污能力差和故障率较高的精密液压部件，不仅使装置结构简单，操作使用方便，而且整机可靠性也大为提高，尤其是对油路较大，而且难以保证压力油清洁度的大型转浆式水轮机调速器更具有优越性。由于电液转换部件可靠性差，静态耗油量大，还限制了中小型电液调速器的发展和应用。本实用新型的研制成功，将使中小型电液调速器得到广泛应用，这将无疑的提高中小型电站的自动化水平和安全运行记录。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型结构框图。

图2是本实用新型原理图。

由图1可知，本实用新型分三大部分。

第一部分是微机控制器。它把测量水轮机的转速偏差，按一定规律PI或PID转换成控制信号Vy，其结构及原理与常规微机调速器用的微机控制器完全相同。

第二部分是电气伺服装置。它由信号比较器、脉宽调制式放大器、桥式驱动电路/丝杆螺母机构和位移传感器组成。它的功能是将微机控制器输入的控制信号Vy，成比例的转换成机械位移Sy。

第三部分是机械液压随动装置。它主要由用作信号比较的杆件、引导阀、主配压阀、接力器、接力器反馈机构、手操及开限机构组成。它受电气伺服装置输出位移信号Sy的控制，其输出的接力器位移Sd与控制信号Sy成比例，是该电液调速器的招待机构，控制水轮机导叶的开度，实现水轮机的转速和负荷调节。

在图2中，由运算放大器F1—1、电阻R1、R2、R3组成信号比较器34，它是把微机控制器33输入的控制信号Vy与输出杆10的位移反馈信号Vs相比较的电路，输入电阻R1、R2与反馈电阻R3取值相等。其传递系数为1，输出电压Vb＝Vy－Vs。

由F1—2、F1—3、脉宽调制器IC1及相关电阻元件组成脉宽调制式放大器35。IC1是核心部件，它具有输出脉冲占空比η＝τ/T(式中：τ为脉冲宽度、T为脉冲周期)与输入电压Vd成正比的特性，即ηo＝KoVd。

由R1、R2、R3、R4、R5及F1—2组成电平移动电路，输出电压Vd＝Vb＋Va，其作用是使Vb＝0时，F1—2输出电平移动至Va，整定移动电压Va的大小，使IC1输出的ηo＝0.5。故当Vd＝-Va时，ηo＝0，当Vd＝2Va时，ηo＝1。

另由F1—3、R12、R13构成比较器，设定电压Vo整定为稍大于零。当IC1脉冲输出高电位时，脉冲电压VE＞VO，F1—3输出电压VM为脉冲的正半周，即将脉冲间隙期变换成负脉冲。由F1—3构成的比较器，将IC1输出的一系单相脉冲转换成为一系列正负向相间的脉冲。当Vb＝0时，ηo＝0.5，正负脉冲宽度相等，F1—3输出电压平均值为0；当Vb＝Va时，ηo＝0、正负脉冲宽度为0，F1—3输出负电压；当Vb＝2Va时，ηo＝1、负脉冲宽度为0，F1—3输出正电压。