[發明專利]基于PWM控制的水輪機直流電控調速裝置

有效

• 申請號: 201410466795.5
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104265557B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 修金水;阮文華;蔣文;曾麗燕;林乃裕
• 申請（專利權）人: 福建億華源能源管理有限公司
• 主分類號: F03B15/00
• 分類號: F03B15/00
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙)35212
• 代理人: 王美花

【技術領域】

本發明涉及中小型水電站的水輪機調速裝置，具體涉及一種基于PWM控制的水輪機直流電控調速裝置。

【背景技術】

目前市場上中小型水電站的水輪機調速控制一般為手動手輪控制、交流電機控制、微機調速器控制。這些控制方式的缺點是：

1、在中小型水電站中，有不少機組都沒有裝設調速器，只能通過手動手輪來調節開關水導葉，當發電機開關事故引起跳閘時，尤其是在2臺至3臺機組同時跳閘甩負荷的緊急情況下，工作人員往往會手忙腳亂地關閉水輪機導葉(噴針)。如工作疏忽，導葉不能及時關閉，機組有可能產生飛車，造成嚴重后果。

2、交流電機控制是在原有的手動調節手輪上，加上一個交流控制電機。當系統失電時，機組甩負荷，控制電機的電源消失或維持很短的時間，并不能把導葉關至全關狀態，而且交流電機控制調節精度較差，不易控制。

3、由于大部分小型水電站均在大電網覆蓋下聯網運行，不擔負電網的調頻任務，因此，微機調速器在電站的作用大大降低，而且微機調速器結構復雜，價格較高，運行維護比較困難，要求電站運行人員和檢修人員有較高的技術水平。在實際運行中，由于調速器本身故障、缺陷或運行管理不當，會出現運行不穩定情況；微機調速器對水輪機控制采用油壓控制方式，也會出現元件容易漏油、油泵起動頻繁、油泵電機容易損壞等情況。

綜上所述，需要發明一種結構簡單，維護方便，安全性能高的水電站水輪機調速裝置，供中小型水電站使用。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題在于為了克服現有靠人力、安全性能低、造價高等不足，提供了一種基于PWM控制的水輪機直流電控調速裝置，運用PWM控制提高水輪機轉動精度，運用直流電機控制提高安全性能。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：

基于PWM控制的水輪機直流電控調速裝置，包括直流電機、齒輪、鏈條、固定安裝板、行程開關、齒輪盤、PWM控制電路；

所述固定安裝板固定安裝在所述水輪機的手動手輪上；所述齒輪盤固定在所述水輪機的手動手輪螺桿上；所述齒輪固定安裝在所述固定安裝板上；

所述鏈條繞于所述齒輪盤和所述齒輪的外圍；

所述直流電機和所述行程開關分別安裝在固定安裝板上；所述行程開關具有一小齒輪與所述鏈條相咬合。

所述PWM控制電路連接所述直流電機，用于控制直流電機的正反轉。

本發明的特點在于：1、靈活性高：本發明裝置可根據水電站水輪機進行定制加工，只需對其導葉或噴針按照被測形狀進行機械改造即可；2、可靠性好：本發明裝置采用PWM控制，調節精度較高，水輪機擺動小，穩定可靠；3、安全性強：本發明裝置采用直流24V電源控制，在系統失電，發電機跳閘甩負荷時，能緊急關閉水導葉。

【附圖說明】

下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的描述。

圖1是本發明裝置主視圖。

圖2是本發明裝置俯視圖。

圖3是本發明裝置側視圖。

圖4是本發明的PWM控制電路結構圖。

【具體實施方式】

請參閱圖1至圖3所示，基于PWM控制的水輪機直流電控調速裝置，包括直流電機1、齒輪2、鏈條3、固定安裝板4、行程開關5、齒輪盤6、PWM控制電路(參見圖4)；

所述固定安裝板4固定安裝在所述水輪機的手動手輪100上；所述齒輪盤6固定在所述水輪機的手動手輪螺桿200上；所述齒輪2固定安裝在所述固定安裝板4上；齒輪2與齒輪盤6安裝固定在同一水平面上。

所述鏈條3繞于所述齒輪盤6和所述齒輪2的外圍；利用鏈條3帶動齒輪盤6，進而讓手動手輪螺桿200旋轉，推動噴針或導水葉的開和關。

所述直流電機1和所述行程開關5分別安裝在固定安裝板4上；所述行程開關5具有一小齒輪51與所述鏈條3相咬合。通過調節行程開關5的安裝位置使行程開關5上的小齒輪51與鏈條3咬合，調整行程開關5的限位確定導水葉的行程點。

如圖4所示，所述PWM控制電路含充電單元、蓄電池、PLC模塊、正反轉電機驅動模塊。充電單元可以輸出穩定的電源電壓為蓄電池充電，蓄電池為PLC模塊及正反轉電機驅動模塊提供供電電源。PLC模塊發出脈沖命令控制正反轉電機驅動模塊進而控制直流電機。