電磁閥驅動電路的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種電磁閥驅動電路，用于驅動汽輪機系統中的電磁閥，包括：第一差分放大器、輸入端與第一差分放大器的輸出端相連接的積分器、正相輸入端與積分器的輸出端相連接的第二差分放大器、連接第二差分放大器的正相輸入端和反相輸入端的采樣電阻、第二差分放大器的反相輸入端為驅動電路的電流輸出端、第二差分放大器的輸出端與第一差分放大器的反向輸入端相連。采樣電阻與第二差分放大器構成了負反饋調節回路。當本電路的第二差分放大器增益和采樣電阻阻值確定后，輸出的電流在負反饋電路的作用下唯一取決于加在第一差分放大器的正向輸入端的電壓大小，輸出的驅動電流較為平穩，可以滿足電廠中汽輪機系統對電磁閥驅動電流的要求。
【專利說明】電磁閥驅動電路【技術領域】
[0001]本申請涉及汽輪機轉速控制【技術領域】，更具體地說，涉及一種電磁閥驅動電路。
【背景技術】
[0002]在電廠的汽輪機系統中，汽輪機的轉速要求恒定，汽輪機的轉速取決于驅動蒸汽調節閥的電流有效值大小。因此為了使汽輪機轉速恒定，控制蒸汽流量的電磁閥必須有一個平穩的驅動電流。
[0003]目前有一種電磁閥驅動電路，該電路通過脈寬調節構架反饋系統來實現電流的產生，但產生的電流的波動比較大，僅適用于內燃發動機燃油噴射系統，無法滿足電廠的汽輪機系統對電磁閥驅動電流的要求。
實用新型內容
[0004]有鑒于此，本申請提供一種能夠輸出平穩電流的驅動電路，以滿足電廠的汽輪機系統對電磁閥驅動電流的要求。
[0005]為了實現上述目的，現提出的方案如下:
[0006]一種驅動電路，用于驅動汽輪機系統中的電磁閥，包括:
[0007]第一差分放大器；
[0008]輸入端與第一差分放大器的輸出端相連接的積分器；
[0009]正相輸入端與積分 器的輸出端相連接的第二差分放大器；
[0010]連接第二差分放大器的正相輸入端和反相輸入端的采樣電阻；
[0011]第二差分放大器的反相輸入端作為為驅動電路的電流輸出端；
[0012]第二差分放大器的輸出端與第一差分放大器的反向輸入端相連接。
[0013]優選的，還包括:
[0014]輸入端與第二差分放大器的輸出端相連接的模數轉換電路。
[0015]優選的，還包括:
[0016]輸出端與第一差分放大器的正相輸入端相連接的數模轉換電路。
[0017]優選的，還包括:
[0018]輸出端與數模轉換電路的輸入端相連接，用于輸出電流設定值的調節器。
[0019]優選的，還包括用于對驅動電路進行監測的監測電路；
[0020]監測電路包括:
[0021]用于接收電流設定值并輸出慣性輸出值的慣性模擬電路；
[0022]用于接收電流設定值、慣性輸出值和模數轉換電路的輸出值并將三者進行比較，當模數轉換電路的輸出值不在電流設定值和慣性輸出值之間時輸出報警信號的比較電路。
[0023]慣性模擬電路的時間常數大于驅動電路的時間常數。
[0024]優選的，慣性模擬電路包括:
[0025]正相輸入端與調節器的輸出端相連接的數字減法器；[0026]輸入端與數字減法器的輸出端相連接的數字積分器；
[0027]輸入端與數字積分器的輸出端相連接，并輸出慣性輸出值的數字放大器；
[0028]數字放大器的輸出端與數字減法器的反向輸入端相連接。
[0029]從上述的技術方案可以看出，本申請提供的電路中，采樣電阻與第二差分放大器構成了負反饋調節回路，電流設定信號和反饋電壓信號分別加在第一差分放大器的正相輸入端和反相輸入端。當反饋電壓低于電流設定信號的電壓時，第一差分法放大器輸出電壓為正，積分器輸出端電壓就會升高，直至反饋電壓與電流設定信號的電壓相同；當反饋電壓高于電流設定信號的電壓時，第一差分放大器輸出負電壓，相應積分器就會降低輸出電壓，直至反饋電壓與電流設定信號的電壓相同。因此當本電路的第二差分放大器增益和采樣電阻阻值確定后，輸出的電流在反饋電路的作用下唯一取決于加在第一差分放大器的正相輸入端的電壓大小，輸出的驅動電流較為平穩，可以滿足電廠中汽輪機系統對電磁閥驅動電流的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本申請實施例公開的一種驅動電路的結構圖；
[0032]圖2為本申請實施例公開的又一種驅動電路的結構圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0034]實施例一
[0035]圖1為本申請實施例公開的一種電磁閥驅動電路的結構圖；
[0036]如圖1所示的電磁閥驅動電路包括:調節器30、數模轉換電路11、第一差分放大器U1、第二差分放大器U2、積分器12、采樣電阻Rs和模數轉換電路13，其中:
[0037]調節器30的輸出端與數模轉換電路11的輸入端相連接；數模轉換電路11的輸出端與第一差分放大器Ul的正相輸入端相連接；第一差分放大器Ul的輸出端與積分器12的輸入端相連接；積分器12的輸出端與第二差分放大器U2的正相輸入端相連接；第二差分放大器U2的輸出端與第一差分放大器Ul的反相輸入端相連接，并與模數轉換電路13的輸入端相連接；采樣電阻Rs的兩端分別與第二差分放大器U2的正相輸入端和反相輸入端相連接；第二差分放大器U2的反相輸入端作為電磁閥驅動電流的輸出端，并與電磁閥的電磁線圈L 一端相連接，電磁線圈L的另一端接地。
[0038]數模轉換電路11的輸入端作為驅動電路的電流設定值輸入端，調節器30向數模轉換電路11的輸入端輸出電流設定值Vi，數模轉換電路11將Vi轉換成模擬的電流設定信號Va0
[0039]電流設定信號Va輸入第一差分放大器Ul的正相輸入端，電流反饋信號Vb輸入第一差分放大器Ul的反相輸入端；
[0040]第二差分放大器U2的輸出端作為反饋電流信號Vb的輸出端。
[0041]第一差分放大器Ul的輸出電壓為Vc,積分器輸出電壓為Vd,第二差分放大器U2的反相輸入端的電壓為Vg。
[0042]模數轉換電路13的輸入端與第二差分放大器U2的輸出端相連接，其作用是將電流反饋信號Vb轉換成數字化的電流反饋值，用來對驅動電路進行故障檢驗。
[0043]用戶通過調節器30設定電磁閥開度，調節器30輸出數字化的電流設定值Vi，電流設定值Vi經數模轉換電路11轉換成模擬的電流設定信號Va。設數字信號和模擬信號之間的轉換比例為kc，則Va的頻域表達式為Va (s) =Vi (s)/kc。
[0044]Va和Vb送入第一差分放大器Ul獲得Vc,設第一差分放大器Ul的增益為kl,則Vc 的頻域表達式為 Vc (s) =kl X (Va (s) -Vb (s))。
[0045]Vc送入積分器12進行積分，得到Vd。設τ為積分器的時間常數，s為復頻率，則Vd 的頻域表達式為 Vd (s) =Vc (s) /s/ τ =kl X (Va-Vb) / (s X τ )。
[0046]Vd經過串聯在一起的采樣電阻Rs和電磁閥L接地，設采樣電阻Rs的阻抗為Rs，電磁閥L的阻抗為R1，則驅動電路輸出電流的頻域表達式為I(S)=Vd(S)/(Rs+Rl) =kl X (Va (s) -Vb (s)) / (s X τ IX (Rs+Rl))。
[0047]將采樣電阻Rs兩端的電壓Vd和Vg經第二差分放大器U2求差放大獲得Vb。設第二差分放大器U2的增益為k2 JjVb的頻域表達式為Vb (s) =k2 X I (s) X Rs=k2 X Rs X kl X (Va (s) -Vb (s)) / (s X τ IX (Rs+Rl))。
[0048]因為積分器12的原因，只要Vb和Va存在偏差，就會不斷積分，構成負反饋進行調節。任意時刻當Vb小于Va時，即Vc大于O, Vd就不斷增大,Vb也不斷增大,直到Vb=Va ;當Vb大于Va時，即Vc小于O, Vd就不斷減小,Vb也不斷減小,直到Vb=Va。所以，電路達到穩態時輸出電流為:I=i(t)=Va(t)/k2/Rs。
[0049]從上述的技術方案可以看出，本申請提供的驅動電路中，采樣電阻Rs與第二差分放大器U2構成了負反饋調節回路，電流設定信號Vi和反饋電壓信號Vb分別加在第一差分放大器Ul的正相輸入端和反相輸入端。當電流反饋信號Vb低于電流設定信號Vi的電壓時，第一差分放大器Ul輸出電壓為正，積分器12輸出端電壓就會升高，直至電流反饋信號Vb與電流設定信號Vi相同；當電流反饋信號Vb高于電流設定信號Vi時，第一差分放大器Ul輸出負電壓，相應積分器12就會降低輸出電壓，直至電流反饋信號Vb與電流設定信號Vi相同。因此當本電路的第二差分放大器U2增益和采樣電阻Rs阻值確定后，輸出的電流I在反饋電路的作用下唯一取決于輸入的電流設定信號Vi的大小；輸出的驅動電流I較為平穩，可以滿足發電廠中汽輪機系統對電磁閥驅動電流的要求。
[0050]實施例二
[0051]圖1為本申請實施例公開的另一種驅動電路的結構圖；
[0052]本實施例是在實施例一所提供的驅動電路的基礎上增加監測電路，利用反饋信號作為監測電路的待檢信號。
[0053]如圖1所示，增加的監測電路包括:數字減法器U3、數字積分器21、數字放大器22、比較電路23，其中:
[0054]數字減法器U3、數字積分器21和數字放大器22組成慣性模擬電路，用來模擬驅動電路的慣性特征，用來模擬電磁閥驅動電路的慣性特點，數字慣性電路的時間常數設置為大于電磁閥驅動電路的時間常數。
[0055]減法器U3的正相輸入端與調節器30的輸出端比相連接；數字減法器U3的輸出端與數字積分器21的輸入端相連接；數字積分器21的輸出端與數字放大器22的輸入端相連接；數字放大器22的輸出端輸出慣性輸出值，并與數字減法器U3的反相輸入端相連接。
[0056]比較器23用來接收電流設定值、慣性輸出值和驅動電路輸出的電流反饋值并進行比較，當電流反饋值在電流設定值和慣性輸出值之間時，驅動電路工作正常，當電流反饋值超出電流設定值和慣性輸出值之間的范圍時，說明驅動電路的工作不正常，此時比較器23輸出報警信號。
[0057]電流監測電路的工作原理如下:
[0058]用戶設定的電磁閥開度經調節器30轉換后獲得電流設定值Vi，除一路輸出到電磁閥驅動電路作為電流設定值外，另一路輸入數值比較器23 —個輸入端，同時輸出到數字減法器U3的正相輸入端。
[0059]將電流設定值Vi和數字放大器的輸出信號Vf，送入減法器求差，獲得數字信號Ve,其中，Ve(s)=Vi(s)-Vf(s)。
[0060]將Ve送入數字積分器21進行積分，獲得數字信號Vn。其中數字積分器21的時間常數為 τ 2，則 Vn (s) =Ve (S)/( τ 2 X s) = (Vi (s)-Vf (s))/So
[0061]將Vn送入數字放大器22進行增益調整，輸出Vf。設數字放大器22的增益為k3，則Vf(s)=k3XVn(s)=k3X (Vi ( s)-Vf (s))/s。其中該慣性模擬電路的時間常數為l/k3。調整 k3,使方程 l/k3= τ 2 成立，則 Vf (s) =VI (S) / ( τ 2 X s+1)。其中 Vi (s) =kc X Vb (s) =VI (s) /(τ sX s+1) , τ 2 ≤ τ s>0。
[0062]設在時刻t=0時系統處于穩定狀態，Vi幅值Vi (O)=ViO,則Vi幅值Vi (O)=ViO,Vf (t) =ViO,此時用戶改變電磁閥開度，則Vi (t) =Vol,則時刻t時Vi幅度:
[0063]Vi (t)=ViO+(Vil-ViO) (l-exp(-t/ τ )) =Vil+ (Vil-ViO) X exp (~t/ τ),
[0064]Vf (t) =Vil+(Vil-ViO) Xexp (-t/τ 2)。則 Vi (t)在 Vi (t)和 Vf(t)之間。
[0065]將電流設定值Vi，數字放大器22的輸出值Vf，電流產生電路的反饋輸出值Vo送入比較電路23。任意時刻t，如果Vi (t)在Vi(t)和Vf(t)之間，則判定電磁閥驅動電路正常，其它情況即為異常情況并輸出報警信號。
[0066]本實施例中的驅動電路是在實施例一的基礎上增加了監測電路，當驅動電路出現故障時，及時發出報警信號，使檢修人員能夠對設備及時進行干預，避免了設備帶故障運行，保證了汽輪機的安全。
[0067]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序；而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0068]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0069]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種驅動電路，用于驅動汽輪機系統中的電磁閥，其特征在于，包括: 第一差分放大器； 輸入端與所述第一差分放大器的輸出端相連接的積分器； 正相輸入端與所述積分器的輸出端相連接的第二差分放大器； 連接所述第二差分放大器的正相輸入端和反相輸入端的采樣電阻； 所述第二差分放大器的反相輸入端作為為所述驅動電路的電流輸出端； 所述第二差分放大器的輸出端與所述第一差分放大器的反向輸入端相連接。
2.如權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，還包括: 輸入端與所述第二差分放大器的輸出端相連接的模數轉換電路。
3.如權利要求2所述的驅動電路，其特征在于，還包括: 輸出端與所述第一差分放大器的正相輸入端相連接的數模轉換電路。
4.如權利要求3所述的驅動電路，其特征在于，還包括: 輸出端與所述數模轉換電路的輸入端相連接，用于輸出電流設定值的調節器。
5.如權利要求4所述的驅動電路，其特征在于，還包括用于對驅動電路進行監測的監測電路； 所述監測電路包括: 用于接收所述電流設定值并輸出慣性輸出值的慣性模擬電路； 用于接收所述電流設定值、所述慣性輸出值和所述模數轉換電路的輸出值并將三者進行比較，當所述模數轉換電路的輸出值不在所述電流設定值和所述慣性輸出值之間時輸出報警信號的比較電路； 所述慣性模擬電路的時間常數大于所述驅動電路的時間常數。
6.如權利要求5所述的驅動電路，其特征在于，所述慣性模擬電路包括: 正相輸入端與所述調節器的輸出端相連接的數字減法器； 輸入端與所述數字減法器的輸出端相連接的數字積分器； 輸入端與所述數字積分器的輸出端相連接，并輸出慣性輸出值的數字放大器； 所述數字放大器的輸出端與所述數字減法器的反向輸入端相連接。
【文檔編號】F01D17/24GK203383861SQ201320328543
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年6月6日 優先權日:2013年6月6日
【發明者】李小卿, 屠昌鋒, 孫咸平, 韓寶林, 王棟 申請人:杭州和利時自動化有限公司, 西安和利時系統工程有限公司