[发明专利]转换板组件、燃气涡轮发电机组的数字电子控制装置

权利要求书

1.一种燃气涡轮发电机组的数字电子控制装置，其特征在于，包括转换板组件(11)、主机板组件(12)、总线收发板组件(13)、输出接口板组件(14)、电源板组件(15)、滤波器板组件(16)，所述转换板组件(11)用于采集滑油温度传感器、进气温度传感器、排气温度热电偶、转速传感器的信号并对其进行转换后将其传输至主机板组件(12)进行处理，还用于将主机板组件(12)输出的数字量信号转换为模拟量信号以控制流过燃油调节器的电流，所述主机板组件(12)用于对输入信号进行运算和处理并输出相应的控制信号，所述总线收发板组件(13)用于将外部输入的六组开关量信号转换为数字量信号后将其中一组数字量信号传输至主机板组件(12)进行处理，所述输出接口板组件(14)用于将主机板组件(12)输出的8位数字量信号转换为开关量信号输出以控制燃气涡轮发电机组的各个附件，所述电源板组件(15)用于将外部电源电压转换为各个组件需求的工作电压，所述滤波器板组件(16)用于对外部电源电压进行滤波处理；

所述转换板组件包括电流源电路(112)、模拟量处理电路(113)、A/D转换及控制电路(114)、转速信号调理电路(115)和D/A转换及执行机构控制电路(116)，所述电流源电路(112)用于给滑油温度传感器和进气温度传感器供电，所述模拟量处理电路(113)用于采集滑油温度传感器、进气温度传感器和排气温度热电偶的电压信号并对其进行滤波放大处理，所述A/D转换及控制电路(114)用于将模拟量处理电路(113)输出的模拟量信号转换为12位的数字量信号后输出至主机板组件(12)，所述转速信号调理电路(115)用于采集转速传感器的正弦信号并将其转换为方波信号后输出至主机板组件(12)，所述D/A转换及执行机构控制电路(116)用于将主机板组件(12)输出的数字量信号转换为模拟量信号以控制流过燃油调节器中电液伺服阀的电流；

还包括电源转换电路(111)，所述电源转换电路(111)用于为转换板组件中的其它电路提供+5V、-5V电压；

所述模拟量处理电路(113)包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、双8路模拟开关D2、运算放大器N3、运算放大器N4、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C10、电容C11、运算放大器N5、电阻排R24、双8路模拟开关D3、电容C12、电容C13、电位器RP2、运算放大器N6、电容C14、电容C15、运算放大器N7，所述电阻R7的第一端与滑油温度传感器的正极端连接以采集其电压信号，电阻R7的第二端与双8路模拟开关D2连接，电阻R8的第一端与进气温度传感器的正极端连接以采集其电压信号，电阻R8的第二端与双8路模拟开关D2连接，电阻R9的第一端与排气温度热电偶的正极端连接以采集其电压信号，电阻R9的第二端分别与电阻R10的第一端、电容C6的正极端连接，电阻R10的第二端分别与电阻R11的第一端、电容C8的正极端连接，电阻R11的第二端与双8路模拟开关D2连接，电阻R12的第一端、电阻R13的第一端、电阻R14的第一端均与传感器的供电端连接以采集传感器供电电流，电阻R12的第二端和电阻R13的第二端均接地，电阻R14的第二端与双8路模拟开关D2连接，电阻R15的第一端与排气温度热电偶的负极端连接以采集其电压信号，电阻R15的第二端分别与电阻R16的第一端、电容C7的正极端连接，电阻R16的第二端分别与电容C9的正极端、电阻R17的第一端连接，电阻R17的第二端与双8路模拟开关D2连接，电容C6的负极端与电容C7的负极端连接，电容C8的负极端与电容C9的负极端连接，反相器D3的输入端与主机板组件(12)连接，反相器D3的输出端与双8路模拟开关D2连接，电阻R18的第一端与进气温度传感器的负极端连接，电阻R18的第二端与双8路模拟开关D2连接，电阻R19的第一端与滑油温度传感器的负极端连接，电阻R19的第二端与双8路模拟开关D2连接，双8路模拟开关D2还与主机板组件(12)连接，双8路模拟开关D2的一路输出端与电压跟随器N3的正相输入端连接，电压跟随器N3的反相输入端与其输出端连接，另一路输出端与电压跟随器N4的正相输入端连接，电压跟随器N4的反相输入端与其输出端连接，电阻R20的第一端与电压跟随器N4的输出端连接，电阻R20的第二端分别与电阻R22的第一端、运算放大器N5的反相输入端连接，电阻R22的第二端与运算放大器N5的输出端连接，电阻R21的第一端与电压跟随器N3的输出端连接，电阻R21的第二端分别与电阻R23的第一端、运算放大器N5的正相输入端连接，电阻R23的第二端接地，电容C10的第一端接地，电容C10的第二端与运算放大器N5的4号引脚连接，电容C11的第一端与运算放大器N5的7号引脚连接，电容C11的第二端接地，运算放大器N5的输出端与运算放大器N6的正相输入端连接，双8路模拟开关D2分别与电阻排R24、电容C12的第二端、电容C13的第二端、运算放大器N6的反相输入端、运算放大器N6的输出端、运算放大器N7的输出端连接，双8路模拟开关D2还与主机板组件(12)连接，根据主机板组件(12)输出的控制信号控制对应的通道闭合，电容C12的第一端和电容C13的第一端均接地，电容C14的两端分别与运算放大器N6的反相输入端和输出端连接，电容C15的两端分别与运算放大器N7的反相输入端和输出端连接，电位器RP2的第一端与运算放大器N6的1号引脚连接，电位器RP2的第二端与运算放大器N6的8号引脚连接，电位器RP2的第三端与电源连接以接入+15V电压，运算放大器N6的输出端与运算放大器N7的正相输入端连接，运算放大器N6的输出端与A/D转换及控制电路(114)连接；

所述A/D转换及控制电路(114)包括电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电阻R25、电阻R26、电阻R27、反相器D4、触发器D5、反相器D6、触发器D7、12位A/D转换器D8、二极管V5，所述12位A/D转换器D8分别与运算放大器N7的输出端、主机板组件(12)连接，以接收模拟量处理电路(113)放大后的模拟量信号并将其转换为数字量信号后输出至主机板组件(12)进行处理，所述电容C16的第一端接地，电容C16的第二端与电阻R25的第二端连接，电阻R25的第二端还与电源转换电路(111)连接以接入+5V电源电压，电阻R25的第一端、反相器D4的输入端、触发器D7的C1端均与主机板组件(12)连接，反相器D4的输出端与触发器D5的C2端连接，触发器D5的Q2端分别与电阻R27的第一端、电阻R26的第二端、二极管V5的负极端连接，电阻R26的第一端、二极管V5的正极端、电容C17的第一端均与触发器D5的R2端连接，电容C17的第二端接地，电阻R27的第二端分别与电容C18的第一端、反相器D6的输入端连接，电容C18的第二端接地，反相器D6的输出端与触发器D7的C2端连接，触发器D7的Q1端和Q2端均与12位A/D转换器D8连接，电容C19的第一端接地，电容C19的第二端与12位A/D转换器D8连接，电容C20的第一端、电容C21的第一端、电容C22的第一端均接地，电容C20的第二端分别与12位A/D转换器D8、电容C23的第一端连接，电容C21的第二端、电容C22的第二端、电容C23的第二端与12位A/D转换器D8连接，电容C24的第一端、电容C25的第一端均与电源转换电路(111)连接，电容C24的第二端与12位A/D转换器D8连接，电容C25的第二端、电容C26的第二端接地，电容C26的第一端与电源转换电路(111)连接，12位A/D转换器D8的RAD端还与触发器D7的R1端、S2端连接；

所述转速信号调理电路(115)包括电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电容C27、稳压二极管V6、二极管V7、二极管V8、运算放大器N8、反相器D9、触发器D10，所述电阻R30的第一端与外部的转速传感器连接以采集其正弦信号，电阻R28的第二端分别与稳压二极管V6的负极端、电容C27的第一端、运算放大器N8的反相输入端连接，稳压二极管V6的正极端、电容C27的第二端均接地，电阻R29的第一端悬空，电阻R29的第二端分别与电阻R30的第一端、运算放大器N8的正相输入端连接，电阻R30的第二端接地，二极管V7的正极端与运算放大器N8的8号引脚连接，二极管V7的负极端与电源转换电路(111)连接以接入+5V电压，二级管V8的正极端接地，二级管V8的负极端与运算放大器N8的8号引脚连接，电阻R31的第一端与运算放大器N8的正相输入端连接，电阻R31的第二端与运算放大器N8的输出端连接，运算放大器N8的输出端还与反相器D9的输入端连接，反相器D9的输出端与触发器D10的C1端连接，触发器D10的Q2端与其D1端连接，触发器D10的Q1端与主机板组件(12)连接；

所述输出接口板组件(14)包括四个锁存器电路(141)和四个第二光耦转换电路(142)，所述锁存器电路(141)的输入端与主机板组件(12)连接，其输出端与第二光耦转换电路(142)连接，每个锁存器电路(141)对应连接一个第二光耦转换电路(142)，所述锁存器电路(141)用于将主机板组件(12)输出的数字量信号锁存在其输出端，在下一组数字量到来之前保持不变，所述第二光耦转换电路(142)用于将锁存器电路(141)输入的数字量信号转换为开关量信号后将其传输至燃气涡轮发电机组的附件，并实现输入和输出的隔离；

所述第二光耦转换电路(142)包括8个完全相同的第二光耦转换单元电路，该第二光耦转换单元电路包括电阻R54、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58、光耦B2、电容C42、三极管V12、三极管V13、二极管V14，所述电阻R54的第一端与电源连接，电阻R54的第二端与光耦B2的4号引脚连接，光耦B2的2号引脚与主机板组件(12)连接，光耦B2的1号引脚与电阻R55的第一端连接，光耦B2的5号引脚接地，光耦B2的3号引脚与电阻R56的第一端连接，电阻R56的第二端接地，电阻R57的第一端与电源连接以接入+27V电压，电容C42的第一端与电源连接，电阻R57的第二端、电容C42的第二端均与电阻R55的第二端连接，电阻R55的第二端还与三极管V13的基极连接，电阻R58的第一端与电源连接以接入+27V电压，电阻R58的第二端与三极管V13的发射极连接，三极管V12的发射极与电源连接以接入+27V电压，三极管V12的基极与三极管V13的发射极连接，三极管V12的集电极、三极管V13的集电极均与二极管V14的正极端连接，二极管V14的负极端与燃气涡轮发电机组的附件连接；

当光耦B2的2号引脚输入0V时，光耦B2的4号引脚和2号引脚之间的发光二极管导通，输出端的1号引脚和5号引脚之间导通，三极管V13和三极管V12导通，+27V电压通过三极管V12的发射极-集电极和二极管V14后输出；当光耦B2的2号引脚输入5V时，光耦B2输入端的发光二极管截止，其输出端截止，三极管V13截止，三极管V12截止，电路的输出端为悬浮状态。