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摘要：當發電機系統出現故障時，維修人員需要大量時間檢查故障出現的原因。其中發電機控制系統整體結構復雜，需要測量監控大量參數，因而控制系統的檢修更為復雜。文章介紹了某型船用發電機控制系統綜合檢測裝置的構成，并詳細闡述了裝置中交流電壓幅值與頻率的檢測原理。實際測試表明，所設計的綜合檢測裝置能夠滿足實際需要。

關鍵詞：發電機；幅值測量；頻率測量

1概述

作為運輸、交通、生產的常用交通工具，水面船舶中存在各類用途的電氣設備。其中，發電機主要用于向船用蓄電池充電，并向船舶主推進電機供電。作為船舶動力源，發電機及其控制系統對于保障船舶的正常航行起著至關重要的作用。某型船只發電機控制系統主要由邏輯控制器和自動勵磁調節器組成。邏輯控制以接觸器、繼電器為主要邏輯控制器件，并包含一些傳感器、控制保護部件等；自動勵磁調節器由可控硅勵磁變換器和勵磁變換器調節組件構成，其中，可控硅勵磁變換器為諧振式可控硅斬波電路，由主可控硅導通電路、可控硅主關斷電路、可控硅輔助關斷電路、充電電路及保護電路等基本環節組成，非線性開關器件、諧振器件數量多，技術結構復雜。勵磁變換器調節組件作為發電機控制系統的核心，存在7種類型的調節組件，系統結構組成多、控制結構復雜、故障種類繁多、判斷難度大。隨著設備使用時間的增加，發電機控制系統故障頻發，依靠人工檢測、經驗判斷，通常難以及時準確地排除故障、快速搶修，因此，需要研制一種發電機控制系統綜合檢測裝置，實現對控制系統勵磁變換器調節組件的7型調節組件故障診斷，以提高設備維修人員的搶修排險能力。本文主要介紹了發電機控制系統綜合檢測裝置的組成，并對交流電壓的幅值及頻率參數檢測原理進行了詳細闡述，對所設計的檢測方法進行了實物電路設計，實現了維修工程師對發電機控制系統組件的實時監控。

2綜合檢測裝置

2.1綜合檢測裝置構成

發電機控制系統中主要存在8個組件，通過充分分析發電機控制系統的參數影響規律和組件端口特性，將8個組件分為7種類型，制作了7塊測量電路板進行參數檢測。如圖2所示，綜合檢測裝置的7塊測量板分別為逆變板、直流電壓板、電流傳感器板、電壓傳感器板、觸發板、調節板1、調節板2。發電機控制系統某組件中存在高幅值、高頻率的交流電壓，需要合理設計測量電路以實現對此交流電壓的精確測量，保證組件參數能夠實時被維修工程師獲得。

2.2電壓幅值檢測

如圖3所示為電壓幅值的檢測原理圖，待測電壓為交流電壓，首先經過不控整流橋轉變為直流電壓，直流電壓經由分壓電阻、RC濾波電路和穩壓二極管輸入ISO124精密隔離放大器，ISO124輸出的低壓直流信號經過濾波電路送至單片機進行采樣[2]，低壓直流信號幅值被單片機獲得后，首先將隔離放大器內部計算獲得待測的電壓幅值，并送至上位機操作系統顯示。ISO124隔離放大器易于使用，無需復雜的外圍電路即可運行，且信號帶寬范圍大。同時，其隔離層特點不但不會影響信號完整性，而且為隔離層提供出色的可靠性和優秀的高頻瞬變抗擾性。

2.3交流電壓頻率檢測

發電機控制系統中的交流電常由直流電通過逆變獲得，多為高頻率的方波電壓。交流電壓的頻率檢測原理如圖4所示，待測量的信號為正半周與負半周均為方波的交流電壓，通過限流電阻和反并聯二極管濾去負半周，僅剩下正半周方波信號，而信號整體的頻率不變，此處限流電阻能夠降低待測信號的電流值，防止過大電流對光耦隔離芯片造成損壞。正半波信號再通過光耦隔離以及RC濾波獲得5V的低壓待測信號，該信號與光耦隔離前的信號相比，幅值降低，頻率不變。通過雙頻反向施密特觸發器74LVC2G14GW后[3]，輸出的信號在單片機引腳可承受范圍內，利用單片機定時器捕獲施密特觸發器輸出的信號，通過計算兩次信號之間的時間差，獲得方波電壓的頻率，再上傳至上位機。

3結束語

通過分析發電機控制系統所需測量參數以及相應的參數類型后，項目組設計制作了測量電路板并編寫了相應的單片機及上位機軟件程序。其中文中所闡述的交流電壓的幅值與頻率檢測界面如圖5所示，綜合檢測裝置實物如圖6所示。實際檢測實驗證明，綜合檢測裝置可滿足發電機控制組件的參數檢測需求。

參考文獻：

[1]董治紅.遠程發電機監控系統研制[J].內燃機與配件，2019（14）：85-87.

[2]張紅勇，方軍.ISO124P器件為核心的隔離電路設計淺析[J].機電工程技術，2013，42（09）：103-106.

[3]方翔，朱根.基于施密特觸發器的溫度報警電路設計[J].福建電腦，2016，32（01）：125-126.

[4]沈媛萍.基于Proteus和單片機的電力系統頻率測量[J].青海大學學報（自然科學版），2012，30（06）：34-37.

作者:丁洪兵 單位:東海保障部直屬保障隊裝備保障室