CN102611374A

CN102611374A - 一种三相交流发电机控制建压的方法及电路

Info

Publication number: CN102611374A
Application number: CN2011104344419A
Authority: CN
Inventors: 吴东华; 来帅雷; 赵建新
Original assignee: Shaanxi Aero Electric Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Aero Electric Co Ltd
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明涉及一种三相交流同步发电机控制建压的方法及电路，在传统的依赖调压输出反馈的形式，根据自身调压过程的方式自然建压过程的基础上按一定过冲电压控制目标，进行增加调节基准电压电路，可以在建压过程中动态的变化，在开通调压器调节的同时，让基准电压从很小的电压开始变化到最终设定稳态基准电压，这个过程保证了主发电机的电磁场是从小变到大的形成渐变过程，不会形成很快变化增长过程，降低了建压过程中过冲等不良现象的出现。

Description

一种三相交流发电机控制建压的方法及电路

技术领域

本发明涉及一种三相交流发电机控制建压的方法及电路，属于电机和电气控制技术，涉及电机控制技术。

背景技术

随着航空领域不断的扩展，航空交流发电系统也越来越重要，目前采用三级交流发电机。航空三级交流发电机由永磁发电机、交流励磁机、旋转整流机和主发电机组成(如图1)。永磁发电机整流形成直流提供提供给交流励磁机能量，交流励磁机通过旋转整流机提供给主发电机磁场能量，主发电机输出所需电压和功率，因此保护负载和提高可靠性也越来越重要。航空三级交流发电机建压过程要满足相关标准建压时间，建压瞬态输出电压低于相关标准的过压保护指标。因此建压过程中不能出现瞬态输出电压过冲太大，避免建压有振荡，很快进入稳态过程的变化趋势，可以保护用电设备，提升动态特性的能力。

目前建压过程的形成主要依赖调压输出反馈的形式，根据自身调压过程的方式自然建压，这种建压过程是否良好的建立主要依靠三级交流发电机电磁特性所决定。励磁机产生的励磁电流的大小，控制主发电机的磁场能量大小。励磁电流是永磁机整流形成直流提供，控制方式采用PWM波控制的输出励磁电流。现有方法是基准电压一致保持在稳态输出电压水平，建压起始端，主发电机的电磁场大小能量一致保持在最大输出能力，若电机的励磁能力比较强，容易产生主发电机输出电压过冲，过冲太大时间较长时会出现过压系统保护。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种三相交流发电机控制建压的方法及电路，通过对建压过程的特性分析，采取降低电压比较的基准源，并且按一定规律进行抬升，这样在建压过程中，通过比较输出脉宽波的开关管，将产生短时间关断，降低主发电机的励磁能量供给，从而降低过冲电压，同时因为是在比较前进行规律抬升，不会大幅度降低输出励磁能量，容易实现发电机输出满足建压过程的标准要求。

技术方案

一种三相交流发电机控制建压的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1电压检测：将采集的主发电机的三相交流调节电压进行半波整流和滤波，将调节点POR的三相交流电压变换为脉动直流电压；

步骤2：将脉动直流电压与基准电压进行比较，并转变为脉宽调制波PWM，然后施加到末级功率管上；重复步骤1～步骤2直至调节点POR电压输出由零调节到额定值终止；

所述的基准电压在建压过程的步骤1～步骤2循环过程中，以建压基准调节电路将基准电压从稳态基准设定值直接拉低到零电压，再将基准电压释放到稳态基准设定值。

一种实现所述三相交流发电机控制建压的方法的装置，包括电压检测电路、电压基准电路、电压比较电路、功率输出电路和全波整流电路；其特征在于：在电压基准电路的输入端联接建压基准调节电路；所述建压基准调节电路采用阻容充电电路或斩波电路。

所述阻容充电电路包括二极管V136、电容C134、电容C135、电阻R137、电阻R138、电阻R139和三极管Q1；二极管V136的正极为基准电压的输入端，其输出端连接两个并联的电容C134和电容C135，同时通过电阻R137连接电阻R138和三极管Q1的集电极，电阻R138连接+15伏电源；三极管Q1的射极接地，基极通过电阻R139连接给予信号SOFTUP；建压时给予信号SOFTUP电压为高电平信号，通过电阻R139施加在三极管Q1的基极，三极管Q1导通，基准电压VREF经过二极管V136正端、电容C134、电容C135、电阻R137和三极管Q1被拉到低电位，基准电压VREF开始给电容C134、C135和电阻R137充电，当二极管V136负端充电高于正端时停止充电，完成调压过程。

有益效果

本发明提出的三相交流发电机控制建压的方法及电路，在传统的依赖调压输出反馈的形式，根据自身调压过程的方式自然建压过程的基础上按一定过冲电压控制目标，进行增加调节基准电压电路，可以在建压过程中动态的变化，在开通调压器调节的同时，让基准电压从很小的电压开始变化到最终设定稳态基准电压，这个过程保证了主发电机的电磁场是从小变到大的形成渐变过程，不会形成很快变化增长过程，降低了建压过程中过冲等不良现象的出现。

采用本发明方法，弥补了以往三相交流同步发电机建压的输出电压过冲很大，容易造成过压保护现象。本发明可以在很宽的范围内适应电压建压过程的调节，并且满足建压过程的相关设定目标值和标准。

附图说明

图1：本发明方法的发电机调压控制框图

图2阻容式调节建压基准实施例的电路图：

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本实施例采用阻容形式控制建压过程，基准REF为调压控制提供稳态基准值。当建压时基准电压(VREF)比较高，因此开关管导通时间比较长，因此电压建压过程中过冲电压很高。采用建压基准调节电路(实施例采用阻容方式)：用阻容方式，可以调节电阻R137和电容C135(或C134)的值，改变充放电的长短，从而使基准电压(VREF)用一种稳定的方式上升到稳态输出电压水平目标设定值，从而使主发电机的电磁场大小能量控制在一个渐变增大的过程。

三相交流发电机控制建压的方法的装置，包括电压检测电路、电压基准电路、电压比较电路、功率输出电路和全波整流电路；其特征在于：在电压基准电路的输入端联接建压基准调节电路；所述建压基准调节电路采用阻容充电电路或斩波电路。

所述的建压基准调节电路采用阻容充电方式，可以调节电阻R137和电容C135(或C134)的值，改变充放电的长短，从而使基准电压(VREF)用一种稳定的方式上升到稳态输出电压水平目标设定值，从而使主发电机的电磁场大小能量控制在一个渐变增大的过程。具体电路结构见图2，包括二极管V136、电容C134、电容C135、电阻R137、电阻R138、电阻R139和三极管Q1；二极管V136的正极为基准电压的输入端，其输出端连接两个并联的电容C134和电容C135，同时通过电阻R137连接电阻R138和三极管Q1的集电极，电阻R138连接+15伏电源；三极管Q1的射极接地，基极通过电阻R139连接给予信号SOFTUP；建压时给予信号SOFTUP电压为高电平信号，通过电阻R139施加在三极管Q1的基极，三极管Q1导通，基准电压VREF经过二极管V136正端、电容C134、电容C135、电阻R137和三极管Q1被拉到低电位，基准电压VREF开始给电容C134、C135和电阻R137充电，当二极管V136负端充电高于正端时停止充电，完成调压过程。

图2中电压VREF是精密电压基准源D101经过电阻R106输出一个电压(设定+5V)，此电压VREF是基准电压，基准电压VREF与脉动直流电压进行比较形成脉动宽调制波(PWM)，图2中基准电压VREF的后端二极管V136阳极之后都是建压基准调节电路。

建压基准调节电路(图2)工作原理为：

a)当建压时，调压器要开始工作的同时，给予信号SOFTUP电压为高电平信号，通过电阻R139施加在三极管Q1的基极，三极管Q1导通，基准电压VREF经过二极管V136正端、电容C134、电容C135、电阻R137和三极管Q1拉到低电位(近似为零电位)。基准电压VREF也开始给电容C134、C135和电阻R137充电的过程，当二极管V136负端充电高于正端时停止充电过程。这个阻容充电过程使基准电压VREF用一种稳定的方式上升到稳态输出电压水平设定值(+5V)，从而使主发电机的电磁场大小能量控制在一个渐变增大的过程，避免建压电压过冲现象。控制下拉基准电压VREF的上升速度，可以调节电阻R137、电容C134和电容C135的参数。

b)当没有建压时，调压器不开通工作(或稳态工作)时，给予信号SOFTUP电压为低电平信号通过电阻R139施加到三极管Q1的基极，三极管Q1不能导通，二极管V136负端经过电阻R137和电阻R138，电容C134和电容C135的电路上拉到+15V左右，二极管V136负端电压大于二极管V136正端电压，因此基准电压VREF不会发生变化，因此不会影响调压器正常调节功能。

本实施的方法步骤为：

步骤1：电压检测：由三相交流调节电压经过半波整流电路和滤波输出等环节组成，它将调节点(POR)的三相交流电压变换为脉动直流电压输出。

步骤2：脉动直流电压中含有直流分量，其大小与三相交流电压的平均值成正比，经过电阻分压降低电压，引入到比较器负端。脉动分量的频率是发电机频率的三倍，脉动波形有的为三角波，有的为锯齿波，这与滤波电路的参数有关。

步骤3：电压基准常用精密稳压块，它的输出电压不受环境温度和其它条件的影响，以减小调节器误差。引入到比较器正端。

步骤4：比较器对脉动直流电压和基准电压进行比较，并转变为脉宽调制波(PWM)，输出到功率输出环节，即将电压施加到末级功率管上。

步骤5：发电机励磁机的励磁绕组与功率管是串联的，并在励磁绕组上并接一个二极管，此二极管为续流管。励磁电源由永磁副励磁机输出的交流电经整流后获得。功率管进入到开关状态，输出励磁电流，使主发电机输出三相交流电压。

步骤6：在建压过程中，调节点POR电压输出是从零到额定值变化的过程，调节过程是一直存在的，即步骤1到步骤5循环调节过程。为了降低建压过冲，引入建压基准调节电路，当时调压器开始工作时，关联到基准电压，使基准电压值用一种稳定的方式上升到稳态基准设定值，从而控制了建压过程中的电压过冲的能量，即抑制了电压过冲。

Claims

1.一种三相交流发电机控制建压的方法，其特征在于步骤如下：

2.一种实现权利要求1所述三相交流发电机控制建压的方法的装置，包括电压检测电路、电压基准电路、电压比较电路、功率输出电路和全波整流电路；其特征在于：在电压基准电路的输入端联接建压基准调节电路；所述建压基准调节电路采用阻容充电电路或斩波电路。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述阻容充电电路包括二极管V136、电容C134、电容C135、电阻R137、电阻R138、电阻R139和三极管Q1；二极管V136的正极为基准电压的输入端，其输出端连接两个并联的电容C134和电容C135，同时通过电阻R137连接电阻R138和三极管Q1的集电极，电阻R138连接+15伏电源；三极管Q1的射极接地，基极通过电阻R139连接给予信号SOFTUP；建压时给予信号SOFTUP电压为高电平信号，通过电阻R139施加在三极管Q1的基极，三极管Q1导通，基准电压VREF经过二极管V136正端、电容C134、电容C135、电阻R137和三极管Q1被拉到低电位，基准电压VREF开始给电容C134、C135和电阻R137充电，当二极管V136负端充电高于正端时停止充电，完成调压过程。