CN103296953B - 自动电压调节器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动电压调节器，包括给定信号、测量反馈环节、PID环节、同步信号拾取、移相触发环节和可控硅分流环节，所述同步信号拾取采用反逻辑控制同步信号拾取电路，所述移相触发环节采用变锯齿波、宽脉冲触发电路。该自动电压调节器，结构紧凑、可靠性高，适用于有刷和无刷相复励发电机，实现了有刷和无刷相复励自动电压调节器的统一，标准化程度高。

Description

自动电压调节器

技术领域

本发明涉及一种电压调节器，尤其涉及一种适用于各类有刷和无刷相复励发电机的自动电压调节器。

背景技术

现有技术中有刷相复励电机所配的自动电压调节器，同步信号拾取采用正逻辑控制方式。发电机励磁电压直接加在调节器大功率器件的两端，大功率器件在工作时会产生尖峰电压，尖峰电压的能量通过大功率器件释放，使大功率器件额外发热。该自动电压调节器本身工作电源功耗较大，在高工作电压下长期使用易疲劳损坏。主回路虽采用可控硅控制，但是集成电路少，自动电压调节器元器件分散性大，适配性差，成本较高。

现有技术中的无刷相复励电机所配的自动电压调节器，主回路采用IGBT(1000V/60A)随机分流方式。IGBT关断时，由于回路漏抗较大，IGBT两端将产生较高的正向尖峰电压。为了吸收此尖峰电压需在发电机本体安装较大容量的吸收电容。正常工况下，尖峰吸收电路能保证IGBT工作在安全工作区，但吸收电路储存能量需在IGBT导通时释放，使IGBT额外发热。非正常工况时(短路、逆功等)，电流互感器的增副作用，会使IGBT两端产生的正向尖峰电压大大增加，吸收电路储存能量也大大增加。如尖峰电压超过IGBT的承受值，会使IGBT击穿；过大的释放能量，会使IGBT疲劳或直接热击穿；同时发电机励磁源电压存在30V左右的反向电压(毛刺)，可能造成IGBT门极反向电压击穿。由于以上原因，造成产品返修率较高，可靠性较差。

发明内容

本发明的目的在于为有刷和无刷相复励发电机提供一种结构紧凑、可靠性高、通用性强的自动电压调节器。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，

一种自动电压调节器，包括由给定信号、测量反馈环节、PID环节、同步信号拾取、移相触发环节和可控硅分流环节形成的闭环系统；给定信号输出和测量反馈环节输出，共同输入到PID环节；发电机励磁电源输出，输入到同步信号拾取；同步信号拾取输出和PID环节输出，共同输入到移相触发环节；移相触发环节输出和发电机励磁电源输出，共同输入到可控硅分流环节；可控硅分流环节输出，输入到发电机；发电机输出，输入到测量反馈环节；所述同步信号拾取采用反逻辑控制同步信号拾取电路，所述移相触发环节采用变锯齿波、宽脉冲触发电路。

所述反逻辑控制同步信号拾取电路，包括第一二极管，所述第一二极管的阴极与发电机励磁电源相连接，所述第一二极管的阳极分别与第一电阻的一端和第二二极管的阳极相连接；所述第二二极管的阴极与稳压二极管的阴极相连接，所述稳压二极管的阳极与三极管的基极相连接；所述三极管的集电极分别与第二电阻的一端、第三电阻的一端和第一电容的一端相连接，所述第三电阻的另一端与反相器的1脚相连接；所述第一电阻的另一端、所述第二电阻的另一端和所述反相器的14脚分别与VCC直流电源相连接；所述反相器的2脚与第三二极管的阳极相连接，所述第三二极管的阴极分别与所述反相器的5脚、第四电阻的一端和第二电容的一端相连接；所述三极管的发射极、所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端、所述第四电阻的另一端和所述反相器的7脚分别接电源地GND；所述反相器的6脚与9脚相连接。

所述变锯齿波、宽脉冲触发电路，包括第五二极管，所述第五二极管的阴极与所述反相器的8脚相连接；所述PID环节的输出端与第五电阻的一端相连接，所述第五电阻的另一端与第四二极管的阳极相连接，所述第四二极管的阴极分别与第三电容的一端、第六电阻的一端、所述第五二极管的阳极和所述反相器的13脚相连接；所述第三电容的另一端接电源地GND，所述第六电阻的另一端与VCC直流电源相连接；所述反相器的11脚与12脚相连接，所述反相器的10脚与第七电阻的一端相连接，所述第七电阻的另一端分别与可控硅的门极和第八电阻的一端相连接；所述可控硅的阳极与所述反相器的6脚相连接，所述可控硅的阴极输出接入到所述可控硅分流环节；所述第八电阻的另一端接电源地GND。

本发明提供的自动电压调节器，结构紧凑、可靠性高，适用于有刷和无刷相复励发电机，实现了有刷和无刷相复励自动电压调节器的统一，标准化程度高。

本发明提供的自动电压调节器，采用集成电路控制，与常规的有刷相复励电机的自动电压调节器相比，减少了外围器件，使整体结构紧凑。同步信号拾取采用反逻辑控制，隔离高压信号，除可控硅外，无大功率发热器件，移相触发环节紧凑可靠；主回路采用可控硅控制，可控硅过零关断，不会引起关断过电压，即使有回路漏抗产生的反压，可控硅能够承受反压的特性也避免了常规自动电压调节器主控元件击穿的现象，因此大大提高了可靠性，而且大幅降低了产品成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的工作原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种自动电压调节器，包括给定信号、测量反馈环节、PID环节、同步信号拾取、移相触发环节和可控硅分流环节，同步信号拾取采用反逻辑控制同步信号拾取电路，移相触发环节采用变锯齿波、宽脉冲触发电路。

自动电压调节器的工作原理如图2所示，自动电压调节器采用闭环系统。其中测量反馈信号引自发电机输出，与调节器给定信号比较后，所得误差值经过PID环节输出。同步信号拾取引自发电机励磁电源，同步信号输出和PID环节输出共同输入移相触发环节。可控硅电流引自发电机励磁电源，移相触发环节控制可控硅分流环节。可控硅分流环节通过改变励磁电流大小，控制发电机输出。发电机输出影响测量反馈，形成闭环系统。从而达到维持发电机端电压基本不变的目的。

同步信号拾取的反逻辑控制同步信号拾取电路，输入信号来自发电机励磁电源，输出信号是调节器同步信号。

反逻辑控制同步信号拾取电路，包括第一二极管D1，第一二极管D1的阴极与发电机励磁电源相连接，第一二极管D1的阳极分别与第一电阻R1的一端和第二二极管D2的阳极相连接；第二二极管D2的阴极与稳压二极管Z1的阴极相连接，稳压二极管Z1的阳极与三极管V1的基极相连接；三极管V1的集电极分别与第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端和第一电容C1的一端相连接，第三电阻R3的另一端与反相器N1的1脚相连接；第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的另一端和反相器N1的14脚分别与+12V的VCC直流电源相连接；反相器N1的2脚与第三二极管D3的阳极相连接，第三二极管D3的阴极分别与反相器N1的5脚、第四电阻R4的一端和第二电容C2的一端相连接；三极管V1的发射极、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第四电阻R4的另一端和反相器N1的7脚分别接电源地GND；反相器N1的6脚与9脚相连接。其中，反相器N1是型号为CD40106BCN六反相器，三极管V1是型号为2SC1815的三极管。

移相触发环节的变锯齿波、宽脉冲触发电路，输入信号来自调节器PID环节输入的电压信号和反逻辑控制同步信号拾取电路的输出信号，输出信号是可控硅分流环节的控制信号。

变锯齿波、宽脉冲触发电路，包括第五二极管D5，第五二极管D5的阴极与反相器N1的8脚相连接；PID环节的输出端与第五电阻R5的一端相连接，第五电阻R5的另一端与第四二极管D4的阳极相连接，第四二极管D4的阴极分别与第三电容C3的一端、第六电阻R6的一端、第五二极管D5的阳极和反相器N1的13脚相连接；第三容C3的另一端接电源地GND，第六电阻R6的另一端与+12V的VCC直流电源相连接；反相器N1的11脚与12脚相连接，反相器N1的10脚与第七电阻R7的一端相连接，第七电阻R7的另一端分别与可控硅V2的门极和第八电阻R8的一端相连接；可控硅V2的阳极与反相器N1的6脚相连接，可控硅V2的阴极输出接入到可控硅分流环节；第八电阻R8的另一端接电源地GND。其中，可控硅V2是型号为2N5061G的可控硅。

本发明提供的自动电压调节器，采用的反逻辑控制同步信号拾取采用电路，不仅适用于相复励电机，而且可以用于无刷发电机、谐波发电机的同步信号拾取，对于今后开发各类自动电压调节器都可以借鉴该电路；该电路还可以结合其他电路广泛用于同步信号拾取，对其它行业的同步信号拾取提供一种新的思路。采用的变锯齿波、宽脉冲触发电路，实用可靠。不仅适用于各种自动电压调节器的主控元件可控硅的可靠触发，而且可广泛用于其他电路可控硅的触发环节。

自动电压调节器已经替代老自动电压调节器全面投放市场近两年，已生产2000多台，用户反馈该自动电压调节器性能安全可靠。伴随新技术的应用，自动电压调节器的元器件成本也比原有自动电压调节器降低一半以上，为企业节约了成本，创造了良好的经济效益。

Claims (3)

1.一种自动电压调节器，包括由给定信号、测量反馈环节、PID环节、同步信号拾取、移相触发环节和可控硅分流环节形成的闭环系统；给定信号输出和测量反馈环节输出，共同输入到PID环节；发电机励磁电源输出，输入到同步信号拾取；同步信号拾取输出和PID环节输出，共同输入到移相触发环节；移相触发环节输出和发电机励磁电源输出，共同输入到可控硅分流环节；可控硅分流环节输出，输入到发电机；发电机输出，输入到测量反馈环节，其特征在于：所述同步信号拾取采用反逻辑控制同步信号拾取电路，所述移相触发环节采用变锯齿波、宽脉冲触发电路。

2.根据权利要求1所述自动电压调节器，其特征在于：所述反逻辑控制同步信号拾取电路，包括第一二极管（D1），所述第一二极管（D1）的阴极与发电机励磁电源相连接，所述第一二极管（D1）的阳极分别与第一电阻（R1）的一端和第二二极管（D2）的阳极相连接；所述第二二极管（D2）的阴极与稳压二极管（Z1）的阴极相连接，所述稳压二极管（Z1）的阳极与三极管（V1）的基极相连接；所述三极管（V1）的集电极分别与第二电阻（R2）的一端、第三电阻（R3）的一端和第一电容（C1）的一端相连接，所述第三电阻（R3）的另一端与反相器（N1）的1脚相连接；所述第一电阻（R1）的另一端、所述第二电阻（R2）的另一端和所述反相器（N1）的14脚分别与VCC直流电源相连接；所述反相器（N1）的2脚与第三二极管（D3）的阳极相连接，所述第三二极管（D3）的阴极分别与所述反相器（N1）的5脚、第四电阻（R4）的一端和第二电容（C2）的一端相连接；所述三极管（V1）的发射极、所述第一电容（C1）的另一端、所述第二电容（C2）的另一端、所述第四电阻（R4）的另一端和所述反相器（N1）的7脚分别接电源地GND；所述反相器（N1）的6脚与9脚相连接。

3.根据权利要求1所述自动电压调节器，其特征在于：所述变锯齿波、宽脉冲触发电路，包括第五二极管（D5），所述第五二极管（D5）的阴极与反相器（N1）的8脚相连接；所述PID环节的输出端与第五电阻（R5）的一端相连接，所述第五电阻（R5）的另一端与第四二极管（D4）的阳极相连接，所述第四二极管（D4）的阴极分别与第三电容（C3）的一端、第六电阻（R6）的一端、所述第五二极管（D5）的阳极和所述反相器（N1）的13脚相连接；所述第三电容（C3）的另一端接电源地GND，所述第六电阻（R6）的另一端与VCC直流电源相连接；所述反相器（N1）的11脚与12脚相连接，所述反相器（N1）的10脚与第七电阻（R7）的一端相连接，所述第七电阻（R7）的另一端分别与可控硅（V2）的门极和第八电阻（R8）的一端相连接；所述可控硅（V2）的阳极与所述反相器（N1）的6脚相连接，所述可控硅（V2）的阴极输出接入到所述可控硅分流环节；所述第八电阻（R8）的另一端接电源地GND。