CN111181454A - 一种宽输出范围的变频交流发电机控制器电源电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种宽输出范围的变频交流发电机控制器电源电路，包括变频交流发电机中的永磁机、稳压变压器、三相全波整流电路、稳压电路、外部+28V电源和DC/DC开关电源；永磁机具有短路能力，可短路状态下工作，当变频交流发电机加载后输出电压会下降；永磁机输出的三相变频交流电输入稳压变压器，经稳压变压器变压输出的幅值限定的三相交流电再经过三相全波整流电路后输出幅值一定的直流电，该直流电经过稳压电路后分成两路，一路输出稳定的+28V直流电输出，另一路+28V直流电再经过DC/DC开关电源，变换成控制器需要的±15V、±5V直流电源输出。本发明提供的稳压变压器解决方案，采用稳压变压器和全波整流的电路构型即可输出+28V工作电源，降低了发电机控制器电源的复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及控制器电源电路技术领域，具体为一种宽输出范围的变频交流发电机控制器电源电路
背景技术
目前，在变频交流发电系统下，变频交流发电机由发动机直接驱动，其输出频率变化范围与发动机的转速变化范围一致。变频交流发电机的永磁机输出电压变化范围与转速变化范围一致，呈正比关系，主要用来为发电机控制器内电源电路提供输入电源。
基本电路框图如图1所示，变频交流发电机的永磁机A向发电机控制器提供三相变频交流电，永磁机A输出的三相交流电的频率、电压幅值随发电机转速变化而变化，再经过控制器内部的三相全波整流电路B、DC/DC开关电源C、DC/DC开关电源D变换成+28V、±15V、±5V后为控制器提供工作电源，频率敏感电路E采集频率信号送给控制器的接口电路，由接口电路将频率信号转换为转速信号，控制器完成调压、监测、保护功能。
新的系统设计要求交流发电机转速在15％～115％时，控制器应能不依赖外部+28电源F，而只由永磁机A独立供电工作，12％～15％转速时，由外部+28电源F与永磁机A共同向控制器供电。因此发电机控制器的电源电路应能在交流发电机转速12％～115％范围内正常工作，为控制器提供+28V工作电压，而永磁机输出电压变化范围与转速成正比关系，永磁机输出电压最低值与最高值之比达到约
倍，造成DC/DC开关电源C的设计困难。
现有电源方案可解决变频交流系统在一定的宽转速变化范围下的永磁机A输出电压通过三相全桥整流B、DC/DC开关电源C、DC/DC开关电源D为交流发电机控制器提供+28V、±15V、±5V工作电压，但该方案存在不足之处如下：
1、系统要求交流发电机转速在宽范围内，控制器应能依靠永磁机提供的三相变频交流电，产生控制器需要的工作电压，但当电机转速超出一定范围，即永磁机输出电压最低值与最高值之比达到约4倍以上时，会导致DC/DC开关电源C的设计困难，因为DC/DC开关电源C通常采用脉宽调制方式，受限于脉宽调制的占空比范围，当永磁机输出电压最低值与最高值之比较大时，即使达到脉宽调制的最小占空比也无法实现电源输出在预先设计范围；
2、发电机控制器所需要采样的转速信号，需外加频率采样电路才可获取；
3、DC/DC开关电源一般包括主功率变换、调制、采样反馈等环节，采用的器件种类多，而目前方案中发电机控制器内部采用两级DC/DC开关电源，增加了电源电路的复杂度，降低了可靠性。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种宽输出范围的变频交流发电机控制器电源电路，包括变频交流发电机中的永磁机(1)、稳压变压器(2)、三相全波整流电路(3)、稳压电路(4)、外部+28V电源(5)和DC/DC开关电源(6)；
所述永磁机(1)具有短路能力，可短路状态下工作，当变频交流发电机加载后输出电压会下降，负载越大，电压值越低；
所述永磁机(1)输出的三相变频交流电输入至稳压变压器(2)，经稳压变压器(2)变压输出的幅值限定的三相交流电再经过三相全波整流电路(3)后输出幅值一定的直流电，该直流电经过稳压电路(4)后分成两路，一路输出稳定的+28V直流电输出，另一路+28V直流电再经过DC/DC开关电源(6)，变换成控制器需要的±15V、±5V直流电源输出；外部+28V电源(5)接在稳压电路(4)输出端；稳压变压器(2)副边增加频率敏感绕组，频率敏感绕组输出幅值一定的正弦交流信号，作为发电机的转速信号输出。
进一步的，当永磁机(1)输出电压未超过稳压变压器(2)的自饱和电压点时，稳压变压器(2)具有高阻抗，其副边绕组输出电压与原边绕组电压成比例关系；当永磁机(1)输出电压超过稳压变压器(2)的自饱和电压点时，稳压变压器(2)饱和以后变为低阻抗通路；当永磁机(1)输出电压再升高时，稳压变压器(2)次级绕组铁芯中磁通不再增加，绕组的感应电动势不按匝比上升，输出电压保持稳定。
有益效果
本发明具有以下优点：
1、本发明提供的稳压变压器副边绕制有辅助的频率敏感绕组，输出与发电机转速成比例关系的交流信号，经后级电路转换为交流发电机的转速信号，节省了频率敏感电路。
2、本发明提供的稳压变压器解决方案，采用稳压变压器和全波整流的电路构型即可输出+28V工作电源，可替代目前发电机控制器用全波整流电路和开关电源输出+28V的电路构型，降低了发电机控制器电源的复杂度。
3、由于航空变频交流发电机的永磁机输出电压幅值一般较高，若按图1所示，其三相全波整流电路B、开关电源C的器件应具有较高的耐压，导致器件的内阻较大，工作时其损耗较大。而本发明采用图2所示的稳压变压器2副边输出电压幅值被设定在较低的电压范围内，保证经过全波整流电路3后的电压范围在+28V范围内，因此整流管的耐压值较低，其内阻较小，工作时损耗较小，整流管易于选型。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：现有变频交流发电系统的发电机控制器内电源构型图；
图2：本发明提出的变频交流发电系统的发电机控制器内电源构型图。
具体实施方式
下面结合附图2详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
附图2中简要描述了宽输出范围的变频交流发电机及其控制器电源电路。变频交流发电机中的永磁机1具有短路能力，可短路状态下长期工作，电机加负载后输出电压会下降，负载越大，电压值越低，这里永磁机带载后输出电压下降值根据项目具体需求，由设计保证，永磁机1输出的三相变频交流电输入至发电机控制器电源电路的稳压变压器2，经稳压变压器2变压输出的幅值限定的三相交流电，再经过三相全波整流电路3后输出幅值一定的直流电，该直流电经过稳压电路4后分成两路，一路输出稳定的+28V直流电输出，另一路+28V直流电再经过DC/DC开关电源6，变换成控制器需要的±15V、±5V直流电源输出。
外部+28V电源5接在稳压电路4输出端，可在故障时作为补充电源提供+28V、±15V、±5V直流电源。
图2中稳压变压器2的副边绕制频率敏感绕组，输出与发电机转速呈一定比例关系的交流信号，该频率敏感绕组的输出电压范围限制在预先设计的电压幅值内，减少了额外的频率敏感电路。
当图2中永磁机1输出变压变频的三相交流电，电压幅值与频率呈正比关系，随着转速升高(频率增大)电压幅值也成正比升高。接入稳压变压器2后，当永磁机1输出电压未超过稳压变压器2的自饱和电压点时，稳压变压器2具有高阻抗，其副边绕组输出电压与原边绕组电压成比例关系：N1:N2＝n；永磁机1输出电压超过稳压变压器2的自饱和电压点时，稳压变压器2饱和以后变为低阻抗通路，防止电容C1、C2、C3两端的电压进一步上升，这个限制作用产生了一个具有相当平顶特征的电压波形；当永磁机1输出电压再升高时，次级绕组铁芯中磁通不再增加，绕组的感应电动势不再按匝比上升，输出电压保持稳定。
本实施例中提供的宽输出范围的变频交流发电机及其控制器电源电路，采用稳压变压器2经全波整流3后，再经过稳压电路4，即可输出+28V工作电源，与图1相比减少了一级DC/DC开关电源，降低了发电机控制器电源电路的复杂度。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (2)
1.一种宽输出范围的变频交流发电机控制器电源电路，其特征在于：包括变频交流发电机中的永磁机(1)、稳压变压器(2)、三相全波整流电路(3)、稳压电路(4)、外部+28V电源(5)和DC/DC开关电源(6)；
所述永磁机(1)具有短路能力，可短路状态下工作，当变频交流发电机加载后输出电压会下降，负载越大，电压值越低；
所述永磁机(1)输出的三相变频交流电输入至稳压变压器(2)，经稳压变压器(2)变压输出的幅值限定的三相交流电再经过三相全波整流电路(3)后输出幅值一定的直流电，该直流电经过稳压电路(4)后分成两路，一路输出稳定的+28V直流电输出，另一路+28V直流电再经过DC/DC开关电源(6)，变换成控制器需要的±15V、±5V直流电源输出；外部+28V电源(5)接在稳压电路(4)输出端；稳压变压器(2)副边增加频率敏感绕组，频率敏感绕组输出幅值一定的正弦交流信号，作为发电机的转速信号输出。
2.根据权利要求1所述一种宽输出范围的变频交流发电机控制器电源电路，其特征在于：当永磁机(1)输出电压未超过稳压变压器(2)的自饱和电压点时，稳压变压器(2)具有高阻抗，其副边绕组输出电压与原边绕组电压成比例关系；当永磁机(1)输出电压超过稳压变压器(2)的自饱和电压点时，稳压变压器(2)饱和以后变为低阻抗通路；当永磁机(1)输出电压再升高时，稳压变压器(2)次级绕组铁芯中磁通不再增加，绕组的感应电动势不按匝比上升，输出电压保持稳定。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030085691A1 (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-08 | Yuan Yao | Control system for regulating exciter power for a brushless synchronous generator |
| CN107211575B (zh) * | 2005-01-18 | 2006-04-26 | 中国人民解放军空军装备研究院装备总体论证研究所 | 飞机低压直流电源系统 |
| CN202150808U (zh) * | 2011-07-11 | 2012-02-22 | 常州格力博工具有限公司 | 一种数码发电机及数码发电机的整流控制电路 |
| CN103384121A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-11-06 | 苏州倍加福防爆电气有限公司 | 一种磁饱和本安电源 |
| US20160144974A1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-05-26 | The Boeing Company | Regulated Transformer Rectifier Unit for Aircraft Systems |
| US20190097558A1 (en) * | 2017-09-22 | 2019-03-28 | Hamilton Sandstrand Corporation | Voltage regulation of permanent magnet generator with extended speed range |
| CN110470857A (zh) * | 2019-09-08 | 2019-11-19 | 陕西航空电气有限责任公司 | 一种适用于航空电源系统发电机的转速检测方法 |
-
2019
- 2019-12-05 CN CN201911236544.7A patent/CN111181454A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030085691A1 (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-08 | Yuan Yao | Control system for regulating exciter power for a brushless synchronous generator |
| CN107211575B (zh) * | 2005-01-18 | 2006-04-26 | 中国人民解放军空军装备研究院装备总体论证研究所 | 飞机低压直流电源系统 |
| CN202150808U (zh) * | 2011-07-11 | 2012-02-22 | 常州格力博工具有限公司 | 一种数码发电机及数码发电机的整流控制电路 |
| CN103384121A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-11-06 | 苏州倍加福防爆电气有限公司 | 一种磁饱和本安电源 |
| US20160144974A1 (en) * | 2014-11-25 | 2016-05-26 | The Boeing Company | Regulated Transformer Rectifier Unit for Aircraft Systems |
| US20190097558A1 (en) * | 2017-09-22 | 2019-03-28 | Hamilton Sandstrand Corporation | Voltage regulation of permanent magnet generator with extended speed range |
| CN110470857A (zh) * | 2019-09-08 | 2019-11-19 | 陕西航空电气有限责任公司 | 一种适用于航空电源系统发电机的转速检测方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Y. DU ET AL.: "Power Converter Schemes for Small Scale Wind Energy Conversion Systems - Review, a Systematic Classification Based on Isolation Transformer and Generator Side Rectifier", 《2016 SECOND INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTATIONAL INTELLIGENCE & COMMUNICATION TECHNOLOGY (CICT)》 * |
| 卢铁军等: "基于交错并联BUCK电路的车载永磁发电系统设计", 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 * |
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