CN203608127U - 一种三相交流发电机调压控制的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三相交流发电机调压控制的装置，通过隔离变压器将高电压交流信号信号变成低压交流信号，然后通过有效值电路，将低压交流信号变换成绝对值形式的低压有效值交流信号，然后再采用有源整流电路，将低压有效值交流电压整流成含有一定交流纹波的直流电压信号，接下来提取直流电压信号中的电压纹波并进行放大处理，放大后的纹波和给定信号进行比较，从而实现航空交流发电机电压快速有效的调节。本实用新型实现恶劣负载条件下航空交流发电机电压的快速、有效调节，满足系统的性能指标。

Description

一种三相交流发电机调压控制的装置

技术领域

本发明属于航空电气设计技术，涉及一种三相交流发电机调压控制的装置。 

背景技术

为保护用电负载，目前对三相交流电一般通过峰值限制和均值调压相结合的方式完成调压控制（使用电压采样到的信号和三角波进行比较控制励磁电流），这种方式对于阻性负载的航空电源系统能够较好的完成系统调压功能，但是对于含有大功率电力电子的整流、逆变负载的发电系统，由于电力电子等设备对电网的二次污染，发电机波形容易发生畸变，均值电压调节方式的由于由于电网电压波形发生畸变，均值采样得到的电压难以反映真实电压对负载的实际作用，可靠性和安全性略显不足，而常规有效值调节方式由于有效值响应时间较长，难以满足国军标对发电特性的要求。 

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调压控制的装置，针对航空电力系统电力电子及电力作动负载等非线性负载大量使用条件下，电网波形发生畸变，原有均值、峰值电压调节方式的不足，提出了快速有效值调压的方法，从而实现恶劣负载条件下，从而实现航空交流发电机电压的快速、有效调节，满足系统的性能指标。 

技术方案 

一种三相交流发电机调压控制的装置，包括高相限制调节电路、参考电压的电路、比较电路、逻辑“与”运算电路、功率管、三相全桥整流电路；其特征在于还包括三相交流电压隔离变换电路、有效值采样电路、纹波提取电路和纹波信号放大电路；三相交流电压隔离变换电路的输入端连接发电机三相交流电压信号，将交流发电机定子的 三相交流电压信号变成低压交流信号，三相交流电压隔离变换电路的输出端连接有效值计算电路，有效值计算电路将低压交流信号变换成含有纹波的有效值交流电压信号，有效值电路输出端连接纹波提取电路，纹波提取电路通过本身的RC网络从含有纹波的有效值交流电压信号中提取系统电压调节的纹波信号，纹波提取电路输出端连接纹波信号放大电路，纹波信号放大电路将纹波信号放大，放大的纹波信号输出到比较电路，通过比较电路与参考电压电路进行比较，形成功率管驱动信号的逻辑条件之一，高相限制电路产生逻辑保护信号，形成功率管驱动信号的条件之二，两者通过逻辑电平比较电路进行逻辑“与”运算，形成当前功频段率管的驱动信号，完成发电机电压的调节。 

在纹波提取电路与比较电路之间连接一级纹波信号放大电路。 

有益效果 

本发明提出的一种三相交流发电机调压控制的装置，通过隔离变压器将高电压交流信号信号变成低压交流信号，然后通过有效值电路，将低压交流信号变换成绝对值形式的低压有效值交流信号，然后再采用有源整流电路，将低压有效值交流电压整流成含有一定交流纹波的直流电压信号，接下来提取直流电压信号中的电压纹波并进行放大处理，放大后的纹波和给定信号进行比较，从而实现航空交流发电机电压快速有效的调节。 

本发明采用有效值采样的调压技术，通过隔离变压器将发电机端的高压交流信号变换成低压交流信号，利用有效值计算电路将含有谐波的正弦交流信号变换成有效值的正弦交流信号，在通过三相均值整流的方式变换成含有一定纹波的有效值直流电压信号，通过比较电路完成电压调节，增强系统的可靠性与稳定性。采用该装置主要应用于含有大量电力电子和电机等非线性负载的航空电力系统。本发明实现恶劣负载条件下，从而实现航空交流发电机电压的快速、有效调节，满足系统的性能指标。 

附图说明

图1：现有技术的三相交流发电机调压控制电路； 

图2：本发明提出的三相交流发电机调压控制电路； 

图3：有效值采样电路部原理图； 

图4：纹波提取及比较电路原理图； 

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述： 

一般交流发电机电压调节电路由发电机交流电压敏感信号，三相交流电压半波整流电路，高相限制调节电路，均值电压采样电路，三角波信号发生器和逻辑电平比较信号以及功率管，永磁机提供励磁机电源，交流发电机定子提供电压敏感信号，发电机励磁绕组组成，是将交流电压信号通过半波整流→均值电压采样电路→比较（与基准源参考电路）产生占空比变化的脉冲信号，通过脉冲信号控制功率管的通断，控制励磁绕组的电流，从而控制交流发电机定子侧的电压。 

本发明实施例：首先采用隔离变压器将三相高电压交流信号变成低压交流信号，然后再通过三相有效值计算电路合成含有一定纹波的有效值直流电压信号，再提取直流电压信号中的纹波信号，对纹波信号进行线性放大处理，最后将纹波电压和给定电压信号比较，纹波作用等同于一般比较电路中的三角波，这样就省去常规电路中的三角波比较环节；本发明一方面采用有效值计算，可以有效消除由电力电子器件、非线性负载带来谐波信号。 

图2为本发明提出的三相交流发电机调压控制电路，包括高相限制调节电路、参考电压的电路、比较电路、逻辑“与”运算电路、功率管、三相全桥整流电路；其特征在于还包括三相交流电压隔离变换电路、有效值采样电路、纹波提取电路和纹波信号 放大电路；三相交流电压隔离变换电路替代原有的三相交流电压半波整流电路，接收发电机三相交流电压信号，三相交流电压隔离变换电路的输出依次连接有效值采样电路、纹波提取电路和纹波信号放大电路，纹波提取电路的输出连接比较电路，以有效值采样电路和纹波提取电路替代原有的均值采样电路。 

电路实现见附图3、4，其中图3中隔离变压器T1、T2、T3和R8、R11、R17，从C、C8、C13完成高低电压的隔离与转换，将高压交流电压信号变换成低压交流电压信号，然后通过有效值计算电路U1、U2、U3和相关的阻容器件R7、R12、R13、C4、C5、C6等组成电路将交流电压信号换算成等同于有效值的绝对值交流电压信号，然后再通过N1A、N2A、N3A和V2、V3、V4组成的有源整流电路，将交流电压信号变换含有一定纹波的直流电压信号。 

图4实现纹波信号的提取，放大与比较环节，其功能由C16、R50、R52和C31、R31、R37及运算放大器N2A-1组成纹波信号提取电路，提取直流电压信号中的纹波电压并进行放大，加快有效值调节电路的响应时间，和参考电压信号通过N3A构成的比较电路，形成是否驱动开关管的表决信号之一。 

高相限制电路，通过隔离变压器组成的高相限制电路提取最高相电压和设定值进行比较，和纹波部分驱动信号进行逻辑与运算，驱动功率管，完成励磁电压的调节。 

电路工作过程：交流变频电压调节器由永磁机发出的交流电源通过三相全桥整流电路提供电源，通过控制功率管的导通/截止，控制发电机励磁绕组电流的大小实现对发电机电压的调节，其工作原理如下：交流变频电压调节器采集交流发电机定子的三相交流电压信号，定子三相交流电压通过三相交流电压隔离变换电路变成低压交流信号，低压交流信号在通过有效值电路变换成含有纹波的有效值交流电压信号，纹波电压提取电路通过RC网络提取适合系统电压调节的纹波信号，并将纹波信号进行放大处理，处理后的结果和参考电压电路通过比较电路进行比较，形成功率管驱动信号的 逻辑条件之一，高相限制电路产生逻辑保护信号，形成功率管驱动信号的条件之二，两者在通过逻辑电平比较电路进行逻辑“与”运算，形成当前功频段率管的驱动信号，完成发电机电压的调节。 

采用有效值纹波提取方法进行发电机电压调节的方式，能够实现发电机电压快速有效的调节。 

Claims (2)

1.一种三相交流发电机调压控制装置，包括高相限制调节电路、参考电压的电路、比较电路、逻辑“与”运算电路、功率管、三相全桥整流电路；其特征在于还包括三相交流电压隔离变换电路、有效值计算电路、纹波提取电路和纹波信号放大电路；三相交流电压隔离变换电路的输入端连接发电机三相交流电压信号，将交流发电机定子的三相交流电压信号变成低压交流信号，三相交流电压隔离变换电路的输出端连接有效值计算电路，有效值计算电路将低压交流信号变换成含有纹波的有效值交流电压信号，有效值电路输出端连接纹波提取电路，纹波提取电路通过本身的RC网络从含有纹波的有效值交流电压信号中提取系统电压调节的纹波信号，纹波提取电路输出端连接纹波信号放大电路，纹波信号放大电路将纹波信号放大，放大的纹波信号输出到比较电路，通过比较电路与参考电压电路进行比较，形成功率管驱动信号的逻辑条件之一，高相限制电路产生逻辑保护信号，形成功率管驱动信号的条件之二，两者通过逻辑电平比较电路进行逻辑“与”运算，形成当前功频段率管的驱动信号，完成发电机电压的调节。 

2.根据权利要求1所述三相交流发电机调压控制装置，其特征在于：在纹波提取电路与比较电路之间连接一级纹波信号放大电路。 

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