CN206865390U - 一种基于h桥结构的发电机励磁系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于H桥结构的发电机励磁系统，包括IGBT管Q1，IGBT管Q1基极连接电容一端、二极管D1正极、IGBT管Q2基极和IGBT管Q2发射极，IGBT管Q1发射极连接二极管D1负极、二极管D2正极、IGBT管Q2集电极和发电机转子L两端，IGBT管Q1集电极连接二极管D2负极和电容另一端，电容两端连接输入电源；控制器连接IGBT管Q1基极、IGBT管Q2基极、发电机转子L及发电机G。本实用新型提供的装置克服了现有技术的不足，可方便地实现电路两象限运行，并且具有良好的响应速度和控制性能，提高了整个系统的动态响应性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于H桥结构的发电机励磁系统，属于机电控制技术领域。
背景技术
传统的大型发电机励磁系统主要是以可控硅相控整流技术为主，也存在部分三机励磁系统和小机组使用IGBT斩波电路，但这种斩波多采用buck电路来实现，buck电路存在的问题是：只能运行在第一象限，在系统波动时，响应速度比较缓慢。
因此，如何实现发电机励磁系统电路的两象限运行，提高系统的动态响应性能，是本领域技术人员致力于解决的难题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是如何实现发电机励磁系统电路的两象限运行，提高系统的动态响应性能。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种基于H桥结构的发电机励磁系统，其特征在于：包括IGBT管Q1，IGBT管Q1基极连接电容一端、二极管D1正极、IGBT管Q2基极和IGBT管Q2发射极，IGBT管Q1发射极连接二极管D1负极、二极管D2正极、IGBT管Q2集电极和发电机转子L两端，IGBT管Q1集电极连接二极管D2负极和电容另一端，电容两端连接输入电源；控制器连接IGBT管Q1基极、IGBT管Q2基极、发电机转子L及发电机G。
优选地，所述IGBT管Q1的集电极和发射极分别连接一二极管的负极和正极。
优选地，所述IGBT管Q2的集电极和发射极分别连接一二极管的负极和正极。
优选地，所述控制器包括CPU，CPU连接转子电流采集表、发电机电压采集表、PID调节器，PID调节器连接PWM发生器，PWM发生器连接所述IGBT管Q1和IGBT管Q2。
更优选地，所述转子电流采集表连接发电机转子L。
更优选地，所述发电机电压采集表连接发电机G。
更优选地，所述PWM发生器经过驱动芯片连接所述IGBT管Q1和IGBT管Q2。
本实用新型提供的基于H桥结构的发电机励磁系统使用时，当控制器发出脉冲时，PWM1和PWM2开始载波，PWM1和PWM2为高电平时，IGBT管Q1、IGBT管Q2导通，加在转子上的励磁Uf为正，转子电流If增加，如图1所示回路①；PWM1和PWM2为低电平时，IGBT管Q1、IGBT管Q2截止，电流经二极管D1、转子L、二极管D2流回直流母线，励磁电压Uf为负，转子电流If降低，如图1所示回路②，以上就构成了此类拓扑的两象限工作原理。
本实用新型提供的装置克服了现有技术的不足，可方便地实现电路两象限运行，并且具有良好的响应速度和控制性能，提高了整个系统的动态响应性能。
附图说明
图1为本实施例提供的基于H桥结构的发电机励磁系统原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1为本实施例提供的基于H桥结构的发电机励磁系统原理图，所述的基于H桥结构的发电机励磁系统中，输入为直流电B或者交流电AC，开关器件Q1、Q2采用高频的IGBT器件，图1中，D1、D2为钳位的续流二极管，L表示发电机转子。
IGBT管Q1基极连接电容一端、二极管D1正极、IGBT管Q2基极和IGBT管Q2发射极，IGBT管Q1发射极连接二极管D1负极、二极管D2正极、IGBT管Q2集电极和发电机转子L两端，IGBT管Q1集电极连接二极管D2负极和电容另一端，电容两端连接输入电源。控制器连接IGBT管Q1基极、IGBT管Q2基极、发电机转子L及发电机G。
IGBT管Q1的集电极和发射极分别连接一二极管的负极和正极，IGBT管Q2的集电极和发射极分别连接另一二极管的负极和正极，使得IGBT管Q1、IGBT管Q2具有短路保护功能。
本实施例提供的基于H桥结构的发电机励磁系统的输入电源经过二极管整流后整成直流，开关器件采用高频器件IGBT，由控制器发出高频PWM脉冲控制输出的电流，同时增加两个续流二极管。
当控制器发出脉冲时，PWM1和PWM2开始载波，PWM1和PWM2为高电平时，IGBT管Q1、IGBT管Q2导通，加在转子上的励磁Uf为正，转子电流If增加，如图1所示回路①；PWM1和PWM2为低电平时，IGBT管Q1、IGBT管Q2截止，电流经二极管D1、转子L、二极管D2流回直流母线，励磁电压Uf为负，转子电流If降低，如图1所示回路②，以上就构成了此类拓扑的两象限工作原理。
具体调节过程：控制器采集发电机G输出电压Ug和转子电流If，得到有效值后与实际值的相减，得到一个偏差，并送入PID调节器，PID调节器输出控制值Uc，送入PWM发生器，产生脉冲信号PWM1和PWM2，经驱动芯片后分别送入IGBT管Q1和IGBT管Q2，实现整个系统的控制。
本实施例提供的基于H桥结构的发电机励磁系统在具有良好的调节性能的同时，还设计了可靠的限制和保护功能。限制器包括转子电流限制及保护、定子电流限制、V/Hz限制及保护、低励限制及保护等。另外，系统中的开关器件IGBT的自带短路保护功能，可防止IGBT短路损坏。
Claims (7)
1.一种基于H桥结构的发电机励磁系统，其特征在于：包括IGBT管Q1，IGBT管Q1基极连接电容一端、二极管D1正极、IGBT管Q2基极和IGBT管Q2发射极，IGBT管Q1发射极连接二极管D1负极、二极管D2正极、IGBT管Q2集电极和发电机转子L两端，IGBT管Q1集电极连接二极管D2负极和电容另一端，电容两端连接输入电源；控制器连接IGBT管Q1基极、IGBT管Q2基极、发电机转子L及发电机G。
2.如权利要求1所述的一种基于H桥结构的发电机励磁系统，其特征在于：所述IGBT管Q1的集电极和发射极分别连接一二极管的负极和正极。
3.如权利要求1或2所述的一种基于H桥结构的发电机励磁系统，其特征在于：所述IGBT管Q2的集电极和发射极分别连接一二极管的负极和正极。
4.如权利要求1所述的一种基于H桥结构的发电机励磁系统，其特征在于：所述控制器包括CPU，CPU连接转子电流采集表、发电机电压采集表、PID调节器，PID调节器连接PWM发生器，PWM发生器连接所述IGBT管Q1和IGBT管Q2。
5.如权利要求4所述的一种基于H桥结构的发电机励磁系统，其特征在于：所述转子电流采集表连接发电机转子L。
6.如权利要求4所述的一种基于H桥结构的发电机励磁系统，其特征在于：所述发电机电压采集表连接发电机G。
7.如权利要求4所述的一种基于H桥结构的发电机励磁系统，其特征在于：所述PWM发生器经过驱动芯片连接所述IGBT管Q1和IGBT管Q2。
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