專利名稱：無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)功率因素自控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)功率因素自控儀
所屬技術(shù)領(lǐng)域-
本實(shí)用新型涉及一種無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)功率因素自控儀。
技術(shù)背景-
現(xiàn)有的功率因素自控儀為微機(jī)控制，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，不適應(yīng)現(xiàn)階段農(nóng)村小 水電的無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的推廣和維護(hù)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種能在并網(wǎng)運(yùn)行中無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)功率因數(shù)自動(dòng)控制 的無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)功率因素自控儀。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述的無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)功率因素自控儀，其結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)為包括1)功率因數(shù)設(shè)定電路，它包括精密穩(wěn)壓集成電路、電位器和周邊元件電阻、電 容構(gòu)成，通過電位器調(diào)節(jié)設(shè)定功率因素的電壓；2)采樣電路，包括功率因數(shù)表，表頭兩 端引兩條線作為取樣電壓；3)同相電壓比較器電路，包括雙運(yùn)算放大器和周邊元件電阻 組成；4)積分'濾波電路，包括濾波電容和電阻構(gòu)成；5)同步電壓電路，包括二極管整流 電路和穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓管和電阻組成，獲得同步電壓；6)同步基底電壓電 路，包括另 -電位器及周邊元件電容、電阻構(gòu)成，通過另一電位器獲得基底電壓；7)馳 張振蕩電路，包括三極管和雙基極二極管及周邊元件電容、電阻構(gòu)成；8)可控整流電路, 包括可控硅、電源變壓器構(gòu)成；功率因數(shù)設(shè)定電路獲得的設(shè)定功率因素的電壓以及采樣電 路獲得的取樣電壓分別輸入到同相電壓比較器電路的比較輸入端進(jìn)行比較獲得變化的脈 沖電壓，經(jīng)積分濾波電路濾波獲得功率因數(shù)變化的電壓，當(dāng)此電壓與通過另-電位器獲得 的基底電壓疊加合成總的控制電壓后，對(duì)馳張振蕩電路進(jìn)行控制，馳張振蕩電路改變可控 硅的導(dǎo)通角，觸發(fā)可控整流電路產(chǎn)生控制電壓，此控制電壓與發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁 電壓相加形成總勵(lì)磁電壓，控制發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)為標(biāo)定值。
本實(shí)用新型具有優(yōu)點(diǎn)為本實(shí)用新型控制電路為低電壓微功耗，因此實(shí)際運(yùn)行中可靠 性極高，難于損壞。元件普通、造價(jià)低廉、便于維護(hù)，使用、調(diào)整簡(jiǎn)單。電機(jī)廠家由于降 低了生產(chǎn)成本，增加了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，易于采用和推廣；發(fā)電機(jī)的使用者容易接受。不受 網(wǎng)絡(luò)影響，抗干擾性能良好。對(duì)于500千瓦以下的無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，其交流勵(lì)磁機(jī)的定子 磁極電流均小，實(shí)踐運(yùn)行中本實(shí)用新型的控制電路能控制得很好。在一般有刷可控勵(lì)磁中， 只要把B-C點(diǎn)的電壓與手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的電位上的電壓疊加即可。


圖1為本實(shí)用新型的電路框圖。
圖2為本實(shí)用新型的的電路原理圖。
圖中電位器Wl,功率因數(shù)表l,同相電壓比較器電路2，積分濾波電路3，另一電 位器W2，馳張振蕩電路4，可控整流電路5，原發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)勵(lì)磁機(jī)6。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明-在自動(dòng)化不斷完善的今天，無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)以其得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)被社會(huì)廣泛采用。機(jī)
器的勵(lì)磁調(diào)整都是調(diào)節(jié)交流勵(lì)磁機(jī)定子磁極的電流強(qiáng)度來完成的，由于交流勵(lì)磁機(jī)定子磁
極線圏的功率均不大，電壓、電流都較低，這為自動(dòng)化調(diào)節(jié)創(chuàng)造了良好條件。
我設(shè)計(jì)了一個(gè)電路，成功了解決了并網(wǎng)運(yùn)行中無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)功率因數(shù)的自動(dòng)控制，
在實(shí)際運(yùn)行中效果很好。該裝置引伸則可為一切經(jīng)可控硅整流得到勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)(有
刷)，實(shí)現(xiàn)功率因素自控制。
在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行后，必須根據(jù)有功的多少隨時(shí)調(diào)整功率因數(shù)，使之符合電網(wǎng)的要求， 我為無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)裝置，使能隨發(fā)電機(jī)出力的大小自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁電流， 從而實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的定額及時(shí)控制。
設(shè)計(jì)思路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極電壓由二部分組成， 一部分是原來的勵(lì)磁機(jī)提供的電壓， 即原無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流調(diào)整到并網(wǎng)點(diǎn)的電壓，使在準(zhǔn)同步或自同步并網(wǎng)中沖擊電流 小，原無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁機(jī)并網(wǎng)時(shí)提供并網(wǎng)勵(lì)磁電流，該勵(lì)磁電壓維持不變；并網(wǎng)后隨 有功增長(zhǎng)的勵(lì)磁電壓由自動(dòng)裝置提供，二電壓串聯(lián)疊加成勵(lì)磁總電壓，因此任何一部分損 壞均不會(huì)造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極全失磁，即使本實(shí)用新型的自動(dòng)部分不工作，照樣可立刻恢 復(fù)手動(dòng)控制。
工作原理1)控制取樣，功率因素的取樣由功率因數(shù)表提供，在現(xiàn)階段子針式功率 因數(shù)表中，當(dāng)功率因素C0S①-1時(shí)表頭電流為0，指針是不動(dòng)的。功率因數(shù)表的電檢測(cè)電 路提供正電流時(shí)指針向上偏轉(zhuǎn)(滯后)，反之負(fù)電流則指針向下偏移顯示超前。
表頭毫伏特性C0S &=1， V=0V; COSd>=0.9， V=45mV; COS^=0.8, V=60mV; COS<I>=0. 7， V=74mV; C0SO=0.6， V=83mV; C0SO=0.5， V:95mV。由此可見功率因數(shù)在0. 9-0. 7之間較 為線性，我們即利用其不同功率因數(shù)時(shí)電壓不同作為比較因子。
2) 利用雙運(yùn)算放大器(型號(hào)可為L(zhǎng)M358)作為電壓比較器，均接成同相輸入比較器， 取樣得到的表頭電壓由雙運(yùn)算放大器的2腳、5腳輸入。由精密穩(wěn)壓器(型號(hào)可為TL431) 得到的電壓經(jīng)電位器W1調(diào)整后為設(shè)定功率因素的電壓由雙運(yùn)算放大器的3腳、6腳輸入。 例調(diào)電位器Wl輸出60mv,當(dāng)發(fā)電機(jī)C0S。X).8時(shí)，功率因數(shù)表頭輸出小于60mv的電壓， 此時(shí)同相輸入比較器的一比較器由于3腳電壓大于2腳電壓，l腳輸出高電平，另一比較 器的5腳電壓低于6腳電壓，7腳輸出低電平。在1腳與7腳間得到一正電壓，反之當(dāng)表 頭電壓大于設(shè)定功率因素的電壓時(shí)則輸出負(fù)電壓。
3) 電壓比較器輸出的變化脈沖電壓經(jīng)積分濾波后電壓即點(diǎn)B-C之間電壓為比較平滑 的控制電壓。馳張振蕩電路的三極管(型號(hào)可為9012)的基極電壓由二部分組成，第一部 分是由A點(diǎn)電源經(jīng)另一電位器W2調(diào)出的穩(wěn)定基底電壓，該電壓經(jīng)雙運(yùn)算放大器的1腳、7 腳加到三極管(型號(hào)可為9012)的基極；第二部分電壓就是點(diǎn)B-C之間比較平滑的控制電 壓，由于此二電壓是串聯(lián)疊加，極性可變的控制電壓與基底電壓加法運(yùn)算后形成最終控制 電壓，其電壓控制三極管(型號(hào)可為9012)的導(dǎo)通程度，從而改變馳張振蕩電路的雙基極 二極管輸出的脈沖使可控整流電路的可控硅導(dǎo)通角變化，于是總勵(lì)磁電壓即變大或變小， 使功率因素始終為一標(biāo)定值，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)出力變化時(shí)功率因數(shù)的衡定。
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型具體電路構(gòu)成，包括(1)功率因數(shù)設(shè)定電路，它 包括精密穩(wěn)壓集成電路、電位器Wl和周邊元件電阻、電容構(gòu)成，能提供5伏及2.5伏電壓供電路或集成電路使用，并通過電位器W1調(diào)節(jié)設(shè)定功率因素的電壓；(2)采樣電路， 包括功率因數(shù)表l，按常規(guī)功率因數(shù)表接法取樣，表頭兩端引兩條線作為取樣電壓；(3)
同相電壓比較器電路2 (見圖2的虛框)，包括雙運(yùn)算放大器(LM358)和周邊元件電阻組 成；(4)積分濾波電路3，包括濾波電容和電阻構(gòu)成，作用是濾波；(5)同步電壓電路， 包括二極管整流電路和穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓管和電阻組成，獲得同步電壓；(6) 同步基底電壓電路，包括另一電位器W2及周邊元件電容、電阻構(gòu)成，發(fā)電機(jī)滿載時(shí)調(diào)W2 使功率因數(shù)為標(biāo)定值，通過另一電位器W2獲得基底電壓即點(diǎn)A-B間電壓；(7)從積分濾 波電路出來的電壓即點(diǎn)B-C間電壓，(8)點(diǎn)A-B間電壓和點(diǎn)B-C間電壓疊加合成總的控 制電壓；(8)馳張振蕩電路4，包括三極管和雙基極二極管及周邊元件電容、電阻構(gòu)成， (9)可控整流電路5，包括可控硅、電源變壓器TP2構(gòu)成，電源變壓器的電源一般是經(jīng)主 開關(guān)合閘后取自電網(wǎng)，變壓器付端電源電壓必須大于實(shí)際使用的遞增電壓有效值l倍。例 如發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)勵(lì)磁電壓為10伏，滿載時(shí)20伏，則遞增10伏，為可控整流提供的交流 電壓應(yīng)有20伏。(10)總勵(lì)磁電壓由原發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)勵(lì)磁機(jī)6的勵(lì)磁電壓和本電路的電 壓相加而成，此總勵(lì)磁電壓控制發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)，使之為標(biāo)定值。
功率因數(shù)設(shè)定電路獲得的設(shè)定功率因素的電壓以及采樣電路獲得的取樣電壓分別輸
入到同相電壓比較器電路的比較輸入端進(jìn)行比較獲得變化的脈沖電壓，經(jīng)積分濾波電路濾 波獲得功率因數(shù)變化的電壓即點(diǎn)B-C間電壓，當(dāng)此電壓與通過另一電位器W2獲得的基底 電壓疊加合成總的控制電壓，對(duì)馳張振蕩電路進(jìn)行控制，馳張振蕩電路改變可控硅的導(dǎo)通 角，觸發(fā)可控整流電路產(chǎn)生控制電壓，此電壓與原發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電壓相加為 總勵(lì)磁電壓，控制發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)，使之為標(biāo)定值。
權(quán)利要求1. 一種無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)功率因素自控儀，其特征在于包括1)功率因數(shù)設(shè)定電路，它包括精密穩(wěn)壓集成電路、電位器(W1)和周邊元件電阻、電容構(gòu)成，通過電位器(W1)調(diào)節(jié)設(shè)定功率因素的電壓；2)采樣電路，包括功率因數(shù)表，表頭兩端引兩條線作為取樣電壓；3)同相電壓比較器電路，包括雙運(yùn)算放大器和周邊元件電阻組成；4)積分濾波電路，包括濾波電容和電阻構(gòu)成；5)同步電壓電路，包括二極管整流電路和穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓管和電阻組成，獲得同步電壓；6)同步基底電壓電路，包括另一電位器(W2)及周邊元件電容、電阻構(gòu)成，通過另一電位器(W2)獲得基底電壓；7)馳張振蕩電路，包括三極管和雙基極二極管及周邊元件電容、電阻構(gòu)成；8)可控整流電路，包括可控硅、電源變壓器構(gòu)成；功率因數(shù)設(shè)定電路獲得的設(shè)定功率因素的電壓以及采樣電路獲得的取樣電壓分別輸入到同相電壓比較器電路的比較輸入端進(jìn)行比較獲得變化的脈沖電壓，經(jīng)積分濾波電路濾波獲得功率因數(shù)變化的電壓，當(dāng)此電壓與通過另一電位器(W2)獲得的基底電壓疊加合成總的控制電壓后，對(duì)馳張振蕩電路進(jìn)行控制，馳張振蕩電路改變可控硅的導(dǎo)通角，觸發(fā)可控整流電路產(chǎn)生控制電壓，此控制電壓與發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電壓相加形成總勵(lì)磁電壓，控制發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)為標(biāo)定值。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)功率因素自控儀，特點(diǎn)為包括功率因數(shù)設(shè)定電路獲得設(shè)定功率因素的電壓；功率因數(shù)表的表頭兩端引線作為取樣電壓；同相電壓比較器電路，包括雙運(yùn)算放大器組成；同步基底電壓電路獲得基底電壓；馳張振蕩電路；可控整流電路；設(shè)定功率因素的電壓以及采樣電路獲得的取樣電壓分別輸入到同相電壓比較器電路的比較輸入端進(jìn)行比較獲得變化的脈沖電壓，經(jīng)濾波獲得功率因數(shù)變化的電壓，當(dāng)此電壓與基底電壓疊加合成總的控制電壓后，對(duì)馳張振蕩電路進(jìn)行控制，觸發(fā)可控整流電路產(chǎn)生控制電壓，此控制電壓與發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電壓相加形成總勵(lì)磁電壓，控制發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)為標(biāo)定值。具有功率因數(shù)自動(dòng)控制、調(diào)整簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H02P9/00GK201113882SQ200720007420
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者鄭伍輝, 黃巖彬 申請(qǐng)人:鄭伍輝;黃巖彬