專利名稱：一種三相交流發(fā)電機控制建壓的方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三相交流發(fā)電機控制建壓的方法及電路，屬于電機和電氣控制技術(shù)，涉及電機控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著航空領(lǐng)域不斷的擴展，航空交流發(fā)電系統(tǒng)也越來越重要，目前采用三級交流發(fā)電機。航空三級交流發(fā)電機由永磁發(fā)電機、交流勵磁機、旋轉(zhuǎn)整流機和主發(fā)電機組成(如圖I)。永磁發(fā)電機整流形成直流提供提供給交流勵磁機能量，交流勵磁機通過旋轉(zhuǎn)整流機提供給主發(fā)電機磁場能量，主發(fā)電機輸出所需電壓和功率，因此保護負載和提高可靠性也越來越重要。航空三級交流發(fā)電機建壓過程要滿足相關(guān)標準建壓時間，建壓瞬態(tài)輸出電壓低于相關(guān)標準的過壓保護指標。因此建壓過程中不能出現(xiàn)瞬態(tài)輸出電壓過沖太大，避免建壓有振蕩，很快進入穩(wěn)態(tài)過程的變化趨勢，可以保護用電設(shè)備，提升動態(tài)特性的能力。目前建壓過程的形成主要依賴調(diào)壓輸出反饋的形式，根據(jù)自身調(diào)壓過程的方式自然建壓，這種建壓過程是否良好的建立主要依靠三級交流發(fā)電機電磁特性所決定。勵磁機產(chǎn)生的勵磁電流的大小，控制主發(fā)電機的磁場能量大小。勵磁電流是永磁機整流形成直流提供，控制方式采用PWM波控制的輸出勵磁電流?，F(xiàn)有方法是基準電壓一致保持在穩(wěn)態(tài)輸出電壓水平，建壓起始端，主發(fā)電機的電磁場大小能量一致保持在最大輸出能力，若電機的勵磁能力比較強，容易產(chǎn)生主發(fā)電機輸出電壓過沖，過沖太大時間較長時會出現(xiàn)過壓系統(tǒng)保護。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種三相交流發(fā)電機控制建壓的方法及電路，通過對建壓過程的特性分析，采取降低電壓比較的基準源，并且按一定規(guī)律進行抬升，這樣在建壓過程中，通過比較輸出脈寬波的開關(guān)管，將產(chǎn)生短時間關(guān)斷，降低主發(fā)電機的勵磁能量供給，從而降低過沖電壓，同時因為是在比較前進行規(guī)律抬升，不會大幅度降低輸出勵磁能量，容易實現(xiàn)發(fā)電機輸出滿足建壓過程的標準要求。技術(shù)方案一種三相交流發(fā)電機控制建壓的方法，其特征在于步驟如下步驟I電壓檢測將采集的主發(fā)電機的三相交流調(diào)節(jié)電壓進行半波整流和濾波， 將調(diào)節(jié)點POR的三相交流電壓變換為脈動直流電壓；步驟2:將脈動直流電壓與基準電壓進行比較，并轉(zhuǎn)變?yōu)槊}寬調(diào)制波PWM，然后施加到末級功率管上；重復步驟I 步驟2直至調(diào)節(jié)點POR電壓輸出由零調(diào)節(jié)到額定值終止；所述的基準電壓在建壓過程的步驟I 步驟2循環(huán)過程中，以建壓基準調(diào)節(jié)電路將基準電壓從穩(wěn)態(tài)基準設(shè)定值直接拉低到零電壓，再將基準電壓釋放到穩(wěn)態(tài)基準設(shè)定值。一種實現(xiàn)所述三相交流發(fā)電機控制建壓的方法的裝置，包括電壓檢測電路、電壓基準電路、電壓比較電路、功率輸出電路和全波整流電路；其特征在于在電壓基準電路的輸入端聯(lián)接建壓基準調(diào)節(jié)電路；所述建壓基準調(diào)節(jié)電路采用阻容充電電路或斬波電路。所述阻容充電電路包括二極管V136、電容C134、電容C135、電阻R137、電阻R138、 電阻R139和三極管Ql ;二極管V136的正極為基準電壓的輸入端，其輸出端連接兩個并聯(lián)的電容C134和電容C135，同時通過電阻R137連接電阻R138和三極管Ql的集電極，電阻 R138連接+15伏電源；三極管Ql的射極接地，基極通過電阻R139連接給予信號SOFTUP ;建壓時給予信號SOFTUP電壓為高電平信號，通過電阻R139施加在三極管Ql的基極，三極管 Ql導通，基準電壓VREF經(jīng)過二極管V136正端、電容C134、電容C135、電阻R137和三極管 Ql被拉到低電位，基準電壓VREF開始給電容C134、C135和電阻R137充電，當二極管V136 負端充電高于正端時停止充電，完成調(diào)壓過程。有益效果本發(fā)明提出的三相交流發(fā)電機控制建壓的方法及電路，在傳統(tǒng)的依賴調(diào)壓輸出反饋的形式，根據(jù)自身調(diào)壓過程的方式自然建壓過程的基礎(chǔ)上按一定過沖電壓控制目標，進行增加調(diào)節(jié)基準電壓電路，可以在建壓過程中動態(tài)的變化，在開通調(diào)壓器調(diào)節(jié)的同時，讓基準電壓從很小的電壓開始變化到最終設(shè)定穩(wěn)態(tài)基準電壓，這個過程保證了主發(fā)電機的電磁場是從小變到大的形成漸變過程，不會形成很快變化增長過程，降低了建壓過程中過沖等不良現(xiàn)象的出現(xiàn)。采用本發(fā)明方法，彌補了以往三相交流同步發(fā)電機建壓的輸出電壓過沖很大，容易造成過壓保護現(xiàn)象。本發(fā)明可以在很寬的范圍內(nèi)適應(yīng)電壓建壓過程的調(diào)節(jié)，并且滿足建壓過程的相關(guān)設(shè)定目標值和標準。


圖I :本發(fā)明方法的發(fā)電機調(diào)壓控制框2阻容式調(diào)節(jié)建壓基準實施例的電路圖
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述本實施例采用阻容形式控制建壓過程，基準REF為調(diào)壓控制提供穩(wěn)態(tài)基準值。當建壓時基準電壓(VREF)比較高，因此開關(guān)管導通時間比較長，因此電壓建壓過程中過沖電壓很高。采用建壓基準調(diào)節(jié)電路(實施例采用阻容方式)用阻容方式，可以調(diào)節(jié)電阻R137 和電容C135(或C134)的值，改變充放電的長短，從而使基準電壓(VREF)用一種穩(wěn)定的方式上升到穩(wěn)態(tài)輸出電壓水平目標設(shè)定值，從而使主發(fā)電機的電磁場大小能量控制在一個漸變增大的過程。三相交流發(fā)電機控制建壓的方法的裝置，包括電壓檢測電路、電壓基準電路、電壓比較電路、功率輸出電路和全波整流電路；其特征在于在電壓基準電路的輸入端聯(lián)接建壓基準調(diào)節(jié)電路；所述建壓基準調(diào)節(jié)電路采用阻容充電電路或斬波電路。 所述的建壓基準調(diào)節(jié)電路采用阻容充電方式，可以調(diào)節(jié)電阻R137和電容C135 (或 C134)的值,改變充放電的長短,從而使基準電壓(VREF)用一種穩(wěn)定的方式上升到穩(wěn)態(tài)輸出電壓水平目標設(shè)定值，從而使主發(fā)電機的電磁場大小能量控制在一個漸變增大的過程。具體電路結(jié)構(gòu)見圖2，包括二極管V136、電容C134、電容C135、電阻R137、電阻R138、電阻 R139和三極管Ql ;二極管V136的正極為基準電壓的輸入端，其輸出端連接兩個并聯(lián)的電容C134和電容C135，同時通過電阻R137連接電阻R138和三極管Ql的集電極，電阻R138 連接+15伏電源；三極管Ql的射極接地，基極通過電阻R139連接給予信號SOFTUP ;建壓時給予信號SOFTUP電壓為高電平信號，通過電阻R139施加在三極管Ql的基極，三極管Ql導通，基準電壓VREF經(jīng)過二極管V136正端、電容C134、電容C135、電阻R137和三極管Ql被拉到低電位，基準電壓VREF開始給電容C134、C135和電阻R137充電，當二極管V136負端充電高于正端時停止充電，完成調(diào)壓過程。圖2中電壓VREF是精密電壓基準源DlOl經(jīng)過電阻R106輸出一個電壓(設(shè)定 +5V)，此電壓VREF是基準電壓，基準電壓VREF與脈動直流電壓進行比較形成脈動寬調(diào)制波 (PWM)，圖2中基準電壓VREF的后端二極管V136陽極之后都是建壓基準調(diào)節(jié)電路。建壓基準調(diào)節(jié)電路(圖2)工作原理為a)當建壓時，調(diào)壓器要開始工作的同時，給予信號SOFTUP電壓為高電平信號，通過電阻R139施加在三極管Ql的基極，三極管Ql導通，基準電壓VREF經(jīng)過二極管V136正端、電容C134、電容C135、電阻R137和三極管Ql拉到低電位(近似為零電位)。基準電壓 VREF也開始給電容C134、C135和電阻R137充電的過程，當二極管V136負端充電高于正端時停止充電過程。這個阻容充電過程使基準電壓VREF用一種穩(wěn)定的方式上升到穩(wěn)態(tài)輸出電壓水平設(shè)定值(+5V)，從而使主發(fā)電機的電磁場大小能量控制在一個漸變增大的過程，避免建壓電壓過沖現(xiàn)象?？刂葡吕鶞孰妷篤REF的上升速度，可以調(diào)節(jié)電阻R137、電容C134 和電容C135的參數(shù)。b)當沒有建壓時，調(diào)壓器不開通工作(或穩(wěn)態(tài)工作)時，給予信號SOFTUP電壓為低電平信號通過電阻R139施加到三極管Ql的基極，三極管Ql不能導通，二極管V136負端經(jīng)過電阻R137和電阻R138，電容C134和電容C135的電路上拉到+15V左右，二極管V136 負端電壓大于二極管V136正端電壓，因此基準電壓VREF不會發(fā)生變化，因此不會影響調(diào)壓器正常調(diào)節(jié)功能。本實施的方法步驟為步驟I :電壓檢測由三相交流調(diào)節(jié)電壓經(jīng)過半波整流電路和濾波輸出等環(huán)節(jié)組成，它將調(diào)節(jié)點(POR)的三相交流電壓變換為脈動直流電壓輸出。步驟2 :脈動直流電壓中含有直流分量，其大小與三相交流電壓的平均值成正比， 經(jīng)過電阻分壓降低電壓，引入到比較器負端。脈動分量的頻率是發(fā)電機頻率的三倍，脈動波形有的為三角波，有的為鋸齒波，這與濾波電路的參數(shù)有關(guān)。步驟3 :電壓基準常用精密穩(wěn)壓塊，它的輸出電壓不受環(huán)境溫度和其它條件的影響，以減小調(diào)節(jié)器誤差。引入到比較器正端。步驟4:比較器對脈動直流電壓和基準電壓進行比較，并轉(zhuǎn)變?yōu)槊}寬調(diào)制波 (PWM)，輸出到功率輸出環(huán)節(jié)，即將電壓施加到末級功率管上。步驟5 :發(fā)電機勵磁機的勵磁繞組與功率管是串聯(lián)的，并在勵磁繞組上并接一個二極管，此二極管為續(xù)流管。勵磁電源由永磁副勵磁機輸出的交流電經(jīng)整流后獲得。功率管進入到開關(guān)狀態(tài)，輸出勵磁電流，使主發(fā)電機輸出三相交流電壓。步驟6 :在建壓過程中，調(diào)節(jié)點POR電壓輸出是從零到額定值變化的過程，調(diào)節(jié)過程是一直存在的，即步驟I到步驟5循環(huán)調(diào)節(jié)過程。為了降低建壓過沖，引入建壓基準調(diào)節(jié)電路，當時調(diào)壓器開始工作時，關(guān)聯(lián)到基準電壓，使基準電壓值用一種穩(wěn)定的方式上升到穩(wěn)態(tài)基準設(shè)定值，從而控制了建壓過程中的電壓過沖的能量，即抑制了電壓過沖。
權(quán)利要求
1.一種三相交流發(fā)電機控制建壓的方法，其特征在于步驟如下步驟I電壓檢測將采集的主發(fā)電機的三相交流調(diào)節(jié)電壓進行半波整流和濾波，將調(diào)節(jié)點POR的三相交流電壓變換為脈動直流電壓；步驟2 :將脈動直流電壓與基準電壓進行比較，并轉(zhuǎn)變?yōu)槊}寬調(diào)制波PWM，然后施加到末級功率管上；重復步驟I 步驟2直至調(diào)節(jié)點POR電壓輸出由零調(diào)節(jié)到額定值終止；所述的基準電壓在建壓過程的步驟I 步驟2循環(huán)過程中，以建壓基準調(diào)節(jié)電路將基準電壓從穩(wěn)態(tài)基準設(shè)定值直接拉低到零電壓，再將基準電壓釋放到穩(wěn)態(tài)基準設(shè)定值。
2.一種實現(xiàn)權(quán)利要求I所述三相交流發(fā)電機控制建壓的方法的裝置，包括電壓檢測電路、電壓基準電路、電壓比較電路、功率輸出電路和全波整流電路；其特征在于在電壓基準電路的輸入端聯(lián)接建壓基準調(diào)節(jié)電路；所述建壓基準調(diào)節(jié)電路采用阻容充電電路或斬波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述阻容充電電路包括二極管V136、電容 C134、電容C135、電阻R137、電阻R138、電阻R139和三極管Ql ;二極管V136的正極為基準電壓的輸入端，其輸出端連接兩個并聯(lián)的電容C134和電容C135，同時通過電阻R137連接電阻R138和三極管Ql的集電極，電阻R138連接+15伏電源；三極管Ql的射極接地，基極通過電阻R139連接給予信號SOFTUP ;建壓時給予信號SOFTUP電壓為高電平信號，通過電阻R139施加在三極管Ql的基極，三極管Ql導通，基準電壓VREF經(jīng)過二極管V136正端、電容C134、電容C135、電阻R137和三極管Ql被拉到低電位，基準電壓VREF開始給電容C134、 C135和電阻R137充電，當二極管V136負端充電高于正端時停止充電，完成調(diào)壓過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三相交流同步發(fā)電機控制建壓的方法及電路，在傳統(tǒng)的依賴調(diào)壓輸出反饋的形式，根據(jù)自身調(diào)壓過程的方式自然建壓過程的基礎(chǔ)上按一定過沖電壓控制目標，進行增加調(diào)節(jié)基準電壓電路，可以在建壓過程中動態(tài)的變化，在開通調(diào)壓器調(diào)節(jié)的同時，讓基準電壓從很小的電壓開始變化到最終設(shè)定穩(wěn)態(tài)基準電壓，這個過程保證了主發(fā)電機的電磁場是從小變到大的形成漸變過程，不會形成很快變化增長過程，降低了建壓過程中過沖等不良現(xiàn)象的出現(xiàn)。
文檔編號H02P9/30GK102611374SQ20111043444
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者吳東華, 來帥雷, 趙建新 申請人:陜西航空電氣有限責任公司