專利名稱：交流發(fā)電機(jī)及軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬交流軸帶發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種發(fā)電機(jī)及軸帶交流發(fā)電調(diào)節(jié)裝置，可用于船舶、車輛或風(fēng)力發(fā)電等發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化而要求輸出穩(wěn)定電壓的場(chǎng)合。
交流軸帶發(fā)電裝置是指原動(dòng)主機(jī)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，可保證發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定的裝置。中國專利申請(qǐng)CN1087454A及CN86202150U提出的兩種電磁補(bǔ)償式恒頻軸帶發(fā)電裝置，這種發(fā)電裝置所用設(shè)備較多，包括頻率補(bǔ)償勵(lì)磁機(jī)、鎖速裝置和恒速電動(dòng)機(jī)等控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大，成本也很高。而對(duì)于許多用電場(chǎng)合，如對(duì)于中小型船舶來說，其作業(yè)及航行途中主要用電負(fù)荷為大功率照明、電熱、電焊機(jī)、風(fēng)機(jī)及整流后對(duì)蓄電池充電并供通訊導(dǎo)航設(shè)備等的用電，當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)變化時(shí)主要希望電壓穩(wěn)定、而對(duì)頻率無嚴(yán)格的要求。所以上述兩項(xiàng)專利申請(qǐng)用于中小型船舶等用電場(chǎng)合頗不經(jīng)濟(jì)。
本實(shí)用新型的目的是，提供一種使用中可提供非恒頻的穩(wěn)定的電壓輸出的、結(jié)構(gòu)簡單、安裝空間較小、成本較低的交流發(fā)電機(jī)及軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的中的提供一種交流發(fā)電機(jī)的技術(shù)方案是(參見

圖1)，本交流發(fā)電機(jī)具有機(jī)座(11)、端蓋(12)、定子(2)的硅鋼片鐵芯(21)、電樞繞組(22)及轉(zhuǎn)子(3)，電樞繞組(22)設(shè)在硅鋼片鐵芯(21)的槽中、且其兩端通向接線板，硅鋼片鐵芯(21)固定在機(jī)座(11)內(nèi)，端蓋(12)與機(jī)座(11)固定連接，轉(zhuǎn)子(3)由軸承支座安裝在前后端蓋(12)中，轉(zhuǎn)子上繞有勵(lì)磁繞組(31)，勵(lì)磁繞組(31)的兩端由電刷引出；其特征在于，硅鋼片鐵芯(21)的槽中還設(shè)有電壓輔助繞組(23)及電流輔助繞組(24)，電壓輔助繞組(23)及電流輔助繞組(24)的兩端分別通向機(jī)外、其接線端固定在接線板上，接線板固定在機(jī)座(11)上。
參見圖2及圖3，上述電壓輔助繞組(23)為同步輔助繞組，電流輔助繞組(24)為三次諧波繞組。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的中的提供一種軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置的技術(shù)方案是(參見圖4)，本裝置具有控制電路電源(4)、取樣電路(5)、脈寬調(diào)制電路(6)、主調(diào)整單元電路(7)和整流電路(8)?？刂齐娐冯娫?4)及取樣電路(5)的輸入端均設(shè)有與發(fā)電機(jī)的電樞繞組(22)的輸出端相連的接線端；控制電路電源(4)的輸出端接脈寬調(diào)制電路(6)的電源輸入端；取樣電路(4)的輸出接脈寬調(diào)制電路(6)的信號(hào)輸入端；脈寬調(diào)制電路(6)的輸出接主調(diào)整單元電路(7)的控制端。主調(diào)整單元電路(7)設(shè)有可與轉(zhuǎn)子(3)的勵(lì)磁繞組(31)的一端相連的輸入輸出端的一個(gè)接線端；整流電路(8)設(shè)有可與勵(lì)磁繞組(31)的另一端相連的一個(gè)直流輸出端，整流電路(8)的另一個(gè)直流輸出端與主調(diào)整單元電路(7)的輸入輸出端的另一端相連，整流電路(8)還設(shè)有可分別與電壓輔助繞組(23)及電流輔助繞組(24)的兩個(gè)輸出端相連的兩個(gè)交流輸入端的接線端。
參見圖4及圖6，上述控制電路電源(4)具有變壓器、2個(gè)整流橋、二級(jí)濾波電路及穩(wěn)壓器，變壓器的初級(jí)線圈設(shè)有可與電樞繞組(22)的輸出端相連的接線端，變壓器的次級(jí)線圈有兩組，兩組次級(jí)線圈分別與各自整流橋的交流端相連，兩個(gè)整流橋的直流端反向并連，并連的公共端作為控制電路電源(4)的零線，具有正端輸出的整流橋的輸出端作為控制電路電源(4)的正端，具有負(fù)端輸出的整流橋的輸出端作為控制電路電源(4)的負(fù)端，在正端和零線及負(fù)端和零線之間并接有作為第一級(jí)濾波電路的濾波電容和作為第二級(jí)濾波電路的濾波電容，在正端上串接有三端穩(wěn)壓器。取樣電路(5)具有降壓電阻、整流橋、抑制干擾信號(hào)電容及可調(diào)分壓器，整流橋的輸入端的一個(gè)交流端接有降壓電阻，該降壓電阻的另一端及整流橋輸入端的另一個(gè)交流端設(shè)有可與電樞繞組(22)相連的接線端，在整流橋輸出端的兩個(gè)直流端之間并接有抑制干擾信號(hào)電容及可調(diào)分壓器，可調(diào)分壓器輸出端與隔離二極管的陽極相連，隔離二極管的陰級(jí)即為取樣電路(5)的輸出端。脈寬調(diào)制電路(6)具有穩(wěn)壓基準(zhǔn)電源、誤差放大器、鋸齒波振蕩器、比較器和功率放大管，穩(wěn)壓基準(zhǔn)電源的輸出接誤差放大器、鋸齒波振蕩器、比較器及功率放大管的電源端，其輸出還通過誤差放大器的前置電阻與誤差放大器的正向輸入端相連，誤差放大器的輸出端與比較器的正向輸入端相連，鋸齒波振蕩器的輸入端外接用作充放電的電阻及電容，電阻及電容的公共點(diǎn)接控制電路電源(4)的零線，鋸齒波振蕩器的輸出端與比較器的反向輸入端相連，比較器的輸出端與功率放大管的控制端相連。主調(diào)整單元電路(7)具有絕緣柵極型晶體管IGBT或絕緣柵極型場(chǎng)效應(yīng)管VMOSpower、反電勢(shì)保護(hù)二極管及限流平衡電阻，限流平衡電阻的一端與IGBT或VMOSpower的柵極相連，限流平衡電阻的另一端為主調(diào)整單元電路(7)的控制端，IGBT或VMOSpower的輸入極也即主調(diào)整單元電路(7)的輸入端和零線之間并接有反電勢(shì)保護(hù)二極管，IGBT或VMOSpower的輸出極也即主調(diào)整單元電路(7)的輸出端接零線。整流電路(8)具有2個(gè)整流橋，兩個(gè)整流橋的直流端相互串接或并接，交流端并接有移相電容?？刂齐娐冯娫?4)正端經(jīng)三端穩(wěn)壓器的輸出接脈寬調(diào)制電路(6)的穩(wěn)壓基準(zhǔn)電源的輸入端，且還接功率放大管的輸入端；取樣電路(5)的輸出端經(jīng)脈寬調(diào)制電路(6)的限流電阻與誤差放大器的反向輸入端相連；脈寬調(diào)制電路(6)的功率放大管的輸出端與主調(diào)整單元電路(7)的控制端相連；主調(diào)整單元電路(7)的輸出端設(shè)有可與勵(lì)磁繞組(31)的一端相連的接線端，整流電路(8)的直流端的負(fù)端設(shè)有可與勵(lì)磁繞組(31)的另一端相連的接線端，整流電路(8)的直流端的正端與主調(diào)整單元電路(7)的輸入端相連。
參見圖5及圖6，在整流電路(8)和主調(diào)整單元電路(7)之間串接有第一繼電器K1的常閉觸點(diǎn)，即整流電路(8)的直流端的正端與K1的常閉觸點(diǎn)的一端相連，K1常閉觸點(diǎn)的另一端與主調(diào)整單元電路(7)的輸入端相連；本裝置還具有電樞繞組過壓保護(hù)取樣控制電路(91)，該電路的輸入端是可與電樞繞組(22)的輸出端相連的接線端，該電路的輸出端與第一繼電器K1的線圈接線端相連。
參見圖6，上述電樞繞組過壓保護(hù)取樣控制電路(91)具有可調(diào)分壓器、整流橋、基準(zhǔn)電路、可控硅、第一繼電器K1的線圈、半波整流二極管及繼電器線圈續(xù)流二極管，取樣控制電路(91)的輸入端的兩端之間串接有可調(diào)分壓器，取樣控制電路(91)的稱為第一接線端的一端接可調(diào)分壓器的大功率電阻，該電阻接可調(diào)電阻，可調(diào)電阻的另一端接本取樣控制電路(91)的稱為第二接線端的另一個(gè)接線端，可調(diào)電阻的可調(diào)端及第二接線端接整流橋的交流端，整流橋的正端接由電阻及穩(wěn)壓管串接所組成的基準(zhǔn)電路的輸入端，基準(zhǔn)電路的輸出端接可控硅的控制端，在整流橋的直流端之間并接有濾波電容，大功率電阻與可調(diào)電阻公共接點(diǎn)接可控硅的輸入端，可控硅的輸出端接第一繼電器K1的線圈接線端的一端，線圈接線端的另一端接半波整流二極管的正極，半波整流二極管的負(fù)極接整流橋直流端的負(fù)端，在第一繼電器K1的線圈和半波整流二極管之間并接有續(xù)流二極管。
參見圖5及圖6，本裝置還具有超速過壓保護(hù)電路(92)，超速過壓保護(hù)電路(92)由第二繼電器K2和電位器串接組成，該電路設(shè)有可與電流輔助繞組(24)的交流端相并連的兩個(gè)接線端；在整流電路(8)直流端的正端和負(fù)端之間跨接有大容量直流電容器C12和超速過壓取樣控制電路(93)，超速過壓取樣控制電路(93)具有可調(diào)分壓器、第二繼電器K2的線圈及穩(wěn)壓管，可調(diào)分壓器并接在整流電路(8)直流端的兩端之間，可調(diào)分壓器由降壓電阻及電位器串連組成，降壓電阻與電位器的公共接點(diǎn)與整流電路(8)直流端的負(fù)端之間依次串接有第二繼電器K2的線圈和穩(wěn)壓管，降壓電阻的另一端與整流電路(8)直流端的正端相連。
參見圖6，在控制電路電源(4)的負(fù)端和主調(diào)整單元電路(7)的控制端之間還連接有高阻值負(fù)偏電阻。
參見圖5及圖6，本裝置還具有主調(diào)整單元過流保護(hù)電路(94)，該電路具有降壓取樣電阻、微調(diào)電阻、分壓器和功率管，在主調(diào)整單元電路(7)的IGBT或VMOSpower的輸出極和零線之間接有降壓取樣電阻，在該輸出極和降壓取樣電阻的公共點(diǎn)處接微調(diào)電阻，微調(diào)電阻的另一端接由第一電阻和第二電阻串接組成的分壓器的第一電阻，第一電阻和第二電阻的公共接點(diǎn)處接功率管的控制極，第二電阻的另一端接零線，功率管的輸入極與脈寬調(diào)制電路(6)的誤差放大器的輸出端相連，功率管的輸出極接零線。
參見圖5圖6，在脈寬調(diào)制電路(6)的誤差放大器的輸出端與零線之間設(shè)有穩(wěn)定消振電路(95)，穩(wěn)定消振電路(95)由中和電容和電阻串聯(lián)組成；在脈寬調(diào)制電路(6)的誤差放大器的輸出端與誤差放大器的負(fù)向輸入端的前置電阻之間設(shè)有負(fù)反饋電路(96)，負(fù)反饋電路由電位器(96)和電容串聯(lián)組成。
本實(shí)用新型具有積極的效果本實(shí)用新型的交流發(fā)電機(jī)既可作為軸帶發(fā)電裝置的交流發(fā)電機(jī)使用，也可作為普通交流發(fā)電機(jī)使用。本實(shí)用新型的軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置既可用于軸帶交流發(fā)電設(shè)備，也可用于負(fù)載有變化情況下的恒壓交流發(fā)電設(shè)備。本實(shí)用新型的交流發(fā)電機(jī)和軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置結(jié)合起來，就可作為軸帶交流發(fā)電裝備使用，提供非恒頻的穩(wěn)定的電壓輸出，不僅具備結(jié)構(gòu)簡單、安裝空間較小、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，而且還具備以下特點(diǎn)(1)作為同步繞組的電壓輔助繞組主要供給發(fā)電機(jī)空載勵(lì)磁電壓，作為三次諧波繞組的電流輔助繞組主要供給負(fù)載變化時(shí)的勵(lì)磁電流，兩種繞組各自經(jīng)整流橋后相互串聯(lián)或并聯(lián)，其合成的勵(lì)磁電流保證在發(fā)電機(jī)處于最低額定轉(zhuǎn)速或最大額定功率時(shí)有足夠的頂值勵(lì)磁電壓。(2)IGBT或VMOSpower都是新型的電壓控制型大功率電力電子模塊，特別是IGBT，它有MOS管和晶體管的共同優(yōu)點(diǎn)高輸入阻抗、低驅(qū)動(dòng)電流、高頻特性好、開關(guān)速度快、輸出飽和壓降小、安全區(qū)域大；因此用IGBT作發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)整器件，與傳統(tǒng)的相復(fù)勵(lì)變壓器、電抗器、可控硅、雙極型晶體管相比，具有體積小、重量輕、外圍元件少、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、安全可靠、勵(lì)磁功耗小、效率高的優(yōu)點(diǎn)。(3)脈寬調(diào)制電路是一種進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的控制器，可采用運(yùn)算放大器搭制，也可制成專用集成電路，還可將TL494、LZ210、UAA4002、LM2524、SG2524、CW2524、UC2524等集成控制器代用，它將由取樣電路輸入的電壓變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖寬度信號(hào)，控制IGBT的開關(guān)時(shí)間，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流。(4)控制電路電源可采用以4NICC78A為代表的六端集成穩(wěn)壓器，也可以用整流橋及78系列集成穩(wěn)壓器搭制，該器件輸入端直接接入電源變壓器次級(jí)，輸出穩(wěn)定的帶零電位的正負(fù)直流電，使控制電路電源的結(jié)構(gòu)簡單。同時(shí)，將負(fù)電源直接引到主調(diào)整單元電路的控制端，可保證IGBT輸入低電平時(shí)處于負(fù)端而飽和截止，使IGBT可靠地關(guān)斷。同時(shí)控制電路電源的穩(wěn)壓作用可對(duì)IGBT柵極進(jìn)行限幅保護(hù)。(5)取樣電路采取了與眾不同的形式，在與電樞繞組相連的取樣處直接用電阻交流分壓取樣方法取代傳統(tǒng)的變壓器取樣，不僅成本低、精度高，而且可消除變壓器測(cè)量、特別是三相變壓器Y/Y接法因次級(jí)波形改變引起的精度誤差。(6)本實(shí)用新型還提出了實(shí)用過程中的各種保護(hù)措施，主要為上述特點(diǎn)(4)中的對(duì)IGBT柵極穩(wěn)壓限幅保護(hù)；以第一繼電器及可控硅為主要元件組成的發(fā)電機(jī)電樞繞組輸出過電壓保護(hù)電路；主機(jī)超速而引起輔助繞組電壓過壓時(shí)由第二繼電器控制的超速過壓保護(hù)電路；并設(shè)有對(duì)由整流電路及電壓電流輔助繞組組成的勵(lì)磁電源濾波并吸收IGBT開關(guān)反電勢(shì)峰值的大容量電容；設(shè)在IGBT的e極與脈寬調(diào)制電路的誤差放大器之間的主調(diào)整單元過流保護(hù)電路；以及設(shè)在誤差放大器的輸出端和脈寬調(diào)制電路信號(hào)輸入端之間的負(fù)反饋電路和設(shè)在誤差放大器的輸出端和零線之間的穩(wěn)定消振電路。(7)本實(shí)用新型不僅適用于單相發(fā)電機(jī)也適于三相發(fā)電機(jī)，當(dāng)使用三相發(fā)電機(jī)時(shí)，僅需將輸入信號(hào)等有關(guān)電路改成三相取樣。
圖1為本實(shí)用新型交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型單相交流發(fā)電機(jī)的定子繞組展開圖。
圖3為本實(shí)用新型三相交流發(fā)電機(jī)的定子繞組展開圖。
圖4為本實(shí)用新型軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置的一種電路框圖。
圖5為本實(shí)用新型軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置的另一種電路框路。
圖6為本實(shí)用新型軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置的一種電原理圖。
圖7為圖6中IC1的內(nèi)部電路圖。
圖8為圖6中IC2的內(nèi)部電路圖。
圖9為圖8中的有關(guān)接點(diǎn)的波形圖。
圖10為本實(shí)用新型軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置的另一種電原理圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1，單相交流發(fā)電機(jī)。
見圖1及圖2，見圖1，用HT20-40鑄鐵澆鑄制成機(jī)座(11)及端蓋(12)，用D31硅鋼片沖疊制成硅鋼片鐵芯(21)，用A3鋼板疊壓制成轉(zhuǎn)子磁極(32)。在轉(zhuǎn)子磁極(32)上用QZ2高強(qiáng)度漆包線繞制勵(lì)磁繞組(31)而構(gòu)成轉(zhuǎn)子(3)。硅鋼片鐵芯(21)的定子槽(211)有36個(gè)，在定子槽(211)中依次嵌入用QZ2高強(qiáng)度漆包線繞制的電樞繞組(22)、電流輔助繞組(24)及電壓輔助繞組(23)，各繞組的具體布置方法由圖2給出。圖2中U1及U2為電樞繞組(22)的兩個(gè)端頭，S1及S2為電流輔助繞組(24)的兩個(gè)端頭，該電流輔助繞組(24)為三次諧波繞組，X1及X2為電壓輔助繞組(23)的兩個(gè)端頭，該電壓輔助繞組(23)為同步輔助繞組。電樞繞組(22)、電壓輔助繞組(23)、電流輔助繞組(24)及硅鋼片鐵芯(21)組成定子(2)，定子(2)的硅鋼片鐵芯(21)固定在機(jī)座(11)中，端蓋(12)與機(jī)座(11)固定連接，轉(zhuǎn)子(3)由軸承支座安裝在前后端蓋(12)中，轉(zhuǎn)子(3)的勵(lì)磁繞組(31)的兩端由電刷引出后固定在接線板上，定子(2)中的三種繞組的端頭分別從機(jī)座(11)內(nèi)腔中引出固定在接線板上，接線板固定在接線盒(13)中，接線盒(13)固定在機(jī)座(11)上，從而使接線板間接固定在機(jī)座(11)上。
實(shí)施例2，三相交流發(fā)電機(jī)。
見圖3，其余同實(shí)施例1，不同之處在于，定子(2)的各繞組的具體布置方法由圖3給出，圖3中的S1及S2為電流輔助繞組(24)的兩個(gè)端頭，該電流輔助繞組(24)為三次諧波繞組；X1及X2為電壓輔助繞組的兩個(gè)端頭，電壓輔助繞組(23)為同步輔助繞組；三相繞組為單雙層疊嵌形式，U、V、W及N為電樞繞組(22)的四個(gè)端頭，其中U、V、W端為三相輸出端，N端為中性端。
實(shí)施例3，軸帶交電發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置。
由圖5至圖8，本電壓調(diào)節(jié)裝置的各部分電路的連接關(guān)系由圖5的電路框圖給出，各器件的具體連接關(guān)系由圖6的電原理圖給出。圖6中的IC1的內(nèi)部電路由圖7給出，圖6中的IC2的內(nèi)部電路由圖8給出。有關(guān)主要元器件的型號(hào)或參數(shù)是IC1為4NICC78A，IC2為專門設(shè)計(jì)的集成塊，IGBT的型號(hào)為IMBH60-100，C12為450V、2200μf的電解電容，V5、V6均為快速二極管、作為續(xù)流管使用，VB3及VB4為35A的700V整流模塊，其余為常規(guī)元器件。
實(shí)施例4，見圖4及圖10，電路的基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例3，不同之處在于，取樣電路(5)為由變電器降壓的整流分壓取樣電路?？刂齐娐冯娫?4)由分立的整流橋堆和78系列的集成穩(wěn)壓器組成。脈寬調(diào)制電路(6)由SG2524集成塊作為主要器件。主調(diào)整單元電路(7)由VMOSpower模塊作為主要器件，整流電路(8)的兩個(gè)整流橋相互并聯(lián)。
實(shí)用例，見圖6至圖9，取實(shí)施例1所得單相交流發(fā)電機(jī)及實(shí)施例3所得的電壓調(diào)節(jié)裝置。按照?qǐng)D6中的連線方法，將各繞組的接線端與電壓調(diào)節(jié)裝置的相應(yīng)接線端相連接后即可投入使用。
動(dòng)力主機(jī)啟動(dòng)后，主機(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，按下SB按鈕(圖6)，使蓄電池GB對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(3)的勵(lì)磁繞組L(31)充磁，幫助發(fā)電機(jī)電樞繞組U1、U2(22)建立空載電壓，從而使本電壓調(diào)節(jié)裝置的各單元電路得到偏置電壓進(jìn)入工作狀態(tài)，同時(shí)可合閘送電。在空載時(shí)，電壓輔助繞組Lx(23)主要向勵(lì)磁繞組L(31)提供空載勵(lì)磁電源。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，由于電樞反應(yīng)，使電流輔助繞組Ls(24)中的三次諧波電流增大，從而可對(duì)發(fā)電機(jī)負(fù)載勵(lì)磁電流進(jìn)行粗補(bǔ)償，加上IGBT及脈寬調(diào)制電路(6)的自動(dòng)調(diào)整作用，可以更好地提高發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率。
IGBT及脈寬調(diào)制電路(6)的自動(dòng)調(diào)整作用的原理是，當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速增加使發(fā)電機(jī)電樞繞組U1、U2(22)輸出的電壓上升，則取樣電路(5)中RP2上的分壓比也升高，取樣電壓相應(yīng)上升，從而送到脈寬調(diào)制電路(6)的誤差放大器的負(fù)向輸入端也即IC2的4腳的信號(hào)電壓也上升。由于脈寬調(diào)制電路(6)中鋸齒波振蕩器所產(chǎn)生的波形頻率遠(yuǎn)高于輸入信號(hào)頻率，若將這種鋸齒波信號(hào)(圖9中的V1)作為比較器的基準(zhǔn)，由誤差放大器輸入的電壓信號(hào)與鋸齒波斜坡作用便形成矩形脈沖的輸出信號(hào)(圖9中的V3-1)，即完成了將電壓幅值變成脈沖寬度的A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)這一原理，當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速升高使發(fā)電機(jī)電壓超過整定值(一般單相發(fā)電機(jī)為230V，三相發(fā)電機(jī)為400V)時(shí)，誤差放大器的輸入電壓信號(hào)上升，輸出信號(hào)反相變成下降(圖8中的V2-1及V2-2)，比較器內(nèi)電壓信號(hào)在斜坡上的位置下移，比較器脈沖變窄(圖9中V3-2)，被驅(qū)動(dòng)的功率放大管TQ導(dǎo)通時(shí)間占空比減少，控制后級(jí)IGBT導(dǎo)通時(shí)間占空比相應(yīng)減少，被通過的勵(lì)磁電流也減少，使發(fā)電機(jī)輸出電壓下降，當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速下降使發(fā)電機(jī)電壓低于整定值時(shí)，脈寬調(diào)制作用過程相反，如此周而復(fù)始，維持發(fā)電機(jī)輸出電壓的穩(wěn)定。
本實(shí)用新型各保護(hù)電路的原理是當(dāng)某些特殊原因造成整個(gè)電網(wǎng)過電壓時(shí)，電樞繞組過壓保護(hù)取樣控制電路(91)的取樣電位器RP1上的電壓升高，V1擊穿，可控硅V2導(dǎo)通，繼電器K1線圈得電，串聯(lián)在IGBT回路中的K1常閉觸點(diǎn)斷開，整個(gè)勵(lì)磁回路切斷，發(fā)電機(jī)停電，實(shí)現(xiàn)了過電壓緊急保護(hù)，V2接在交流回路中，二極管V9半波整流，當(dāng)故障消除后，利用半波過零點(diǎn)可自動(dòng)關(guān)斷可控硅，不需要手工恢復(fù)。
當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速過高，同時(shí)負(fù)載過大時(shí)，勵(lì)磁電源電壓會(huì)過高，這時(shí)，C12兩端電壓升高，超速過壓取樣控制電路(93)中的穩(wěn)壓管V7擊穿、K2線圈得電，而使超速過壓保護(hù)電路(92)中的K2的主觸點(diǎn)閉合，變阻器Rp5與電流輔助繞組Ls(24)并聯(lián)分流，勵(lì)磁電源電壓下降，發(fā)電機(jī)電壓也相應(yīng)下降，C12電壓也下降。對(duì)勵(lì)磁電源部分的過電壓保護(hù)，也可對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電壓進(jìn)行粗調(diào)整。
大容量直流電容C12吸收IGBT開關(guān)反電勢(shì)產(chǎn)生的尖脈沖，同時(shí)對(duì)勵(lì)磁電源起濾波作用，使勵(lì)磁電流趨于平滑。
為了防止IGBT過電流損壞，在發(fā)射極上串聯(lián)主調(diào)整單元過流保護(hù)電路(94)的降壓取樣電阻R14，當(dāng)電流過大時(shí)，R14電壓升高，超過額定值時(shí)，IC2內(nèi)部功率管TK導(dǎo)通，使處于IC2中的脈寬調(diào)制電路(6)的誤差放大器輸出接零，比較器關(guān)斷，功率放大管TQ載止，IGBT無控制信號(hào)而關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)。
權(quán)利要求1.一種交流發(fā)電機(jī)，具有機(jī)座(11)、端蓋(12)、定子(2)的硅鋼片鐵芯(21)、電樞繞組(22)及轉(zhuǎn)子(3)，電樞繞組(22)設(shè)在硅鋼片鐵芯(21)的槽中、且其兩端通向接線板，硅鋼片鐵芯(21)固定在機(jī)座(11)內(nèi)，端蓋(12)與機(jī)座(11)固定連接，轉(zhuǎn)子(3)由軸承支座安裝在前后端蓋(12)中，轉(zhuǎn)子上繞有勵(lì)磁繞組(31)，勵(lì)磁繞組(31)的兩端由電刷引出；其特征在于，硅鋼片鐵芯(21)的槽中還設(shè)有電壓輔助繞組(23)及電流輔助繞組(24)，電壓輔助繞組(23)及電流輔助繞組(24)的兩端分別通向機(jī)外、其接線端固定在接線板上，接線板固定在機(jī)座(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流發(fā)電機(jī)，其特征在于，電壓輔助繞組(23)為同步輔助繞組，電流輔助繞組(24)為三次諧波繞組。
3.一種軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，具有控制電路電源(4)、取樣電路(5)、脈寬調(diào)制電路(6)、主調(diào)整單元電路(7)和整流電路(8)；控制電路電源(4)及取樣電路(5)的輸入端均設(shè)有與發(fā)電機(jī)的電樞繞組(22)的輸出端相連的接線端，控制電路電源(4)的輸出端接脈寬調(diào)制電路(6)的電源輸入端，取樣電路(4)的輸出接脈寬調(diào)制電路(6)的信號(hào)輸入端，脈寬調(diào)制電路(6)的輸出接主調(diào)整單元電路(7)的控制端；主調(diào)整單元電路(7)設(shè)有可與轉(zhuǎn)子(3)的勵(lì)磁繞組(31)的一端相連的輸入輸出端的一個(gè)接線端，整流電路(8)設(shè)有可與勵(lì)磁繞組(31)的另一端相連的一個(gè)直流輸出端，整流電路(8)的另一個(gè)直流輸出端與主調(diào)整單元電路(7)的輸入輸出端的另一端相連，整流電路(8)還設(shè)有可分別與電壓輔助繞組(23)及電流輔助繞組(24)的兩個(gè)輸出端相連的兩個(gè)交流輸入端的接線端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，a，控制電路電源(4)具有變壓器、2個(gè)整流橋、二級(jí)濾波電路及穩(wěn)壓器，變壓器的初級(jí)線圈設(shè)有可與電樞繞組(22)的輸出端相連的接線端，變壓器的次級(jí)線圈有兩組，兩組次級(jí)線圈分別與各自整流橋的交流端相連，兩個(gè)整流橋的直流端反向并連，并連的公共端作為控制電路電源(4)的零線，具有正端輸出的整流橋的輸出端作為控制電路電源(4)的正端，具有負(fù)端輸出的整流橋的輸出端作為控制電路電源(4)的負(fù)端，在正端和零線及負(fù)端和零線之間并接有作為第一級(jí)濾波電路的濾波電容和作為第二級(jí)濾波電路的濾波電容，在正端上串接有三端穩(wěn)壓器；b、取樣電路(5)具有降壓電阻、整流橋、抑制干擾信號(hào)電容及可調(diào)分壓器，整流橋的輸入端的一個(gè)交流端接有降壓電阻，該降壓電阻的另一端及整流橋輸入端的另一個(gè)交流端設(shè)有可與電樞繞組(22)相連的接線端，在整流橋輸出端的兩個(gè)直流端之間并接有抑制干擾信號(hào)電容及可調(diào)分壓器，可調(diào)分壓器輸出端與隔離二極管的陽極相連，隔離二極管的陰級(jí)即為取樣電路(5)的輸出端；c、脈寬調(diào)制電路(6)具有穩(wěn)壓基準(zhǔn)電源、誤差放大器、鋸齒波振蕩器、比較器和功率放大管，穩(wěn)壓基準(zhǔn)電源的輸出接誤差放大器、鋸齒波振蕩器、比較器及功率放大管的電源端，其輸出還通過誤差放大器的前置電阻與誤差放大器的正向輸入端相連，誤差放大器的輸出端與比較器的正向輸入端相連，鋸齒波振蕩器的輸入端外接用作充放電的電阻及電容，電阻及電容的公共點(diǎn)接控制電路電源(4)的零線，鋸齒波振蕩器的輸出端與比較器的反向輸入端相連，比較器的輸出端與功率放大管的控制端相連；d、主調(diào)整單元電路(7)具有絕緣柵極型晶體管IGBT或絕緣柵極型場(chǎng)效應(yīng)管VMOSpower、反電勢(shì)保護(hù)二極管及限流平衡電阻，限流平衡電阻的一端與IGBT或VMOSpower的柵極相連，限流平衡電阻的另一端為主調(diào)整單元電路(7)的控制端，IGBT或VMOSpower的輸入極也即主調(diào)整單元電路(7)的輸入端和零線之間并接有反電勢(shì)保護(hù)二極管，IGBT或VMOSPOWER的輸出極也即主調(diào)整單元電路(7)的輸出端接零線；e、整流電路(8)具有2個(gè)整流橋，兩個(gè)整流橋的直流端相互串接或并接，交流端并接有移相電容；f、控制電路電源(4)正端經(jīng)三端穩(wěn)壓器的輸出接脈寬調(diào)制電路(6)的穩(wěn)壓基準(zhǔn)電源的輸入端，且還接功率放大管的輸入端；取樣電路(5)的輸出端經(jīng)脈寬調(diào)制電路(6)的限流電阻與誤差放大器的反向輸入端相連；脈寬調(diào)制電路(6)的功率放大管的輸出端與主調(diào)整單元電路(7)的控制端相連；主調(diào)整單元電路(7)的輸出端設(shè)有可與勵(lì)磁繞組(31)的一端相連的接線端，整流電路(8)的直流端的負(fù)端設(shè)有可與勵(lì)磁繞組(31)的另一端相連的接線端，整流電路(8)的直流端的正端與主調(diào)整單元電路(7)的輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在整流電路(8)和主調(diào)整單元電路(7)之間串接有第一繼電器K1的常閉觸點(diǎn)，即整流電路(8)的直流端的正端與K1的常閉觸點(diǎn)的一端相連，K1常閉觸點(diǎn)的另一端與主調(diào)整單元電路(7)的輸入端相連；本裝置還具有電樞繞組過壓保護(hù)取樣控制電路(91)，該電路的輸入端是可與電樞繞組(22)的輸出端相連的接線端，該電路的輸出端與第一繼電器K1的線圈接線端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，電樞繞組過壓保護(hù)取樣控制電路(91)具有可調(diào)分壓器、整流橋、基準(zhǔn)電路、可控硅、第一繼電器K1的線圈、半波整流二極管及繼電器線圈續(xù)流二極管，取樣控制電路(91)的輸入端的兩端之間串接有可調(diào)分壓器，取樣控制電路(91)的稱為第一接線端的一端接可調(diào)分壓器的大功率電阻，該電阻接可調(diào)電阻，可調(diào)電阻的另一端接本取樣控制電路(91)的稱為第二接線端的另一個(gè)接線端，可調(diào)電阻的可調(diào)端及第二接線端接整流橋的交流端，整流橋的正端接由電阻及穩(wěn)壓管串接所組成的基準(zhǔn)電路的輸入端，基準(zhǔn)電路的輸出端接可控硅的控制端，在整流橋的直流端之間并接有濾波電容，大功率電阻與可調(diào)電阻公共接點(diǎn)接可控硅的輸入端，可控硅的輸出端接第一繼電器K1的線圈接線端的一端，線圈接線端的另一端接半波整流二極管的正極，半波整流二極管的負(fù)極接整流橋直流端的負(fù)端，在第一繼電器K1的線圈和半波整流二極管之間并接有續(xù)流二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，本裝置還具有超速過壓保護(hù)電路(92)，超速過壓保護(hù)電路(92)由第二繼電器和電位器串接組成，該電路設(shè)有可與電流輔助繞組(24)的交流端相并連的兩個(gè)接線端；在整流電路(8)直流端的正端和負(fù)端之間跨接有大容量直流電容器C12和超速過壓取樣控制電路(93)，超速過壓取樣控制電路(93)具有可調(diào)分壓器、第二繼電器K2的線圈及穩(wěn)壓管，可調(diào)分壓器并接在整流電路(8)直流端的兩端之間，可調(diào)分壓器由降壓電阻及電位器串連組成，降壓電阻與電位器的公共接點(diǎn)與整流電路(8)直流端的負(fù)端之間依次串接有第二繼電器K2的線圈和穩(wěn)壓管，降壓電阻的另一端與整流電路(8)直流端的正端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在控制電路電源(4)的負(fù)端和主調(diào)整單元電路(7)的控制端之間還連接有高阻值負(fù)偏電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，本裝置還具有主調(diào)整單元過流保護(hù)電路(94)，該電路具有降壓取樣電阻、微調(diào)電阻、分壓器和功率管，在主調(diào)整單元電路(7)的IGBT或VMOSpower的輸出極和零線之間接有降壓取樣電阻，在該輸出極和降壓取樣電阻的公共點(diǎn)處接微調(diào)電阻，微調(diào)電阻的另一端接由第一電阻和第二電阻串接組成的分壓器的第一電阻，第一電阻和第二電阻的公共接點(diǎn)處接功率管的控制極，第二電阻的另一端接零線，功率管的輸入極與脈寬調(diào)制電路(6)的誤差放大器的輸出端相連，功率管的輸出極接零線。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸帶交流發(fā)電電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在脈寬調(diào)制電路(6)的誤差放大器的輸出端與零線之間設(shè)有穩(wěn)定消振電路(95)，穩(wěn)定消振電路(95)由中和電容和電阻串聯(lián)組成；在脈寬調(diào)制電路(6)的誤差放大器的輸出端與誤差放大器的負(fù)向輸入端的前置電阻之間設(shè)有負(fù)反饋電路(96)，負(fù)反饋電路由電位器(96)和電容串聯(lián)組成。
專利摘要本實(shí)用新型屬軸帶交流發(fā)電領(lǐng)域。本實(shí)用新型的交流發(fā)電機(jī)除具有機(jī)座、端蓋、轉(zhuǎn)子及定子的鐵芯和電樞繞組外，還具有設(shè)在鐵芯中的電壓輔助繞組和電流輔助繞組。與其相應(yīng)的電壓調(diào)節(jié)裝置的取樣電路可與電樞繞組的輸出相連，取樣電路的輸出接脈寬調(diào)制電路的信號(hào)輸入端，脈寬調(diào)制電路的輸出接主調(diào)整單元電路的控制端，主調(diào)整單元電路和整流電路串聯(lián)并可與勵(lì)磁繞組串聯(lián)，整流電路的交流端可與電壓輔助繞組及電流輔助繞組相連。
文檔編號(hào)H02J3/00GK2239091SQ9620296
公開日1996年10月30日 申請(qǐng)日期1996年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月17日
發(fā)明者陸金甫 申請(qǐng)人:常州市船舶電器設(shè)備廠