專利名稱：同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，尤其涉及一種同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，適用發(fā)電頻率為400HZ，同時具備頻率在160 480Hz的寬頻適應(yīng)性，主要適用于中頻發(fā)電領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中頻發(fā)電機組以其體積小、重量輕等優(yōu)勢在國內(nèi)主要應(yīng)用于飛機及地面設(shè)備。目前，國內(nèi)對中頻發(fā)電設(shè)備的需求很大，但現(xiàn)有技術(shù)中的中頻發(fā)電設(shè)備功能比較單一，尤其在寬頻范圍發(fā)電機輸出電壓不穩(wěn)定，運行時易發(fā)生過壓、欠壓、過頻、欠頻、絕緣降低、缺相、相序錯誤及發(fā)電機過載等問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種集電壓調(diào)節(jié)與發(fā)電機運行保護并適應(yīng)寬頻率范圍的同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置。解決了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電機在寬頻范圍輸出電壓不穩(wěn)定的問題，完成了發(fā)電機運行時過壓、欠壓、過頻、欠頻、絕緣降低、缺相、相序錯誤及發(fā)電機過載等保護功能。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下設(shè)置一次電源、二次電源，將發(fā)電機內(nèi)永磁發(fā)電機的電源整流成直流并與外部輸入的直流電源互為熱備份作為一次電源給整個裝置供電，二次電源是將一次電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部電路所需的穩(wěn)定電源；設(shè)置勵磁控制單元，采用兩組開關(guān)電路串聯(lián)方式，其中一組采用PWM技術(shù)控制發(fā)電機勵磁線圈的平均電流，達到發(fā)電機輸出電壓的控制目的，另一組通過開關(guān)信號控制發(fā)電機勵磁的接通和斷開控制；設(shè)置檢測單元，將檢測信號傳至邏輯控制單元，完成發(fā)電機的在線檢測，實時對發(fā)電機運行過程中出現(xiàn)的異常發(fā)出相應(yīng)的故障信號；設(shè)置邏輯控制單元，采用FPGA技術(shù)完成上電自檢、對各種故障信號進行處理實現(xiàn)分級保護，上電自檢包括二次電源及檢測單元是否正常工作；設(shè)置控制指令放大輸出單元，采用光電隔離方式，并將邏輯控制單元產(chǎn)生的對外控制信號按輸出驅(qū)動能力要求放大。
所述的勵磁控制單元采用發(fā)電機端電壓偏差、頻率偏差及發(fā)電機定子電流偏差多參量作為反饋信號實現(xiàn)發(fā)電機電壓的多參量反饋控制。
所述的檢測單元包括電壓檢測單元、頻率檢測單元、相序檢測單元、絕緣檢測單元、勵磁檢測單元及過載檢測單元。
所述的電壓檢測單元，用于發(fā)電機輸出電壓的高低和是否缺相檢測。
所述的頻率檢測單元用于發(fā)電頻率檢測；采用精密F/V變換、比較電路對發(fā)電機輸出頻率進行分級測量，實現(xiàn)頻率的多檔報警及保護功能。
所述的相序檢測單元用于發(fā)電機饋線電壓相序的檢測。
所述的絕緣檢測單元實現(xiàn)發(fā)電機饋線對地絕緣電阻的檢測；采用零續(xù)電流傳感器及變換電路，實現(xiàn)絕緣電阻的實時在線測量。
所述的勵磁檢測單元用于發(fā)電機勵磁電壓異常檢測；采用差分方式對勵磁電壓和發(fā)電機端電壓進行比較，出現(xiàn)異常時產(chǎn)生故障信號。
所述的過載檢測單元用于發(fā)電機輸出過載檢測。
本實用新型的優(yōu)點效果如下I、采用兩組開關(guān)電路串聯(lián)方式，更靈活地實現(xiàn)現(xiàn)勵磁電流的通斷控制。
2、采用零續(xù)電流傳感器及相應(yīng)變換電路，實現(xiàn)絕緣電阻的實時在線測量，更有效地保證了發(fā)電機及其饋電加路的安全運行。
3、采用精密F/V變換、比較電路對發(fā)電機輸出頻率進行分級測量，實現(xiàn)頻率的多檔報警及保護功能，同時將頻率偏差信號進行微分參與勵磁調(diào)節(jié)。
4、采用差分方式對勵磁電壓和發(fā)電機端電壓進行比較，出現(xiàn)異常時產(chǎn)生故障信號，實施保護，有效地防止發(fā)電機過勵和欠勵的發(fā)生。
5、采用發(fā)電機端電壓偏差、頻率偏差及發(fā)電機定子電流偏差多參量作為反饋信號實現(xiàn)發(fā)電機電壓的多參量反饋控制，使發(fā)電機輸出電壓的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)指標(biāo)遠高于相關(guān)標(biāo)準。
6、綜述，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電機在寬頻范圍輸出電壓不穩(wěn)定的問題，完成了發(fā)電機運行時過壓、欠壓、過頻、欠頻、絕緣降低、缺相、相序錯誤及發(fā)電機過載等保護功能。


圖I為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)示意框圖。
圖2為本發(fā)明的勵磁控制單元示意框圖。
具體實施方式
本發(fā)明參照附圖，結(jié)合具體實施例，進行詳細描述如下。實施例
如圖1-2所示，設(shè)置一次電源、二次電源，將發(fā)電機內(nèi)永磁發(fā)電機的800Hz電源整流成27V直流并與外部輸入的24V直流電源互為熱備份作為一次電源給裝置供電，二次電源是將一次電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部電路所需的5V、12V、24V穩(wěn)定電源。
設(shè)置勵磁控制單元，采用兩組開關(guān)電路串聯(lián)方式，其中一組采用PWM技術(shù)控制發(fā)電機勵磁線圈的平均電流，達到發(fā)電機輸出電壓的控制目的，另一組通過開關(guān)信號控制發(fā)電機勵磁的接通和斷開控制；采用發(fā)電機端電壓偏差、頻率偏差及發(fā)電機定子電流偏差多參量作為反饋信號實現(xiàn)發(fā)電機電壓的多參量反饋控制。
設(shè)置檢測單元，將檢測信號傳至邏輯控制單元，完成發(fā)電機的在線檢測，實時對發(fā)電機運行過程中出現(xiàn)的異常發(fā)出相應(yīng)的故障信號；設(shè)置邏輯控制單元，采用FPGA技術(shù)完成上電自檢、對各種故障信號進行處理實現(xiàn)分級保護，進行報警輸出，必要時停止勵磁輸出；上電自檢包括二次電源及檢測單元是否正常工作；設(shè)置控制指令放大輸出單元，采用光電隔離方式，并將邏輯控制單元產(chǎn)生的對外控制信號按輸出驅(qū)動能力要求放大。
所述的檢測單元包括電壓檢測單元、頻率檢測單元、相序檢測單元、絕緣檢測單元、勵磁檢測單元及過載檢測單元。
所述的發(fā)電機端三相電壓檢測單元，用于發(fā)電機輸出電壓的高低和是否缺相檢測。
所述的頻率檢測單元用于發(fā)電頻率檢測；采用精密F/V變換、比較電路對發(fā)電機輸出頻率進行分級測量，實現(xiàn)頻率的多檔報警及保護功能。
所述的相序檢測單元用于發(fā)電機饋線電壓相序的檢測。
所述的絕緣檢測單元實現(xiàn)發(fā)電機饋線對地絕緣電阻的檢測；采用零續(xù)電流傳感器及變換電路，實現(xiàn)絕緣電阻的實時在線測量；更有效地保證了發(fā)電機及其饋電回路的安全運行。
所述的勵磁檢測單元用于發(fā)電機勵磁電壓異常檢測；采用差分方式對勵磁電壓和發(fā)電機端電壓進行比較，出現(xiàn)異常時產(chǎn)生故障信號，實施保護，有效地防止發(fā)電機過勵和欠勵的發(fā)生。
實現(xiàn)的發(fā)電機輸出電壓的指標(biāo)參數(shù)穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率S ±0. 4% ;電壓波動率S O. 1% ;瞬態(tài)電壓調(diào)整率S 5%(100%額定負載突加突減)，恢復(fù)時間< O. Is。
本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求為準，不受具體實施例所限制。
權(quán)利要求
1.同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，其特征在于包括下述結(jié)構(gòu)，設(shè)置一次電源、ニ次電源，將發(fā)電機內(nèi)永磁發(fā)電機的電源整流成直流并與外部輸入的直流電源互為熱備份作為一次電源給整個裝置供電，二次電源是將一次電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部電路所需的穩(wěn)定電源； 設(shè)置勵磁控制單元，采用兩組開關(guān)電路串聯(lián)方式，其中一組采用PWM技術(shù)控制發(fā)電機勵磁線圈的平均電流，達到發(fā)電機輸出電壓的控制目的，另ー組通過開關(guān)信號控制發(fā)電機勵磁的接通和斷開控制； 設(shè)置檢測單元，將檢測信號傳至邏輯控制単元，完成發(fā)電機的在線檢測，實時對發(fā)電機運行過程中出現(xiàn)的異常發(fā)出相應(yīng)的故障信號； 設(shè)置邏輯控制単元，采用FPGA技術(shù)完成上電自檢、對各種故障信號進行處理實現(xiàn)分級保護，上電自檢包括二次電源及檢測單元是否正常工作； 設(shè)置控制指令放大輸出単元，采用光電隔離方式，并將邏輯控制單元產(chǎn)生的對外控制信號按輸出驅(qū)動能力要求放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，其特征在于所述的勵磁控制單元采用發(fā)電機端電壓偏差、頻率偏差及發(fā)電機定子電流偏差多參量作為反饋信號實現(xiàn)發(fā)電機電壓的多參量反饋控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，其特征在于所述的檢測單元包括電壓檢測單元、頻率檢測單元、相序檢測單元、絕緣檢測單元、勵磁檢測單元及過載檢測單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，其特征在于所述的電壓檢測単元，用于發(fā)電機輸出電壓的高低和是否缺相檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，其特征在于所述的頻率檢測單元用于發(fā)電頻率檢測；采用精密F/V變換和比較電路對發(fā)電機輸出頻率進行分級測量，實現(xiàn)頻率的多檔報警及保護功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，其特征在于所述的相序檢測單元用于發(fā)電機饋線電壓相序的檢測。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，其特征在于所述的絕緣檢測單元實現(xiàn)發(fā)電機饋線對地絕緣電阻的檢測；采用零續(xù)電流傳感器及變換電路，實現(xiàn)絕緣電阻的實時在線測量。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，其特征在于所述的勵磁檢測単元用于發(fā)電機勵磁電壓異常檢測；采用差分方式對勵磁電壓和發(fā)電機端電壓進行比較，出現(xiàn)異常時產(chǎn)生故障信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，其特征在于所述的過載檢測単元用于發(fā)電機輸出過載檢測。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種同步發(fā)電機寬頻電壓調(diào)節(jié)與保護裝置，適用于中頻便攜發(fā)電領(lǐng)域。包括一次電源、二次電源、勵磁控制單元、檢測單元、邏輯控制單元及控制指令的放大輸出單元。采用發(fā)電機端電壓偏差、頻率偏差及發(fā)電機定子電流偏差多參量作為反饋信號實現(xiàn)發(fā)電機電壓的多參量反饋控制，大幅度提高發(fā)電機的發(fā)電質(zhì)量；采用發(fā)電機輸出的電壓、頻率、相序、絕緣、勵磁、過載等全方位在線實時檢測方式，保證發(fā)電機運行的安全性和可靠性。
文檔編號H02P9/44GK102983802SQ20121049302
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者王寶新, 曲春普, 劉鈺瓊, 景月 申請人:沈陽航天新光集團有限公司