本實用新型涉及電壓調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種船用發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前我國船用發(fā)電機大多采用可控相復勵勵磁控制方式?？煽叵鄰蛣钛b置由相復勵裝置和自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）構(gòu)成，其中相復勵裝置為勵磁裝置主體，它保證了發(fā)電機的自激起壓及負載電流補償，動態(tài)強勵性能好。在相復勵裝置中，當電壓偏差尚未形成時，根據(jù)負載電流的變化對勵磁電流進行開環(huán)補償調(diào)整，因此其調(diào)節(jié)作用先于AVR。由于負載的有功、無功功率會發(fā)生變化，而相復勵裝置調(diào)節(jié)精度難以提高，容易出現(xiàn)電壓偏差，此時由AVR根據(jù)電壓偏差信號進一步實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而提高調(diào)壓精度。在發(fā)電機并聯(lián)運行時，AVR的工作可避免勵磁不足而造成無功功率倒灌現(xiàn)象。
一旦AVR發(fā)生故障，會造成發(fā)電機輸出電壓過高，或發(fā)電機失壓進入滅磁狀態(tài)，造成欠壓跳閘等惡劣后果。因此，AVR的可靠性直接關(guān)系著船舶電網(wǎng)的供電穩(wěn)定性和連續(xù)性?，F(xiàn)有技術(shù)中的AVR通常采用的是直流側(cè)并聯(lián)的分流方式，用作分流功率器件的是大功率晶體管。但在實際使用中，當發(fā)電機遭遇短路、非同期合閘等非正常工作時，我們發(fā)現(xiàn)用作分流的大功率晶體管容易失效，嚴重影響了AVR的可靠性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本申請通過提供一種船用發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以解決發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器在非正常工況下大功率晶體管容易失效的技術(shù)問題。
為解決上述技術(shù)問題，本申請采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
一種船用發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括驅(qū)動模塊和IGBT，所述驅(qū)動模塊包括用于提高驅(qū)動能力的推挽輸出單元，用于抑制電流增長的限流保護單元、采樣電阻R8以及用于防止所述IGBT的柵極驅(qū)動電路出現(xiàn)高壓尖峰的限幅吸收回路，其中，所述推挽輸出單元包括NPN型三極管Q2以及PNP型三極管Q3，所述限流保護單元包括運算放大器U2、NPN型三極管Q4、穩(wěn)壓二極管D4、二極管D2、電阻R5、電阻R6、以及電容C1，所述限幅吸收回路包括穩(wěn)壓二極管D3以及穩(wěn)壓二極管D5，所述NPN型三極管Q2的發(fā)射極連接所述PNP型三極管Q3的發(fā)射極，所述NPN型三極管Q2的集電極連接電源VCC，所述PNP型三極管Q3的集電極連接所述NPN型三極管Q4的發(fā)射極，所述NPN型三極管Q4的集電極通過電阻R3連接所述IGBT的柵極，所述NPN型三極管Q4的基極連接所述二極管D2的負極，所述二極管D2的正極通過所述電阻R5連接所述運算放大器U2的輸出端，所述運算放大器U2的同相輸入端通過電容C1連接所述運算放大器U2的輸出端，同時，所述運算放大器U2的同相輸入端連接所述穩(wěn)壓二極管D3的負極與所述穩(wěn)壓二極管D5的正極之間，所述穩(wěn)壓二極管D3的正極連接所述IGBT的柵極，所述穩(wěn)壓二極管D5的正極接地，所述運算放大器U2的反相輸入端接電源Vref，所述NPN型三極管Q4的發(fā)射極通過電阻R6連接所述運算放大器U2的負電源端，所述運算放大器U2的負電源端連接電源VSS，所述穩(wěn)壓二極管D4的正極連接所述NPN型三級管Q4的發(fā)射極，所述穩(wěn)壓二極管D4的負極接地，所述IGBT的柵極通過電阻R7接地，所述IGBT的發(fā)射極通過所述采樣電阻R8接地，所述IGBT的集電極連接二極管D1的負極，所述二極管D1的正極連接所述運算放大器U2的同相輸入端，同時，所述IGBT的集電極通過電容C2接地。
進一步地，還包括用于進行電位隔離的光電耦合管U1以及電阻R1、電阻R2、電阻R4、NPN型三極管Q1，其中，電源VCC通過所述電阻R1連接所述光電耦合管U1的正極輸入端，PWM信號輸入到所述光電耦合管U1的負極輸入端，所述光電耦合管U1的集電極輸出端通過電阻R2連接電源VCC，同時所述光電耦合管U1的集電極輸出端連接所述NPN型三極管Q1的基極，所述NPN型三極管Q1的集電極連接電源VCC，所述NPN型三極管Q1的發(fā)射極連接所述NPN型三極管Q2的基極以及所述PNP型三極管Q3的基極，所述光電耦合管U1的發(fā)射極輸出端通過所述電阻R4連接所述NPN型三極管Q1的發(fā)射極。
作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，采用1200V45A的IGBT。
為了避免IGBT的驅(qū)動信號受到較大干擾，造成IGBT的誤觸發(fā)，所述的驅(qū)動模塊與所述IGBT的連線小于10cm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，具有的技術(shù)效果或優(yōu)點是：提高了發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時降低了設(shè)備的維修成本，在中小容量的船用發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)改造中具有實用性。
附圖說明
圖1為船用發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)電路圖。
具體實施方式
本申請實施例通過提供一種船用發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以解決發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器在非正常工況下大功率晶體管容易失效的技術(shù)問題。
為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式，對上述技術(shù)方案進行詳細的說明。
實施例
一種船用發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括驅(qū)動模塊和IGBT，所述驅(qū)動模塊包括用于提高驅(qū)動能力的推挽輸出單元，用于抑制電流增長的限流保護單元、采樣電阻R8以及用于防止所述IGBT的柵極驅(qū)動電路出現(xiàn)高壓尖峰的限幅吸收回路，其中，所述推挽輸出單元包括NPN型三極管Q2以及PNP型三極管Q3，所述限流保護單元包括運算放大器U2、NPN型三極管Q4、穩(wěn)壓二極管D4、二極管D2、電阻R5、電阻R6、以及電容C1，所述限幅吸收回路包括穩(wěn)壓二極管D3以及穩(wěn)壓二極管D5，所述NPN型三極管Q2的發(fā)射極連接所述PNP型三極管Q3的發(fā)射極，所述NPN型三極管Q2的集電極連接電源VCC，所述PNP型三極管Q3的集電極連接所述NPN型三極管Q4的發(fā)射極，所述NPN型三極管Q4的集電極通過電阻R3連接所述IGBT的柵極，所述NPN型三極管Q4的基極連接所述二極管D2的負極，所述二極管D2的正極通過所述電阻R5連接所述運算放大器U2的輸出端，所述運算放大器U2的同相輸入端通過電容C1連接所述運算放大器U2的輸出端，同時，所述運算放大器U2的同相輸入端連接所述穩(wěn)壓二極管D3的負極與所述穩(wěn)壓二極管D5的正極之間，所述穩(wěn)壓二極管D3的正極連接所述IGBT的柵極，所述穩(wěn)壓二極管D5的正極接地，所述運算放大器U2的反相輸入端接電源Vref，所述NPN型三極管Q4的發(fā)射極通過電阻R6連接所述運算放大器U2的負電源端，所述運算放大器U2的負電源端連接電源VSS，所述穩(wěn)壓二極管D4的正極連接所述NPN型三級管Q4的發(fā)射極，所述穩(wěn)壓二極管D4的負極接地，所述IGBT的柵極通過電阻R7接地，所述IGBT的發(fā)射極通過所述采樣電阻R8接地，所述IGBT的集電極連接二極管D1的負極，所述二極管D1的正極連接所述運算放大器U2的同相輸入端，同時，所述IGBT的集電極通過電容C2接地。
進一步地，還包括用于進行電位隔離的光電耦合管U1以及電阻R1、電阻R2、電阻R4、NPN型三極管Q1，其中，電源VCC通過所述電阻R1連接所述光電耦合管U1的正極輸入端，PWM信號輸入到所述光電耦合管U1的負極輸入端，所述光電耦合管U1的集電極輸出端通過電阻R2連接電源VCC，同時所述光電耦合管U1的集電極輸出端連接所述NPN型三極管Q1的基極，所述NPN型三極管Q1的集電極連接電源VCC，所述NPN型三極管Q1的發(fā)射極連接所述NPN型三極管Q2的基極以及所述PNP型三極管Q3的基極，所述光電耦合管U1的發(fā)射極輸出端通過所述電阻R4連接所述NPN型三極管Q1的發(fā)射極。
系統(tǒng)的工作原理為：一旦IGBT的集電極發(fā)生過流，采樣電阻R8上的采樣電壓超過Vref提供的基準電壓時，運算放大器U2輸出翻轉(zhuǎn)，輸出信號由負變正，使NPN型三極管Q4導通，將穩(wěn)壓二極管D4提供的負偏壓引入IGBT的柵極，確保關(guān)斷IGBT，防止過電流造成IGBT的損壞。對驅(qū)動信號進行封鎖并延時開放，可使IGBT在2-3ms內(nèi)軟關(guān)斷并使之保持一定的時間。
所述IGBT的規(guī)格選取，應(yīng)按照最高電壓大于發(fā)電機勵磁繞組可能出現(xiàn)的最高暫態(tài)電壓的原則來進行，在本實施例中采用1200V45A的IGBT。同時加入限流措施確保IGBT的開關(guān)軌跡在安全工作區(qū)（FBSOA、RBSOA）之內(nèi)。
為了避免IGBT的驅(qū)動信號受到較大干擾，造成IGBT的誤觸發(fā)，所述的驅(qū)動模塊與所述IGBT的連線小于10cm。
本申請的上述實施例中，通過提供一種船用發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
應(yīng)當指出的是，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改性、添加或替換，也應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。