專利名稱：開關(guān)式勵磁調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種同步發(fā)電機的勵磁控制器。
近年來，采用大功率全控型電子開關(guān)元件，通過調(diào)控開關(guān)導(dǎo)通占空比的發(fā)電機開關(guān)式勵磁調(diào)節(jié)器，因其較可控硅式勵磁裝置控制簡單、可靠，逐步得到推廣應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)的開關(guān)式勵磁調(diào)節(jié)器控制電路需要有專用的振蕩電路或芯片產(chǎn)生鋸齒波或三角波電壓，再由控制電壓與該電壓比較產(chǎn)生方波脈沖電壓并進行脈寬控制；而控制電壓則由發(fā)電機的測量電壓經(jīng)整流、濾波、與給定電壓比較、誤差放大、信號綜合等電路產(chǎn)生。為滿足控制電路工作還須設(shè)置專用的直流工作電源等。這對中小型發(fā)電機來說控制電路仍顯復(fù)雜，從而增加了勵磁設(shè)備的技術(shù)復(fù)雜性和使用難度。
為此，內(nèi)蒙古電力試驗研究所研制并公開了一種電壓紋波脈寬調(diào)制開關(guān)式勵磁調(diào)節(jié)器(專利申請?zhí)?6100740)，利用發(fā)電機測量整流電壓的紋波與直流基準電壓比較，直接產(chǎn)生方波脈沖電壓并完成脈寬控制，無須專用振蕩電路，也無須對發(fā)電機測量電壓進行復(fù)雜的信號處理及放大，不需設(shè)置專用直流工作電源。因而大大簡化了勵磁裝置的控制電路，提高了勵磁設(shè)備的可靠性、降低了成本。采用該原理設(shè)計的JL-1型開關(guān)式勵磁調(diào)節(jié)器，在60兆瓦及以下發(fā)電機上應(yīng)用，效果良好。但是，JL-1型勵磁裝置的電壓紋波脈寬調(diào)制電路采用的是分立元件晶體管差分放大器電路，放大系數(shù)及靈敏度低，產(chǎn)生的方波脈沖開關(guān)速度慢，不利開關(guān)元件工作和提高電壓調(diào)節(jié)精度；并且上述差分放大器電路和基準電壓電路由發(fā)電機測量整流電壓直接供電，該電壓隨機端電壓變化較大且含有很大的紋波成分，對電路工作穩(wěn)定性造成不良影響。
本實用新型的目的是對上述電壓紋波脈寬調(diào)制開關(guān)式勵磁調(diào)節(jié)器進行改進，提高電壓紋波脈寬調(diào)制電路的靈敏度和穩(wěn)定性，從而提高開關(guān)速度和發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)精度。
本實用新型的技術(shù)方案是在上述電壓紋波脈寬調(diào)制電路采用開環(huán)放大倍數(shù)極高的集成運算放大器構(gòu)成的電壓比較器，對帶有紋波的發(fā)電機測量采樣電壓與直流基準電壓進行比較，輸出方波脈沖電壓并依據(jù)測量采樣電壓的高低進行脈寬控制；集成電壓比較器的輸出控制驅(qū)動電路驅(qū)動功率開關(guān)元件工作；集成電壓比較器及直流基準電壓電路由發(fā)電機測量整流電壓經(jīng)串聯(lián)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后供電。
本實用新型的技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，由于集成運算放大器的開環(huán)放大倍數(shù)可達數(shù)萬倍，構(gòu)成電壓比較器實現(xiàn)電壓紋波脈寬調(diào)制，靈敏度高，有利提高電壓調(diào)節(jié)精度，并且提高了方波電壓的開關(guān)速度，減少功率元件的開關(guān)損耗。而原來采用的晶體管差分放大器放大倍數(shù)低，只有百倍左右，要達到足夠的電壓增益完成電壓紋波脈寬調(diào)制，必須采取正反饋措施，使輸入電壓有一定的回差，這樣就降低了電壓調(diào)節(jié)精度，并且開關(guān)速度慢，開關(guān)損耗大。電壓比較器和基準電壓電路由發(fā)電機測量整流電壓經(jīng)串聯(lián)穩(wěn)壓器供電，較由測量整流電壓直接供電消除了電壓變化和紋波對電路工作的影響，提高了電壓比較器的工作穩(wěn)定性和基準電壓的精度。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明附

圖1是本實用新型的原理框圖；附圖2是本實用新型實施方案之一的電路圖；附圖3是電壓紋波脈寬調(diào)制電路的波形轉(zhuǎn)換圖。圖中F為同步發(fā)電機，F(xiàn)LQ為發(fā)電機勵磁線圈，L為直流勵磁機，LLQ為勵磁機勵磁線圈，YH為發(fā)電機電壓互感器。JK為勵磁調(diào)節(jié)器輸出開關(guān)晶體管，D為續(xù)流二極管。附圖2中虛線框內(nèi)的電路為本實用新型實施例的電路圖，其中I為測量整流電路；II為調(diào)節(jié)采樣電路；III為穩(wěn)壓器電路；IV為基準電壓電路；V為電壓紋波脈寬調(diào)制電壓比較器；VI為驅(qū)動器電路；VII為輸出開關(guān)和續(xù)流電路。
本實用新型勵磁調(diào)節(jié)器的工作原理是反映發(fā)電機電壓的電壓互感器(YH)二次電壓，經(jīng)勵磁調(diào)節(jié)器的測量整流電路降壓、整流，得到與發(fā)電機電壓成正比的帶有整流紋波的直流測量電壓；該測量電壓一路供給可調(diào)節(jié)分壓比的調(diào)節(jié)采樣電路，得到同樣帶有紋波的直流采樣電壓U1；另一路經(jīng)穩(wěn)壓器得到一直流穩(wěn)定電壓，作為基準電壓電路和電壓比較器的工作電源。基準電壓電路產(chǎn)生恒定的直流基準電壓U2。U1、U2分別作為電壓比較器的輸入電壓加入電壓比較器的兩輸入端，電壓比較器對輸入電壓比較后輸出電壓U3。采樣電壓高于基準電壓時，輸出電壓U3為最大值，接近電源電壓；采樣電壓低于基準電壓時，輸出電壓U3為零伏。當采樣電壓與基準電壓接近，采樣電壓U1的紋波在直流基準電壓U2上下波動時，輸出電壓U3依據(jù)采樣電壓U1紋波的高低為一方波脈沖電壓，實現(xiàn)電壓紋波脈寬調(diào)制。附圖3是其電壓轉(zhuǎn)換的波形圖，圖中曲線U1為采樣電壓波形；曲線U2為直流基準電壓波形；曲線U3為輸出方波脈沖電壓波形。從圖中可見方波脈沖電壓轉(zhuǎn)換點為U1電壓紋波和U2直流電壓的交點。在基準電壓U2恒定不變的情況下，方波脈沖電壓的脈寬，由采樣電壓U1的高低決定。電壓比較器輸出的方波脈沖電壓經(jīng)驅(qū)動電路轉(zhuǎn)換電壓并驅(qū)動功率輸出開關(guān)元件導(dǎo)通與截止，控制勵磁機的勵磁電流，從而控制發(fā)電機的電壓。當發(fā)電機的輸出電壓發(fā)生變化時，勵磁調(diào)節(jié)器的采樣電壓也會相應(yīng)發(fā)生變化，改變其電壓紋波與基準電壓的交點位置，從而改變電壓比較器輸出方波脈沖電壓的脈寬，經(jīng)輸出開關(guān)電路控制改變勵磁電流，對發(fā)電機電壓進行調(diào)節(jié)，以保持發(fā)電機電壓不變，實現(xiàn)發(fā)電機電壓的負反饋自動調(diào)節(jié)。當需要人為改變發(fā)電機電壓或無功功率時，只要調(diào)整調(diào)節(jié)采樣電路的電位器，改變采樣分壓比，即可調(diào)節(jié)改變發(fā)電機的電壓或無功。
權(quán)利要求1.一種用于同步發(fā)電機的開關(guān)式勵磁調(diào)節(jié)器，由測量整流電路、調(diào)節(jié)采樣電路、基準電壓電路、電壓紋波脈寬調(diào)制電路、驅(qū)動和功率開關(guān)電路等組成。其特征是所述電壓紋波脈寬調(diào)制電路采用集成運算放大器構(gòu)成的電壓比較器，且該電壓比較器和基準電壓電路的工作電源由測量整流電壓經(jīng)串聯(lián)穩(wěn)壓器供給。
專利摘要本實用新型是一種用于同步發(fā)電機的開關(guān)式勵磁調(diào)節(jié)器,其技術(shù)關(guān)鍵是采用高精度集成電壓比較器實現(xiàn)測量電壓紋波脈寬調(diào)制,無需專用振蕩電路或芯片,也不須設(shè)置專用直流工作電源。具有電路簡單,反應(yīng)快速,運行可靠,設(shè)備小巧,維護簡便等特點。
文檔編號H02P9/30GK2497486SQ0122330
公開日2002年6月26日 申請日期2001年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月10日
發(fā)明者于靜 申請人:于靜