採用三相全控可控矽整流的發電機勵磁屏的製作方法

2023-07-19 02:57:21

專利名稱：採用三相全控可控矽整流的發電機勵磁屏的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及專為中小型發電機配套使用的一種採用三相全控可控矽整流的發電機勵磁屏。
背景技術：
中小型發電機廣泛用於廠礦和農村小水電發電，發電機必須配用勵磁控制裝置。為了使發電機能正常發電，併網輸出高質量電能，原有的發電機多採用三次諧波勵磁、相復勵磁和可控矽勵磁，而可控矽勵磁技術中基本都採用至少六塊印刷電路板作控制電路，其中三塊為三相可控矽觸發板，另外的為信號取樣、比較放大和穩壓電源板，這些三相可控矽觸發板大多採用的是雙基極管做成可控矽觸發電路。上述勵磁裝置共同的缺點是交流輸出電壓穩定性差，負載變化時反映到輸出電壓的變化太大，勵磁控制裝置不通用，保護電路採用快速熔斷器，這種電路結構使用元器件多(至少150多個)，電路複雜，整套裝置必須採用兩面專用屏或專用櫃，設備調試困難運行不穩定，工作可靠性差，使用維修不方便。

發明內容
為了克服上述缺陷，本實用新型的目的是提供一種採用三相全控可控矽整流的發電機勵磁屏，它使用元件少、結構簡單、安裝調試容易方便、工作性能優良。
本實用新型的目的是這樣實現的；一種採用三相全控可控矽整流的發電機勵磁屏，由屏架、設置於屏架體上的前門、屏架體前門上的勵磁電壓表、勵磁電流表、信號燈、輸出調節電位器、斷路器、屏架體門鎖及拉手組成，在屏架腔體內部設置有可控矽觸發電路和三相全橋可控矽整流電路、發電機勵磁電流保護電路、發電機工作狀態監測電路；三相全橋可控矽整流電路是由共陰極組的三個可控矽和共陽極的三個可控矽串聯組成，其前端接有整流變壓器；保護電路是在整流可控矽的交流端串聯一個電流互感器；可控矽觸發電路安裝在一塊印刷電路板KCLF-2上並固定於屏架腔體內部，工作電源從三相同步電壓的變壓器的次級處通過接插件取得，該電路板與整流可控之間用接插件S1、S5連接；與安裝在屏架體上的輸出電壓控制電位器之間用接插件S)連接；它與電流互感器之間通過第二電流互感器以及與三相同步電壓的變壓器等用接插件S4連接；勵磁控制裝置與發電機電流輸出端之間由接線端子1L1、1L2、1L3、N連接，上述三相全橋可控矽整流電路的直流輸出連接在發電機勵磁線圈上。
本實用新型由於只採用一塊三相可控矽觸發器印刷電路板作控制電路，電路簡單、元器件少，線路設計合理，結構緊湊，整套發電機勵磁電路可安裝在現今任何流行的低壓配電屏或配電框內，只用一面配電屏或配電櫃，設備調試容易，運行穩定，可靠，使用維修方便，是一種較為理想的勵磁控制裝置。
本實用新型與現有的發電機勵磁控制裝置相比有以下優點1、可控矽觸發電路採用集成運算放大器作電壓比較器，電路結構簡單，使用性能好，控制靈活，電壓調節範圍寬。
2、與發電機連接方便，採用同步濾波網絡，抗幹擾性強，使發電機交流輸出電壓穩定度高，適用於任何一臺中、小型發電機。
3、設置有發電機勵磁電流保護電路，不需要快速熔斷器，過載能力強，減少了運行成本。


圖1是本實用新型實施例的接線結構示意圖；圖2為本實用新型印刷電路板調節控制、保護電路部分原理圖；圖3為本實用新型印刷電路板觸發控制電路部分原理圖。
附圖中PV電壓表；PA勵磁電流表；RD、GD、ED信號燈；Wg輸出調節電位器；1QA、2QA、3QA斷路器；V1、V2、V3、V4、V5、V6可控矽；TR整流變壓器；1TA、2TA電流互感器；KCLF-2印刷電路板；TV三相同步電壓變壓器；S1、S2、S3、S4、S5接插件；1L1、1L2、1L3、N接線端子；U1、U2、U3光電耦合器；N1、N2、N3三極體；IC1可控矽驅動控制電路TA787AP；N4、N5、N6、N7、N8、N9場效應管；T1、T2、T3、T4、T5、T6脈衝變壓器；T7電源變壓器；IC2、IC3運放大器；IC4、IC5三端穩壓器；R1～108電阻；C1～36電容；E1～6電解電容；P1～12調節電阻；D1～43、V7、V8二極體；Z1～14穩壓二極體。
具體實施方式
下面參照附圖說明本實用新型的實施方案本實施方案為一種採用三相全控可控矽整流的400KW發電機勵磁屏，由屏架、設置於屏架體上的前門、屏架體前門上的勵磁電壓表PV、勵磁電流表PA、信號燈RD、GD、ED、輸出調節電位器Wg、斷路器1QA、屏架體門鎖及拉手組成，附圖1所示為屏架腔體內部設置有可控矽觸發電路和三相全橋可控矽整流電路、發電機勵磁電流保護電路、發電機工作狀態監測電路；三相全橋可控矽整流電路是由共陰極組的三個可控矽V4、V6、V2和共陽極的三個可控矽V1、V3、V5串聯組成，其前端接有整流變壓器TR；保護電路是在整流可控矽的交流端串聯一個電流互感器1TA；可控矽觸發電路安裝在一塊印刷電路板KCLF-2上並固定於屏架腔體內部，工作電源從三相同步電壓的變壓器TV的次級處通過接插件S2取得，該電路板與整流可控之間用接插件S1、S5連接；與安裝在屏架體上的輸出電壓控制電位器之間用接插件S3連接；它與電流互感器1TA之間通過第二電流互感器2TA以及與三相同步電壓的變壓器TV等用接插件S4連接；勵磁控制裝置與發電機電流輸出端之間由接線端子1L1、1L2、1L3、N連接，上述三相全橋可控矽整流電路的直流輸出與發電機勵磁線圈之間由直流電流表PA、連線723、722連接。
上述印刷電路板KCLF-2的電路結構由觸發控制電路、調節控制電路及發電機勵磁電流保護電路組成，其中調節控制電路連接觸發控制電路，調節控制電路通過通過接插件S3連接調節電位器Wg，所述的觸發控制電路是根據整流電路的需要產生高精度，六列雙脈衝，去觸發三相全控橋的六個可控矽，觸發控制電路前面為三相同步電壓分別通過PCT型濾波網路，產生的雙窄脈衝經光電耦合器U1、U2、U3，三極體N1、N2、N3組合電路放大後連接觸發電路中的可控矽驅動控制電路IC1的1、2、18腳，可控矽驅動控制電路IC1的7、8、9、10、11、12腳輸出的觸發脈衝信號經六個場效應管N4、N5、N6、N7、N8、N9功率放大後分別與六個脈衝變壓器T1、T2、T3、T4、T5、T6原邊一端相接，所有脈衝變壓器原邊另一端共同連接+24V電源端，六個脈衝變壓器副端產生的觸發脈衝經二極體限幅、RC消除雜波幹擾後連接電路板上的接插件S1、S5，接插件S1、S5連接三相全橋整流電路對應可控矽的觸發極和陰極；所述的調節控制電路是由IC2運放大器構成的積分放大器，以及IC2B構成的比例積分調節器組成，在比例積分調節器IC2B的反饋支路內引入電阻R52，電容C16構成了PT調節器，調節電阻P10為積分常數200ms，IC2B的輸入端由電源取樣電壓由二極體並接經調節電阻P5取得，調節控制電路的輸出移相電壓經電阻R65接可控矽驅動控制電路IC1的4腳；所述的發電機勵磁電流保護電路是由作為反饋電壓比較器IC3和取樣電位器P9構成，取樣電位器P9輸出端連接放大器IC3A的輸入端，電流互感器1TA測來的電流值以電壓形式加到橋式整流二極體的輸入端，IC3A放大器輸出通過二極體D33經電阻R65接可控矽驅動控制電路IC1的4腳，用來封鎖此電路。
其工作原理三相整流電路對共陰極組和共陽極組可控矽同時導通，它的移相角α是相同的，任何時刻都要求兩個可控矽同時通導，只有這樣才能有整流電流。電流從「+」端流出來經過發電機的勵磁線圈流進「-」端，發電機的勵磁線圈串接在共陰極點和共陽極點之間，這說明，在任何瞬間都有兩個可控矽(共陰極組某一相的可控矽和共陽極組另一相的可控矽)同時導通。對於三相全控橋式電路，在2II周期內，電壓有六次脈動整流電壓波形為線電壓的一部分，當電流連續的，輸出平均電壓Ud＝2.34Uacosα，每個可控矽持續導通120°，每隔60°有一個可控矽換相，每瞬間有兩個可控矽同時導通。因此，要求觸發脈衝寬度為大於60°的寬脈衝或間距為60°的雙窄脈衝。可控矽以60°的間隔被開通，發電機的勵磁線圈的端電壓的脈動為每周6個。由於可控矽以較快的速率被觸發，所以，流過發電機勵磁線圈的電幾乎是連續的。三相同步電壓分別通過RCT型濾波網路產生的雙窄脈衝經光電耦合器U1、U2、U3，三極體N1、N2、N3組合電路放大後加到觸發電路中的可控矽驅動控制電路IC1(TC787AP)的1、2、18腳。經電阻R65接可控矽驅動控制電路IC1(TC787AP)的4腳，這個電壓為移相電壓。在同步電壓作用下，IC1(TC787AP)生成鋸齒波電壓，該電壓與移相電壓比較後產生受移相電壓控制的輸出觸發脈衝，由IC1(TC787AP)7、8、9、10、11、12腳輸出。調整電位器P4，P8，P11可以改變鋸齒波斜率，調整輸出脈衝的相位，輸出脈衝的衰度由P6決定。
權利要求1.一種採用三相全控可控矽整流的發電機勵磁屏，由屏架、設置於屏架體上的前門、屏架體前門上的勵磁電壓表(PV)、勵磁電流表(PA)、信號燈(RD、GD、ED)、輸出調節電位器(Wg)、斷路器(1QA)、屏架體門鎖及拉手組成，其特徵在於在屏架腔體內部設置有可控矽觸發電路和三相全橋可控矽整流電路、發電機勵磁電流保護電路、發電機工作狀態監測電路；三相全橋可控矽整流電路是由共陰極組的三個可控矽(V4、V6、V2)和共陽極的三個可控矽(V1、V3、V5)串聯組成，其前端接有整流變壓器(TR)；保護電路是在整流可控矽的交流端串聯一個電流互感器(1TA)；可控矽觸發電路安裝在一塊印刷電路板(KCLF-2)上並固定於屏架腔體內部，工作電源從三相同步電壓的變壓器(TV)的次級處通過接插件(S2)取得，該電路板與整流可控之間用接插件(S1、S5)連接；與安裝在屏架體上的輸出電壓控制電位器之間用接插件(S3)連接；它與電流互感器(1TA)之間通過第二電流互感器(2TA)以及與三相同步電壓的變壓器(TV)等用接插件(S4)連接；勵磁控制裝置與發電機電流輸出端之間由接線端子(1L1、1L2、1L3、N)連接，上述三相全橋可控矽整流電路的直流輸出與發電機勵磁線圈之間由直流電流表(PA)、連線(723、722)連接。
2.根據權利要求1所述的一種採用三相全控可控矽整流的發電機勵磁屏，其特徵在於所述印刷電路板(KCLF-2)的電路結構由觸發控制電路、調節控制電路及發電機勵磁電流保護電路組成，其中調節控制電路連接觸發控制電路，調節控制電路通過通過接插件(S3)連接調節電位器(Wg)，所述的觸發控制電路前面為三相同步電壓分別通過PCT型濾波網路，產生的雙窄脈衝經光電耦合器(U1、U2、U3)，三極體(N1、N2、N3)組合電路放大後連接觸發電路中的可控矽驅動控制電路(IC1)的1、2、18腳，可控矽驅動控制電路(IC1)的7、8、9、10、11、12腳輸出的觸發脈衝信號經六個場效應管(N4、N5、N6、N7、N8、N9)功率放大後分別與六個脈衝變壓器(T1、T2、T3、T4、T5、T6)原邊一端相接，所有脈衝變壓器原邊另一端共同連接+24V電源端，六個脈衝變壓器副端產生的觸發脈衝經二極體限幅、RC消除雜波幹擾後連接電路板上的接插件(S1、S5)，接插件(S1、S5)連接三相全橋整流電路對應可控矽的觸發極和陰極；所述的調節控制電路是由(IC2)運放大器構成的積分放大器，以及(IC2B)構成的比例積分調節器組成，在比例積分調節器(IC2B)的反饋支路內引入電阻(R52)，電容(C16)構成了PT調節器，調節電阻(P10)為積分常數200ms，(IC2B)的輸入端由電源取樣電壓由二極體並接經調節電阻(P5)取得，調節控制電路的輸出移相電壓經電阻(R65)接可控矽驅動控制電路(IC1)的4腳；所述的發電機勵磁電流保護電路是由作為反饋電壓比較器(IC3)和取樣電位器(P9)構成，取樣電位器(P9)輸出端連接放大器(IC3A)的輸入端，電流互感器(1TA)測來的電流值以電壓形式加到橋式整流二極體的輸入端，(IC3A)放大器輸出通過二極體(D33)經電阻(R65)接可控矽驅動控制電路(IC1)的4腳。
專利摘要本實用新型提供了一種採用三相全控可控矽整流的發電機勵磁屏，其特徵在於在屏架腔體內部設置有可控矽觸發電路和三相全橋可控矽整流電路、發電機勵磁電流保護電路、發電機工作狀態監測電路；保護電路是在整流可控矽的交流端串聯一個電流互感器(1TA)；可控矽觸發電路安裝在一塊印刷電路板(KCLF－2)上並固定於屏架腔體內部，上述三相全橋可控矽整流電路的直流輸出與發電機勵磁線圈連接。本實用新型電路簡單、元器件少，線路設計合理，結構緊湊，整套發電機勵磁電路可安裝在現今任何流行的低壓配電屏或配電框內，適用於任何一臺中、小型水電發電機。
文檔編號H02P9/14GK2768310SQ20042006941
公開日2006年3月29日 申請日期2004年12月5日 優先權日2004年12月5日
發明者李宏, 雷波, 譚珍忠 申請人:郴州市東塘電氣設備有限公司