同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置的製作方法
2023-05-08 12:57:21 6
專利名稱：同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發電機的電壓調節與保護裝置，尤其涉及一種同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，適用發電頻率為400HZ，同時具備頻率在160 480Hz的寬頻適應性，主要適用於中頻發電領域。
背景技術：
中頻發電機組以其體積小、重量輕等優勢在國內主要應用於飛機及地面設備。目前，國內對中頻發電設備的需求很大，但現有技術中的中頻發電設備功能比較單一，尤其在寬頻範圍發電機輸出電壓不穩定，運行時易發生過壓、欠壓、過頻、欠頻、絕緣降低、缺相、相序錯誤及發電機過載等問題。發明內容
本發明針對針對上述現有技術中存在的問題，提供了一種集電壓調節與發電機運行保護並適應寬頻率範圍的同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置。解決了現有技術中發電機在寬頻範圍輸出電壓不穩定的問題，完成了發電機運行時過壓、欠壓、過頻、欠頻、絕緣降低、缺相、相序錯誤及發電機過載等保護功能。
本發明的技術方案如下設置一次電源、二次電源，將發電機內永磁發電機的電源整流成直流並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換成內部電路所需的穩定電源；設置勵磁控制單元，採用兩組開關電路串聯方式，其中一組採用PWM技術控制發電機勵磁線圈的平均電流，達到發電機輸出電壓的控制目的，另一組通過開關信號控制發電機勵磁的接通和斷開控制；設置檢測單元，將檢測信號傳至邏輯控制單元，完成發電機的在線檢測，實時對發電機運行過程中出現的異常發出相應的故障信號；設置邏輯控制單元，採用FPGA技術完成上電自檢、對各種故障信號進行處理實現分級保護，上電自檢包括二次電源及檢測單元是否正常工作；設置控制指令放大輸出單元，採用光電隔離方式，並將邏輯控制單元產生的對外控制信號按輸出驅動能力要求放大。
所述的勵磁控制單元採用發電機端電壓偏差、頻率偏差及發電機定子電流偏差多參量作為反饋信號實現發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，用於發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於發電頻率檢測；採用精密F/V變換、比較電路對發電機輸出頻率進行分級測量，實現頻率的多檔報警及保護功能。
所述的相序檢測單元用於發電機饋線電壓相序的檢測。
所述的絕緣檢測單元實現發電機饋線對地絕緣電阻的檢測；採用零續電流傳感器及變換電路，實現絕緣電阻的實時在線測量。
所述的勵磁檢測單元用於發電機勵磁電壓異常檢測；採用差分方式對勵磁電壓和發電機端電壓進行比較，出現異常時產生故障信號。
所述的過載檢測單元用於發電機輸出過載檢測。
本實用新型的優點效果如下I、採用兩組開關電路串聯方式，更靈活地實現現勵磁電流的通斷控制。
2、採用零續電流傳感器及相應變換電路，實現絕緣電阻的實時在線測量，更有效地保證了發電機及其饋電加路的安全運行。
3、採用精密F/V變換、比較電路對發電機輸出頻率進行分級測量，實現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節。
4、採用差分方式對勵磁電壓和發電機端電壓進行比較，出現異常時產生故障信號，實施保護，有效地防止發電機過勵和欠勵的發生。
5、採用發電機端電壓偏差、頻率偏差及發電機定子電流偏差多參量作為反饋信號實現發電機電壓的多參量反饋控制，使發電機輸出電壓的穩態和瞬態指標遠高於相關標準。
6、綜述，本發明解決了現有技術中發電機在寬頻範圍輸出電壓不穩定的問題，完成了發電機運行時過壓、欠壓、過頻、欠頻、絕緣降低、缺相、相序錯誤及發電機過載等保護功能。
圖I為本發明的原理結構示意框圖。
圖2為本發明的勵磁控制單元示意框圖。
具體實施方式
本發明參照附圖，結合具體實施例，進行詳細描述如下。實施例
如圖1-2所示，設置一次電源、二次電源，將發電機內永磁發電機的800Hz電源整流成27V直流並與外部輸入的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換成內部電路所需的5V、12V、24V穩定電源。
設置勵磁控制單元，採用兩組開關電路串聯方式，其中一組採用PWM技術控制發電機勵磁線圈的平均電流，達到發電機輸出電壓的控制目的，另一組通過開關信號控制發電機勵磁的接通和斷開控制；採用發電機端電壓偏差、頻率偏差及發電機定子電流偏差多參量作為反饋信號實現發電機電壓的多參量反饋控制。
設置檢測單元，將檢測信號傳至邏輯控制單元，完成發電機的在線檢測，實時對發電機運行過程中出現的異常發出相應的故障信號；設置邏輯控制單元，採用FPGA技術完成上電自檢、對各種故障信號進行處理實現分級保護，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；設置控制指令放大輸出單元，採用光電隔離方式，並將邏輯控制單元產生的對外控制信號按輸出驅動能力要求放大。
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。
所述的發電機端三相電壓檢測單元，用於發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於發電頻率檢測；採用精密F/V變換、比較電路對發電機輸出頻率進行分級測量，實現頻率的多檔報警及保護功能。
所述的相序檢測單元用於發電機饋線電壓相序的檢測。
所述的絕緣檢測單元實現發電機饋線對地絕緣電阻的檢測；採用零續電流傳感器及變換電路，實現絕緣電阻的實時在線測量；更有效地保證了發電機及其饋電迴路的安全運行。
所述的勵磁檢測單元用於發電機勵磁電壓異常檢測；採用差分方式對勵磁電壓和發電機端電壓進行比較，出現異常時產生故障信號，實施保護，有效地防止發電機過勵和欠勵的發生。
實現的發電機輸出電壓的指標參數穩態電壓調整率S ±0. 4% ;電壓波動率S O. 1% ;瞬態電壓調整率S 5%(100%額定負載突加突減)，恢復時間< O. Is。
本發明的保護範圍以權利要求為準，不受具體實施例所限制。
權利要求
1.同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特徵在於包括下述結構，設置一次電源、ニ次電源，將發電機內永磁發電機的電源整流成直流並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換成內部電路所需的穩定電源； 設置勵磁控制單元，採用兩組開關電路串聯方式，其中一組採用PWM技術控制發電機勵磁線圈的平均電流，達到發電機輸出電壓的控制目的，另ー組通過開關信號控制發電機勵磁的接通和斷開控制； 設置檢測單元，將檢測信號傳至邏輯控制単元，完成發電機的在線檢測，實時對發電機運行過程中出現的異常發出相應的故障信號； 設置邏輯控制単元，採用FPGA技術完成上電自檢、對各種故障信號進行處理實現分級保護，上電自檢包括二次電源及檢測單元是否正常工作； 設置控制指令放大輸出単元，採用光電隔離方式，並將邏輯控制單元產生的對外控制信號按輸出驅動能力要求放大。
2.根據權利要求I所述的同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特徵在於所述的勵磁控制單元採用發電機端電壓偏差、頻率偏差及發電機定子電流偏差多參量作為反饋信號實現發電機電壓的多參量反饋控制。
3.根據權利要求I所述的同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特徵在於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.根據權利要求3所述的同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特徵在於所述的電壓檢測単元，用於發電機輸出電壓的高低和是否缺相檢測。
5.根據權利要求3所述的同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特徵在於所述的頻率檢測單元用於發電頻率檢測；採用精密F/V變換和比較電路對發電機輸出頻率進行分級測量，實現頻率的多檔報警及保護功能。
6.根據權利要求3所述的同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特徵在於所述的相序檢測單元用於發電機饋線電壓相序的檢測。
7.根據權利要求3所述的同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特徵在於所述的絕緣檢測單元實現發電機饋線對地絕緣電阻的檢測；採用零續電流傳感器及變換電路，實現絕緣電阻的實時在線測量。
8.根據權利要求3所述的同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特徵在於所述的勵磁檢測単元用於發電機勵磁電壓異常檢測；採用差分方式對勵磁電壓和發電機端電壓進行比較，出現異常時產生故障信號。
9.根據權利要求3所述的同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特徵在於所述的過載檢測単元用於發電機輸出過載檢測。
全文摘要
本發明涉及一種同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，適用於中頻便攜發電領域。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。採用發電機端電壓偏差、頻率偏差及發電機定子電流偏差多參量作為反饋信號實現發電機電壓的多參量反饋控制，大幅度提高發電機的發電質量；採用發電機輸出的電壓、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 優先權日2012年11月28日
發明者王寶新, 曲春普, 劉鈺瓊, 景月 申請人:瀋陽航天新光集團有限公司