提高小占空比同步发电机调压器稳定方法及调压器电路技术

本发明专利技术涉及一种提高小占空比同步发电机调压器稳定方法及调压器电路，在小占空比情况下调压器内串联稳定电阻方法，通过转速判断控制，使变频交流发电机处于高转速时稳定电阻介入，通过分压限制励磁电流大小，而电阻分压部分与励磁机绕组分压部分叠加相当于将小占空比进行放大，从而提高系统环路的稳定性。通过已有变频电机验证，系统励磁电流较未采取时能够保持电流的连续性，卸载波动率明显下降。卸载波动率明显下降。卸载波动率明显下降。

【技术实现步骤摘要】
提高小占空比同步发电机调压器稳定方法及调压器电路


[0001]本专利技术属于航空电气设计
，涉及一种提高小占空比同步发电机调压器稳定方法及调压器电路。

技术介绍

[0002]随着航空变频电力系统的应用发展，宽转速范围变频交流发电系统的应用越来越广泛，变频交流发电系统一般还是采用可靠性较高、使用广泛的三级同步交流发电机，但同步交流发电机高转速发电机励磁电流小，低转速励磁电流大，而其励磁一般采用永磁机直接变换成直流方式进行，低转速电压低，高转速电压高，控制上采用PWM控制后导致高转速PWM占空比很小，有时甚至小于2％，因而导致系统控制上稳定性差，容易出现励磁电流不连续和发电电压调制较大问题。因此一般设计时需要对电机励磁参数和永磁机参数反复分析，优化后才确定合理参数以保证励磁PWM占空比的合理性，但由于设计偏差或材料磁特性原因，往往电机加工完成后难以再改进，需要从控制角度进行改进，小占空比同步发电机调压器优化改进显得极具必要性。
[0003]针对变频交流发电系统引起的励磁电流不连续和发电电压调制较大问题，增加积分电路等方法能改善系统调节特性，但容易出现电压中断恢复过程的过冲，适用范围略显不足，难以满足相关标准对发电系统特性指标的要求。

技术实现思路

[0004]要解决的技术问题
[0005]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种提高小占空比同步发电机调压器稳定方法及调压器电路，通过分压减小提供给变频交流发电机励磁绕组电流方法。
[0006]技术方案
[0007]一种提高小占空比同步发电机调压器稳定方法，其特征在于：在低转速条件下，将整流后的励磁电压全部供给励磁机，由功率管7进行PWM控制，实现低转速工作状态的大占空比控制，保证励磁电流足够；当处于高转速工作状态时，使整流后的励磁电压部分供给励磁机，永磁机整流电压通过励磁机绕组的电流被限制，将小占空比的能量进行控制分压控制，使占空比得到放大，保证系统环路的稳定性。
[0008]一种实现所述提高小占空比同步发电机调压器稳定方法的调压器电路，包括发电机电压敏感信号1、调理转换电路2、参考电压电路3、PID调节电路4、比较电路5、驱动电路6、功率管7、电源变换内部供电8和永磁机整流电路9；其特征在于还包括直通控制功率管11、稳定电阻10和转速敏感控制及驱动13；直通控制功率管11和稳定电阻12并联连接于永磁机整流电路9和功率管7之间，转速敏感控制及驱动13为直通控制功率管11的输入信号；在低转速条件下，直通控制功率管11开通稳定电阻10短路，直接进行励磁调节；当处于高转速工作状态时，直通控制功率管11关断，稳定电阻12限制励磁电流，将小占空比的能量进行控制分压控制，使占空比得到放大，保证系统环路的稳定性。
[0009]所述直通控制功率管11的输入信号采用低速直通控制电路输出信号。
[0010]所述直通控制功率管11采用低转速直通控制管V3。
[0011]所述低转速直通控制管V3选择与V1相同的参数功率管。
[0012]所述稳定电阻12为RJ1，设置在10欧姆以内。
[0013]有益效果
[0014]本专利技术提出的一种提高小占空比同步发电机调压器稳定方法及调压器电路，在小占空比情况下调压器内串联稳定电阻方法，通过转速判断控制，使变频交流发电机处于高转速时稳定电阻介入，通过分压限制励磁电流大小，而电阻分压部分与励磁机绕组分压部分叠加相当于将小占空比进行放大，从而提高系统环路的稳定性。通过已有变频电机验证，系统励磁电流较未采取时能够保持电流的连续性，卸载波动率明显下降。
附图说明
[0015]图1：现有技术的调压电路
[0016]图2：本专利技术改进调压器原理框图
[0017]图3：本专利技术改进调压器电路
[0018]图4：激磁电流与电压波形
具体实施方式
[0019]现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：
[0020]现有的调压器原理图1所示，一般电路原理框图中调压器包含发电机电压敏感信号1、调理转换电路2、参考电压电路3、PID调节电路4、比较电路5、驱动电路6、功率管7、电源变换内部供电8、永磁机整流电路9、续流管10组成。
[0021]本专利技术在图1基础上采用改进调压技术，如图2，增加直通控制功率管11、稳定电阻12、转速敏感控制及驱动13等部分。工作时，稳定电阻12与直通控制功率管11并联，转速敏感控制及驱动13根据变频交流发电机的转速判断发电机处于低转速(大占空比工况)还是高转速(小占空比工况)，当处于低转速工作状态时，开通直通控制功率管11处于全通状态，使整流后的励磁电压全部通过供给励磁机，由功率管7进行PWM控制，实现低转速工作状态的大占空比控制，保证励磁电流足够；当处于高转速工作状态时，关断直通控制功率管11处于全关断状态，使整流后的励磁电压全部通过稳定电阻12供给励磁机，由于永磁机整流电压通过稳定电阻12和励磁机绕组，电流被限制在一定范围内，通过合理设置稳定电阻12的大小就能限制励磁电流大小，相当于将小占空比的能量进行控制分压控制，使占空比得到放大，保证系统环路的稳定性。
[0022]图3为改进调压器电路，PWM控制部分包含发电机电压敏感信号1、调理转换电路2、参考电压电路3、PID调节电路4、比较电路5、驱动电路6等电路，永磁机整流电路9为V4～V9，功率管7为V1，续流管10为V2，转速敏感控制及驱动13为低速直通控制电路输出信号，稳定电阻12为RJ1，直通控制功率管11为V3。
[0023]其中V1为调压器功率管，V2为续流二极管，V3为低转速直通控制管，RJ1为稳定电阻，R
j
为激磁绕组电阻，L
j
为激磁绕组电感，E
d
为PMG三相全波整流输出的直流电压，E
c
为励磁绕组正端的直流电压。
[0024]当V1处于理想开关状态时(不考虑分布参数和管压降，即V
1d
为理想方波，V1的D、S两端电压U
DS
＝E
d
,I
DS0
＝0),激磁电流I
j
波形如图4所示(T为PWM控制的开关周期，V1开通时间为ton，V1关断时间为t
off
，I
j2
为开通时最大电流，I
j1
为关断时最大电流)。
[0025]在开通时间t
on
内，功率管V1导通，激磁绕组与电源接通，激磁电流上升，其电路方程为
[0026]I
j(
R
j+
RJ
1)
+L
j
di
j
/dt＝E
d
ꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
1)
[0027]Ec＝E
d
‑
I
j
RJ1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
2)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高小占空比同步发电机调压器稳定方法，其特征在于：在低转速条件下，将整流后的励磁电压全部供给励磁机，由功率管[7]进行PWM控制，实现低转速工作状态的大占空比控制，保证励磁电流足够；当处于高转速工作状态时，使整流后的励磁电压部分供给励磁机，永磁机整流电压通过励磁机绕组的电流被限制，将小占空比的能量进行控制分压控制，使占空比得到放大，保证系统环路的稳定性。2.一种实现权利要求1所述提高小占空比同步发电机调压器稳定方法的调压器电路，包括发电机电压敏感信号[1]、调理转换电路[2]、参考电压电路[3]、PID调节电路[4]、比较电路[5]、驱动电路[6]、功率管[7]、电源变换内部供电[8]和永磁机整流电路[9]；其特征在于还包括直通控制功率管[11]、稳定电阻[10]和转速敏感控制及驱动[13]；直通控制功率管[11]和稳定电阻[12]并联连接于永磁机整流电路[9]和功率管[7]之...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建新，毕胜，汪鑫余，韩旭，
申请(专利权)人：陕西航空电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：