一种交流发电机调压装置及方法制造方法及图纸

一种交流发电机调压装置，包括数字电压调节器和交流发电机，所述数字电压调节器连接有交流发电机，所述数字电压调节器还包括脉冲宽度调制（PWM）信号隔离电路、自动激励电路和IGBT功率放大管，所述滤波电路分别并联连接到自动激励电路、IGBT功率放大管和开关电源，所述微处理器还连接有电压微调端口和电压调差端口。还涉及一种交流发电机调压方法，包括电压控制方式和自动激励方法。本发明专利技术适合多种不同电源输入和不同功率的发电机，具有响应速度快、控制精度高、起励性能好、抗干扰能力强，另外还具有体积小、使用安全、操作方便、调节精度高、覆盖性广和输出电压稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种交流发电机调压装置及方法
本专利技术涉及交流电机电压控制
，尤其适用于一种全自动无刷、有刷交流发电机调压装置及方法。
技术介绍
电力发电机组作为一种电力电源被广泛应用工厂、矿山、商场、医院、大厦、野外作业、轮船等，电力发电机组以发动机为动力带动同步发电机(即电球)发电，把动能转化为电能的一种设备。电压调节器装置是发电机的重要部分，它对保证供电质量具有关键作用。目前，国内交流发电机所配套使用的电压调节器均使用模拟的控制方式实现，其采用电压平均值检测方法，即检测交流电压波形的峰峰值，当电压波形发生畸变时，峰峰值电压不能真实反映电压波形变化的曲线和电压波形面积有效电压值。所以模拟调压器会发生检测不准确，导致发电机输出电压控制不准确；另其起励性能差、存在温漂现象、其对电路工艺要求高、调试不方便、保护功能少等缺点；另外，随着科学技术的发展，大量非线性负载出现(比如LED灯、USP电源、变频设备等)，模拟的控制方法更难以满足负载对交流发电机输出电压要求平稳的要求。而国外有厂家开发了模拟+数字的混合型的电压控制器，稳态负载情况下其性能相对优于国内生产模拟方式的电压调节器，但是在发电机突加减载时模拟控制部份起快速反应，所以在波形畸变严重时仍会出现电压检测不准确，另其技术控制复杂、价格昂贵、体积大、励磁方式必须是它励方式发电机，而且工作电源需用永磁发电机供电。如外国专利公开号CN102150357A，专利技术名称为调节交流发电机的激励的方法和装置，一种混合式电压调节控制交流发电机产生的交流电的三个相位的电压。数字电压调节器为每个相位产生RMS电压的平均值，并根据交流电的电压与频率比率产生误差值。RMS电压平均命令进行修改。被修改的电压命令由对交流发电机输出电压进行整流的模拟电压调节器处理，该输出电压然后在一段时间内被用来修改电压命令，以产生调节电压命令，该调节电压命令决定了被应用来激励交流发电机的电流电平。这样降低了该电压调节器的起励能性能，而且控制速度一般，抗干扰性能不强。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题提供了一种响应速度快、控制准确、控制结构简单，起励性能好、抗干扰能力强的交流发电机调压装置及方法。为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案为：一种交流发电机调压装置，包括数字电压调节器和交流发电机，所述数字电压调节器连接有交流发电机，所述交流发电机包括励磁机构和定子线圈，所述励磁机构还包括励磁线圈、电枢线圈、整流电路和主励磁线圈，所述数字电压调节器还包括开关电源、微处理器、滤波电路和过流检测电路，所述微处理器又连接有USB端口、CAN总线、显示窗口和键盘输入，所述数字电压调节器还包括PWM信号隔离电路、自动激励电路和IGBT功率放大管，所述滤波电路分别并联连接到自动激励电路、IGBT功率放大管和开关电源，所述微处理器还连接有微调端口和调差端口。所述的调差端口可以让用户外接电流互感能够轻松实现无功自动分配功能，实现两台或两台以上的发电机并联运行调节和并网运行；所述的调压端口可以通过软件设置外接开关量和电位器(可调电阻)的方式对交流发电机输出电压进行微调控制；所述的USB端口可以用于与PC机通讯(PC机指个人电脑)，使用设置软件通过PC机设定交流发电机输出的电压、频率拐点、低频斜度、启动限压、升压时间、过压保护、过励磁电流保护、瞬态过励磁电流、电压下垂、电流CT变比、PID值、开机液晶屏显示LOGO更改等,方便用户现场根据实际需求对参数进行修改，也方便OEM厂商更改自主的品牌LOGO信息；所述CAN总线是用户外接模块通过此端口可实现远程的通讯读取参数或控制交流发电机的输出电压。为了得到发电机的输出电压量，所述微处理器连接有电压隔离转换电路，所述电压隔离转换电路通过电源连接线连接有三相交流输出电压。所述的电压隔离转换电路将三相电压相位通过大阻值电阻降压和运算放大器，使得微处理器与交流发电机输出的高电压相当处于隔离状态，来保证控制元器件的安全。为了有效的保证微处理器的可靠性能，所述微处理器连接到PWM信号隔离电路，所述PWM信号隔离电路连接到放大电路，所述放大电路连到IGBT功率放大管，这样使得低压控制信号与被控的高压信号完全隔离。为了提高微处理器的处理速度及计算出精准的数据，所述微处理器采用高精度模数转换的高速单片机，所述微处理器将三相交流电压、频率模拟信号转换为数字三相电压、频率数据，并通过软件方式精确计算出三相电压实时真有效值,所述的三相电压实时真有效值能真实反映电压波形面积有效电压值，再结合数字PID计算各项所需的电参数，并完成对各参数进行处理和控制。而且微处理器内置固态储存工具，能够储存相关数据。此种储存工具在突然断电情况下能够正常保存用户数据，重新供电后，自动恢复原先设定参数。为了能够自动建立一个稳定的激励电源，所述自动激励电路包括功率放大电路和稳压电路，所述自动激励电路能在交流发电机剩磁电压极低的情况下建立数字电压调节器所需的启动电源。同时，满足多种类型交流发电机的使用。为了方便对整流器供电，所述滤波电路连接有整流器，所述整流器通过电源连接线到定子线圈。一种交流发电机调压方法，包括电压控制方式和自动激励方法，其步骤如下：a.通过检测三相交流电压实时真有效值的平均值和设定的数字电压命令进行比较产并产生数字电压误差值，数字电压误差值通过数学算法和数字PID算法产生数字电压调整命令；所述数字电压调整命令量化为脉冲宽度调制PWM信号并通过PWM信号隔离电路和IGBT功率放大管来控制交流发电机的励磁机构的磁场电流，交流发电机的输出交流电压响应于磁场电流的大小；b.通过自动激励电路与IGBT功率放大管并联控制交流发电机励磁电流，在交流发电机电压开始建压时，由自动激励电路的功率放大电路向交流发电机励磁线圈输入电流；c.在初步电压建立后，由自动激励电路的稳压电路进行限压控制，开关电源向微处理器提供所需的工作电源，微处理器开始工作，数字电压调整命令控制IGBT功率放大管，交流发电机的输出电压将上升到所指定的电压；当交流发电机的输出电压(即定子线圈向数字电压调节器提供的电源电压)超过稳压电路限定值时，自动激励电路退出工作；所述数字电压命令来源于设定的期望电压值、微调端口输入的信号、调差端口输入的信号；所述期望电压值是通过键盘输入方式输入或采用USB端口通讯方式通过设置软件输入所得；所述微调端口输入信号是来改变数字电压命令的其中一个信号，通过微处理器A/D端口，将微调端口输入的直流电压信号或脉冲信号转换成数字信号来改变数字电压命令；所述调差端口输入的信号是来改变数字电压命令的其中一个信号,通过微处理器A/D端口，将微调端口输入的交流电流信号转换成数字信号来改变数字电压命令。为了进一步方便数字电压调节器进行参数设置，所述采用USB端口通讯方式通过设置软件可对数字电压调节器进行系统参数设置，并利用PC主机的USB端口向数字电压调节器提供5V的工作电源，即数字电压调节器在没有工作的时候，用PC机也能对其进行读取和设定参数。本专利技术的有效果是：采用高精度模数转换的高速单片机作为核心器件，通过对交流发电机三相电压相位检测采用实时真有效值的算法、结合全数字PID算法方式进行设计的数字电压调节器，其适合多种不同电源输入和不同功率的发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流发电机调压装置，包括数字电压调节器和交流发电机，所述数字电压调节器连接有交流发电机，所述交流发电机包括励磁机构和定子线圈，所述励磁机构还包括励磁线圈、电枢线圈、整流电路和主励磁线圈，所述数字电压调节器包括开关电源、微处理器、滤波电路和过流检测电路，所述微处理器又连接有USB端口、CAN总线、显示窗口和键盘输入，其特征在于：所述数字电压调节器还包括PWM信号隔离电路、自动激励电路和IGBT功率放大管，所述滤波电路分别并联连接到自动激励电路、IGBT功率放大管和开关电源，所述微处理器还连接有微调端口和调差端口。

【技术特征摘要】
1.一种交流发电机调压装置，包括数字电压调节器和交流发电机，所述数字电压调节器连接有交流发电机，所述交流发电机包括励磁机构和定子线圈，所述励磁机构还包括励磁线圈、电枢线圈、整流电路和主励磁线圈，所述数字电压调节器包括开关电源、微处理器、滤波电路和过流检测电路，所述微处理器又连接有USB端口、CAN总线、显示窗口和键盘输入，其特征在于：所述数字电压调节器还包括PWM信号隔离电路、自动激励电路和IGBT功率放大管，所述滤波电路分别连接到自动激励电路、IGBT功率放大管和开关电源，所述微处理器还连接有微调端口和调差端口，所述的调差端口用于让用户外接电流互感实现无功自动分配功能，从而实现两台或两台以上的发电机并联运行调节和并网运行；所述的微调端口用于通过软件设置外接开关量和电位器的方式对交流发电机输出电压进行微调控制；所述自动激励电路包括相互连接的功率放大电路和稳压电路，通过自动激励电路与IGBT功率放大管并联控制交流发电机励磁电流，在交流发电机电压开始建压时，由自动激励电路的功率放大电路向交流发电机励磁线圈输入电流。2.根据权利要求1所述的交流发电机调压装置，其特征在于：所述微处理器连接有电压隔离转换电路，所述电压隔离转换电路通过电源连接线连接有三相交流输出电压。3.根据权利要求1所述的交流发电机调压装置，其特征在于：所述微处理器连接到PWM信号隔离电路，所述PWM信号隔离电路连接到放大电路，所述放大电路连到IGBT功率放大管。4.根据权利要求1所述的交流发电机调压装置，其特征在于：所述滤波电路连接有整流器，所述整流器通过电源连接线连接到定子线圈。5.一种交流发电机调压方法，包括电压控制方式和自动激励方法，其步骤如下：a.通过检测三相交流电压实时真有效值的平均值和设定的数字电压命令进行比较产并产生数字电压误差值，数字电压误差值通过数学算法和数字PID算法产生数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓素军，
申请(专利权)人：广州孚鼎自动化控制设备有限公司，
类型：发明
国别省市：