專利名稱：無刷勵磁發電機功率因素自控儀的制作方法
技術領域：
無刷勵磁發電機功率因素自控儀
所屬技術領域-
本實用新型涉及一種無刷勵磁發電機功率因素自控儀。
技術背景-
現有的功率因素自控儀為微機控制，電路結構復雜，成本高昂，不適應現階段農村小 水電的無刷勵磁發電機的推廣和維護。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種能在并網運行中無刷勵磁發電機功率因數自動控制 的無刷勵磁發電機功率因素自控儀。
本實用新型的目的是這樣實現的，所述的無刷勵磁發電機功率因素自控儀，其結構特 點為包括1)功率因數設定電路，它包括精密穩壓集成電路、電位器和周邊元件電阻、電 容構成，通過電位器調節設定功率因素的電壓；2)采樣電路，包括功率因數表，表頭兩 端引兩條線作為取樣電壓；3)同相電壓比較器電路，包括雙運算放大器和周邊元件電阻 組成；4)積分'濾波電路，包括濾波電容和電阻構成；5)同步電壓電路，包括二極管整流 電路和穩壓電路，穩壓電路包括穩壓管和電阻組成，獲得同步電壓；6)同步基底電壓電 路，包括另 -電位器及周邊元件電容、電阻構成，通過另一電位器獲得基底電壓；7)馳 張振蕩電路，包括三極管和雙基極二極管及周邊元件電容、電阻構成；8)可控整流電路, 包括可控硅、電源變壓器構成；功率因數設定電路獲得的設定功率因素的電壓以及采樣電 路獲得的取樣電壓分別輸入到同相電壓比較器電路的比較輸入端進行比較獲得變化的脈 沖電壓，經積分濾波電路濾波獲得功率因數變化的電壓，當此電壓與通過另-電位器獲得 的基底電壓疊加合成總的控制電壓后，對馳張振蕩電路進行控制，馳張振蕩電路改變可控 硅的導通角，觸發可控整流電路產生控制電壓，此控制電壓與發電機的并網勵磁機的勵磁 電壓相加形成總勵磁電壓，控制發電機的功率因數為標定值。
本實用新型具有優點為本實用新型控制電路為低電壓微功耗，因此實際運行中可靠 性極高，難于損壞。元件普通、造價低廉、便于維護，使用、調整簡單。電機廠家由于降 低了生產成本，增加了產品的競爭力，易于采用和推廣；發電機的使用者容易接受。不受 網絡影響，抗干擾性能良好。對于500千瓦以下的無刷勵磁發電機，其交流勵磁機的定子 磁極電流均小，實踐運行中本實用新型的控制電路能控制得很好。在一般有刷可控勵磁中， 只要把B-C點的電壓與手動調節勵磁的電位上的電壓疊加即可。
圖1為本實用新型的電路框圖。
圖2為本實用新型的的電路原理圖。
圖中電位器Wl,功率因數表l,同相電壓比較器電路2，積分濾波電路3，另一電 位器W2，馳張振蕩電路4，可控整流電路5，原發電機的并網勵磁機6。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的結構和工作原理進行詳細說明-在自動化不斷完善的今天，無刷勵磁發電機以其得天獨厚的優點被社會廣泛采用。機
器的勵磁調整都是調節交流勵磁機定子磁極的電流強度來完成的，由于交流勵磁機定子磁
極線圏的功率均不大，電壓、電流都較低，這為自動化調節創造了良好條件。
我設計了一個電路，成功了解決了并網運行中無刷勵磁發電機功率因數的自動控制，
在實際運行中效果很好。該裝置引伸則可為一切經可控硅整流得到勵磁電流的發電機(有
刷)，實現功率因素自控制。
在發電機并網運行后，必須根據有功的多少隨時調整功率因數，使之符合電網的要求， 我為無刷勵磁發電機設計了一個自動裝置，使能隨發電機出力的大小自動調整勵磁電流， 從而實現功率因數的定額及時控制。
設計思路，發電機轉子磁極電壓由二部分組成， 一部分是原來的勵磁機提供的電壓， 即原無刷勵磁發電機勵磁電流調整到并網點的電壓，使在準同步或自同步并網中沖擊電流 小，原無刷勵磁發電機勵磁機并網時提供并網勵磁電流，該勵磁電壓維持不變；并網后隨 有功增長的勵磁電壓由自動裝置提供，二電壓串聯疊加成勵磁總電壓，因此任何一部分損 壞均不會造成發電機轉子磁極全失磁，即使本實用新型的自動部分不工作，照樣可立刻恢 復手動控制。
工作原理1)控制取樣，功率因素的取樣由功率因數表提供，在現階段子針式功率 因數表中，當功率因素C0S①-1時表頭電流為0，指針是不動的。功率因數表的電檢測電 路提供正電流時指針向上偏轉(滯后)，反之負電流則指針向下偏移顯示超前。
表頭毫伏特性C0S &=1， V=0V; COSd>=0.9， V=45mV; COS^=0.8, V=60mV; COS<I>=0. 7， V=74mV; C0SO=0.6， V=83mV; C0SO=0.5， V:95mV。由此可見功率因數在0. 9-0. 7之間較 為線性，我們即利用其不同功率因數時電壓不同作為比較因子。
2) 利用雙運算放大器(型號可為LM358)作為電壓比較器，均接成同相輸入比較器， 取樣得到的表頭電壓由雙運算放大器的2腳、5腳輸入。由精密穩壓器(型號可為TL431) 得到的電壓經電位器W1調整后為設定功率因素的電壓由雙運算放大器的3腳、6腳輸入。 例調電位器Wl輸出60mv,當發電機C0S。X).8時，功率因數表頭輸出小于60mv的電壓， 此時同相輸入比較器的一比較器由于3腳電壓大于2腳電壓，l腳輸出高電平，另一比較 器的5腳電壓低于6腳電壓，7腳輸出低電平。在1腳與7腳間得到一正電壓，反之當表 頭電壓大于設定功率因素的電壓時則輸出負電壓。
3) 電壓比較器輸出的變化脈沖電壓經積分濾波后電壓即點B-C之間電壓為比較平滑 的控制電壓。馳張振蕩電路的三極管(型號可為9012)的基極電壓由二部分組成，第一部 分是由A點電源經另一電位器W2調出的穩定基底電壓，該電壓經雙運算放大器的1腳、7 腳加到三極管(型號可為9012)的基極；第二部分電壓就是點B-C之間比較平滑的控制電 壓，由于此二電壓是串聯疊加，極性可變的控制電壓與基底電壓加法運算后形成最終控制 電壓，其電壓控制三極管(型號可為9012)的導通程度，從而改變馳張振蕩電路的雙基極 二極管輸出的脈沖使可控整流電路的可控硅導通角變化，于是總勵磁電壓即變大或變小， 使功率因素始終為一標定值，從而實現發電機出力變化時功率因數的衡定。
如圖1、圖2所示，本實用新型具體電路構成，包括(1)功率因數設定電路，它 包括精密穩壓集成電路、電位器Wl和周邊元件電阻、電容構成，能提供5伏及2.5伏電壓供電路或集成電路使用，并通過電位器W1調節設定功率因素的電壓；(2)采樣電路， 包括功率因數表l，按常規功率因數表接法取樣，表頭兩端引兩條線作為取樣電壓；(3)
同相電壓比較器電路2 (見圖2的虛框)，包括雙運算放大器(LM358)和周邊元件電阻組 成；(4)積分濾波電路3，包括濾波電容和電阻構成，作用是濾波；(5)同步電壓電路， 包括二極管整流電路和穩壓電路，穩壓電路包括穩壓管和電阻組成，獲得同步電壓；(6) 同步基底電壓電路，包括另一電位器W2及周邊元件電容、電阻構成，發電機滿載時調W2 使功率因數為標定值，通過另一電位器W2獲得基底電壓即點A-B間電壓；(7)從積分濾 波電路出來的電壓即點B-C間電壓，(8)點A-B間電壓和點B-C間電壓疊加合成總的控 制電壓；(8)馳張振蕩電路4，包括三極管和雙基極二極管及周邊元件電容、電阻構成， (9)可控整流電路5，包括可控硅、電源變壓器TP2構成，電源變壓器的電源一般是經主 開關合閘后取自電網，變壓器付端電源電壓必須大于實際使用的遞增電壓有效值l倍。例 如發電機并網時勵磁電壓為10伏，滿載時20伏，則遞增10伏，為可控整流提供的交流 電壓應有20伏。(10)總勵磁電壓由原發電機的并網勵磁機6的勵磁電壓和本電路的電 壓相加而成，此總勵磁電壓控制發電機的功率因數，使之為標定值。
功率因數設定電路獲得的設定功率因素的電壓以及采樣電路獲得的取樣電壓分別輸
入到同相電壓比較器電路的比較輸入端進行比較獲得變化的脈沖電壓，經積分濾波電路濾 波獲得功率因數變化的電壓即點B-C間電壓，當此電壓與通過另一電位器W2獲得的基底 電壓疊加合成總的控制電壓，對馳張振蕩電路進行控制，馳張振蕩電路改變可控硅的導通 角，觸發可控整流電路產生控制電壓，此電壓與原發電機的并網勵磁機的勵磁電壓相加為 總勵磁電壓，控制發電機的功率因數，使之為標定值。
權利要求1. 一種無刷勵磁發電機功率因素自控儀，其特征在于包括1)功率因數設定電路，它包括精密穩壓集成電路、電位器(W1)和周邊元件電阻、電容構成，通過電位器(W1)調節設定功率因素的電壓；2)采樣電路，包括功率因數表，表頭兩端引兩條線作為取樣電壓；3)同相電壓比較器電路，包括雙運算放大器和周邊元件電阻組成；4)積分濾波電路，包括濾波電容和電阻構成；5)同步電壓電路，包括二極管整流電路和穩壓電路，穩壓電路包括穩壓管和電阻組成，獲得同步電壓；6)同步基底電壓電路，包括另一電位器(W2)及周邊元件電容、電阻構成，通過另一電位器(W2)獲得基底電壓；7)馳張振蕩電路，包括三極管和雙基極二極管及周邊元件電容、電阻構成；8)可控整流電路，包括可控硅、電源變壓器構成；功率因數設定電路獲得的設定功率因素的電壓以及采樣電路獲得的取樣電壓分別輸入到同相電壓比較器電路的比較輸入端進行比較獲得變化的脈沖電壓，經積分濾波電路濾波獲得功率因數變化的電壓，當此電壓與通過另一電位器(W2)獲得的基底電壓疊加合成總的控制電壓后，對馳張振蕩電路進行控制，馳張振蕩電路改變可控硅的導通角，觸發可控整流電路產生控制電壓，此控制電壓與發電機的并網勵磁機的勵磁電壓相加形成總勵磁電壓，控制發電機的功率因數為標定值。
專利摘要本實用新型公開一種無刷勵磁發電機功率因素自控儀，特點為包括功率因數設定電路獲得設定功率因素的電壓；功率因數表的表頭兩端引線作為取樣電壓；同相電壓比較器電路，包括雙運算放大器組成；同步基底電壓電路獲得基底電壓；馳張振蕩電路；可控整流電路；設定功率因素的電壓以及采樣電路獲得的取樣電壓分別輸入到同相電壓比較器電路的比較輸入端進行比較獲得變化的脈沖電壓，經濾波獲得功率因數變化的電壓，當此電壓與基底電壓疊加合成總的控制電壓后，對馳張振蕩電路進行控制，觸發可控整流電路產生控制電壓，此控制電壓與發電機的并網勵磁機的勵磁電壓相加形成總勵磁電壓，控制發電機的功率因數為標定值。具有功率因數自動控制、調整簡單。
文檔編號H02P9/00GK201113882SQ200720007420
公開日2008年9月10日 申請日期2007年6月21日 優先權日2007年6月21日
發明者鄭伍輝, 黃巖彬 申請人:鄭伍輝;黃巖彬