專利名稱：同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型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，主要適用于中頻發電領域。
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于飛機及地面設備。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，尤其在寬頻范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。
發明內容本實用新型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并適應寬頻率范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范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。本實用新型的技術方案如下: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并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，采用兩組開關電路串聯方式，其中一組采用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，采用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，采用光電隔離方式，并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采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，用于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于發電頻率檢測；采用精密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。[0014]所述的相序檢測單元用于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；采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于發電機勵磁電壓異常檢測；采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于發電機輸出過載檢測。本實用新型的優點效果如下:1、采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、采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、采用精密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、采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、采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于相關標準。6、綜述，本實用新型解決了現有技術中發電機在寬頻范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1為本實用新型的原理結構示意框圖。圖2為本實用新型的勵磁控制單元示意框圖。
具體實施方式
本實用新型參照附圖，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直流并與外部輸入的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，采用兩組開關電路串聯方式，其中一組采用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；采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，采用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，采用光電隔離方式，并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，用于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于發電頻率檢測；采用精密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于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；采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回路的安全運行。所述的勵磁檢測單元用于發電機勵磁電壓異常檢測；采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:< ± 0.4% ；電壓波動率:(0.1% ；瞬態電壓調整率:(5% (100%額定負載突加突減)，恢復時間< 0.1s。
權利要求1.同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特征在于包括下述結構，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并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，采用兩組開關電路串聯方式，其中一組采用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，采用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，采用光電隔離方式，并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1所述的同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，其特征在于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。
專利摘要本實用新型涉及一種同步發電機寬頻電壓調節與保護裝置，適用于中頻便攜發電領域。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。采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；采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H02P9/44GK203014731SQ20122063855
公開日2013年6月19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:沈陽航天新光集團有限公司