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２００６年第１期 移动电源与车辆 ７ ５０ ｋＷ发电机自动电压调节器 陈积军 ，张文杰 ，杨学东 （１．兰州电源车辆研究所，甘肃兰州７３００５０： ２．兰州军区６８１２９，甘肃兰州７３００６０） 作者简介：陈积军 摘要：主要描述了５０ｋＷ中频无刷同步发电机自动调节电压的基本原理和主要参数 （１９６９－），男，甘肃 以及调整方法。 武威人，工程师，主 关键词：发电机；多谐振荡器；ＰＩＤ 要从事自动控制及 中图分类号：ＴＫ４１４．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－４２５０（２００６）０１－０００７－０２ 检测和开关电源的 设计开发。 １引言 电压调制幅值：≤３．５Ｖｐｐ； 限压时电压的转折频率：≤９Ｏ％ＵＨ； ５０ ｋＷ中频无刷同步发电机自动调节电压是专 可自动限压时电压的最低频率：３０％ｆＨ； 为５０ｋＷ机场地面电站的发电机设计的。其动态和 使用环境； 稳态指标及在严重非线性负荷下的稳定性均很好。 环境温度：一４Ｏ一５０￣Ｃ； 本自动电压调节器还设有低频保护、断线保护和最大 海拔：≤４ ０００ｍ； 输出电流等自我保护功能，其工作电源、建压电 空气相对湿度：９５％（２５℃）； 路、输出控制均采用当今的先进技术。所以，本自动 有霉菌。 电压调节器具有很高的可靠性和适应性。凡是励磁 系统基本接线和输入输出参数在本自动电压调节器 ４工作原理 最大限值之内的工、中频无刷同步发电机均可选用。 自动电压调节器原理图见图ｌ。三相输出电压 ２主要电气参数 （受控电压）由Ａ、Ｂ、Ｃ三个接线端子接人，经变压 器Ｔ１降压分为两组并分别整流，一组由ＶＤ７一ＶＤ１２ 发电机输出电压范围：６０－２３０／１０３－４００ Ｖａｃ： 整流后再由ＤＣ—ＤＣ开关电源变为约１５Ｖｄｃ的稳定 励磁能源输人电压范围．２０－２５０ Ｖａｃ； 工作电源。Ｄ７－Ｄ１２整流后的电压从６Ｖｄｃ到３５ Ｖｄｃ 发电机输出电压频率：４００Ｈｚ； 的范围内变化时，其开关电源均能保证工作电压稳 额定励磁电流：￣＜２０Ａｄｃ； 定不变；另一组由ＶＤ１－ＶＤ６整流作为电压及频率的 瞬时冲击励磁电流：￣＜４０Ａｄｃ； 取样信号。 最大平均额定励磁电压：≤２ｏｏ Ｖａｃ。 电压信号由ＲＰ４和Ｒ １２分压后才送到误差放大 ３主要电气指标及使用环境 器与给定值进行比较，所以，只要调整ＲＰ４的阻值，就 可以在很宽的范围内整定输出电压值（粗调）。电压 采用了ＶＣ，４００型自动电压调节器的无刷同步 给定值由ＲＰ１、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、ＣＡ．组成的分压电路获得， 发电机均可达到以下指标： 调整ＲＰ１的阻值可以在４－１０％的范围内整定输出电 发电机标定输出电压外部可整定范围：≥± 压值（精调）。ＲＰ１一般外接于控制面板上。ＰＩＤ误差 １Ｏ％ＵＨ： 放大器的输出电位与输入信号和给定值比较后误差 稳态电压调整率：≤±ｌ％； 的大小、方向、及变化速率等有关。ＰＩＤ的输出电位 发电机突加、突甩６０％额定电流且功率因数 控制自激多谐振荡器的输出脉冲占空比，Ｎｌ、Ｎ２将振 ≥Ｏ．４（滞后）的三相对称负载时，瞬态电压调整率 荡器的输出脉冲源的内阻降低，以提高其对主控开关 ≤±２０％，瞬态电压稳定时间≤１．５ ｓ。 管Ｍｌ通断控制的响应速度。输出的受控电压高于 收稿１３期：２００５．１１—１０ 维普资讯 http://www.cqvip.com
８ Ｍｏｖａｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ＆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｎｏ．１ ２００６ 整定值的话，ＰＩＤ的输出电位将下降使振荡器输出脉 压等于整定值。反之，则使发电机的励磁电流上升直 冲占空比降低，其结果是使主控开关管Ｍｌ导通时间 到输出的电压等于整定值。 比减小，从而使发电机的励磁电流下降，最终输出电 频率信号取自Ｄｌ—Ｄ６整流的取样信号的纹波。 图１ 自动电压调节器原理图 经鉴频电路变为与纹波频率成正比的直流电压信 尚未建立起来之前，Ｊ不吸合，Ｊ／２常闭侧将主控开 号。当发电频率低于输出转折频率时，鉴相电路输 关管Ｍ１的控制极经Ｒ３４直接接到励磁电源的正 出低电位。这样，一方面由ＶＤ１５、Ｒ９将给定值下 极。所以，发动机启动成功升速达约３０％额定转速 拉到约为正常值的５０％一６０％，发电电压因而亦相 时，Ｍｌ就可导通自动迅速建压，工作电源也迅速建 应下降，从而防止低转速下因磁路饱和发不出额定 立起来，Ｊ吸合将主控开关管Ｍｌ的控制极转接到自 电压至使励磁电流猛增烧毁励磁电路；另一方面由 动控制电路。 ＶＤ１６、ＲＰ５将振荡器的输出脉冲为较低的占空 比，这就使得即使信号检测电路出现断线或信号丢 ５安装 失的情况下，也不会发生励磁电流猛增烧毁励磁电 自动电压调节器安装尺寸见图２。调压器用四 路的故障。 个Ｍ４螺钉安装。调压器应安装在没有高温、灰尘及 刚刚启动发电机组时，输出电压很低，工作电源 较强振动的控制屏（箱）内，便于接线及调整的位置。 Ｉ＇Ｆ ｂ卜ｂ卜ｂ ｌ ８ ’ ∞ Ｉ ｆ：兰： ： 宝 ： ｆ １ 、一 Ｉ ｌ２５ ＿ １加 图２ 自动电压调节器安装尺寸图 （下转第２４页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
Ｍｏｖａｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ＆Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｎｏ．１ ２ｏ０６ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｏｖｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｕｎｄｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｅｔ ＬＩ Ｚｏｎｇ—ｔａｎｇ，ＬＩＵ Ｚｈｉ—ｑｕａｎ ＺＯＮＧ Ｙａ—ｐｉｎｇ （Ａｉｒ Ｆｏｒｃｅ ＲａｄａｒＡｃａｄｅｍｙ ｏｆＰＬＡ，Ｈｕｂｅｉ Ｐｒ０仉，Ｗｕｈａ￣４３００１９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｈｅ ｐｒｔｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ ｏｖｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｕｎｄｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｂｙ Ｐ５２．２８．２６ａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｒｅｅｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｒｅｅｎ；ｏｖｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ；ｕｎｄｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｓｅｔｔｉｎｇ （上接第８页） 对外电器接线为：Ａ、Ｂ、Ｃ三线接到发电机输出 如果输出电压出现振荡或波动较大，可调内部 的三相相线；ａｘｂ、Ｃ三线接到发电机输出的三个付 “积分”电位器ＲＰ３及“比例”电位器ＲＰ２，使输出电 输出端子；Ｅｌ、Ｅ２两线分别接到发电机的励磁绕组 压稳定。动态电压指标亦用该两电位器调整。一般 正、负端子（尽可能接近励磁绕组正、负端子处应与 不要求用户高该两电位器，确有必要调整时，应由比 Ｄ６同方向接入一个１５Ａ的续流二极管），线路中可 较熟习自控原理的技术人员调整。 以串入保护灭磁用的继电器触点和自动、手动节换 降低转速到９０％额定转速，逆时针方向缓调 开关；０、ＢＳ两线接人外部辅助调压信号，如，线路 “转折频率”电位器ＲＰ６，使输出电压出现迅速下降 压降补偿、并联运行时的无功均分控制等。 到约５０％额定电压，再顺时针方向缓调“转折频率” ６调整 电位器ＲＰ６，使输出电压出现迅速上升刚达额定电 压为止。如此调好后，调整转速使输出电压频率在 接好线检查无误后，应按如下步骤进行调整整 ９０％额定频率上下（用户可白定此“转折频率”值） 定。 变化，输出电压应出现，在额定电压和约５０％额定 ６．１ 先将内部的“粗调”电压器ＲＰ４逆时针方向调 电压之间跳变。 到最小（旋３Ｏ圈），其它电位器暂时不动。 输出电压频率在９０％额定频率之下时，如果输 启动机组息速，渐顺时针方向调“粗调”电位器 出电压忽高忽低振荡，可渐顺时针方向调“脉宽”电 ＲＰ４，使输出电压升达５Ｏ％额定电压。如果怠速下 位器ＲＰ５，使振荡刚停止为止。如不出现振荡则调 励磁电路接人灭磁控制触点，则应在暖机后升速达 整完结。 额定转速，再升压到额定电压。在额定转速下，先将 参考文献： 外调电位器ＲＰ１的阻值调到零，输出电压应升到要 ［１］陈伯时．自动控制系统［Ｍ］．北京：机械工业出版社， 求的可调下限值。如果过高或过低，可调“粗调”电 １９８９． 位器Ｐ５使之合适。再将外调电位器ＲＰ１的阻值调 ［２］余永权．单片机应用系统的功率接口技术（Ｍ］．北京： 到最大，输出电压应降到要求的可调上限值。 北京航空航天大学出版社．１９９２． ５０ ｋＷ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ＣＨＥＮ Ｊｉ－ｊｕｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｎ－ｊｉｅ ，ＹＡＮＧ Ｘｕｅ．ｄｏｎｇ （１．Ｌａｎｚｈｏｕ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ＆Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇａｎｓｕ Ｐｒ０饥，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｌａｎｚｈｏｕ Ｍｉｌｉｔａｒｙ ＲｅｇｉＯｎ ６８１２９ Ｃｏｍｍａｎｄ，Ｇａｎｓｕ Ｐｒｏｖ．，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００６０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｆｉｃｕｌｔ ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ ｏｆ ５０ｋＷ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｉｓ ａｎａ ｌｙｚｅｄ ｉｎ ｒａｔｉｏｎａｌｅ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ａｓｔａｂｌｅ ｍｕｈｉｖｉｂｒａｔｏｒ；ＰＩＤ
