专利名称：同步发电机宽频电压调节与保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电机的电压调节与保护装置，尤其涉及一种同步发电机宽频电压调节与保护装置，适用发电频率为400HZ，同时具备频率在160 480Hz的宽频适应性，主要适用于中频发电领域。
背景技术：
中频发电机组以其体积小、重量轻等优势在国内主要应用于飞机及地面设备。目前，国内对中频发电设备的需求很大，但现有技术中的中频发电设备功能比较单一，尤其在宽频范围发电机输出电压不稳定，运行时易发生过压、欠压、过频、欠频、绝缘降低、缺相、相序错误及发电机过载等问题。发明内容
本发明针对针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种集电压调节与发电机运行保护并适应宽频率范围的同步发电机宽频电压调节与保护装置。解决了现有技术中发电机在宽频范围输出电压不稳定的问题，完成了发电机运行时过压、欠压、过频、欠频、绝缘降低、缺相、相序错误及发电机过载等保护功能。
本发明的技术方案如下设置一次电源、二次电源，将发电机内永磁发电机的电源整流成直流并与外部输入的直流电源互为热备份作为一次电源给整个装置供电，二次电源是将一次电源转换成内部电路所需的稳定电源；设置励磁控制单元，采用两组开关电路串联方式，其中一组采用PWM技术控制发电机励磁线圈的平均电流，达到发电机输出电压的控制目的，另一组通过开关信号控制发电机励磁的接通和断开控制；设置检测单元，将检测信号传至逻辑控制单元，完成发电机的在线检测，实时对发电机运行过程中出现的异常发出相应的故障信号；设置逻辑控制单元，采用FPGA技术完成上电自检、对各种故障信号进行处理实现分级保护，上电自检包括二次电源及检测单元是否正常工作；设置控制指令放大输出单元，采用光电隔离方式，并将逻辑控制单元产生的对外控制信号按输出驱动能力要求放大。
所述的励磁控制单元采用发电机端电压偏差、频率偏差及发电机定子电流偏差多参量作为反馈信号实现发电机电压的多参量反馈控制。
所述的检测单元包括电压检测单元、频率检测单元、相序检测单元、绝缘检测单元、励磁检测单元及过载检测单元。
所述的电压检测单元，用于发电机输出电压的高低和是否缺相检测。
所述的频率检测单元用于发电频率检测；采用精密F/V变换、比较电路对发电机输出频率进行分级测量，实现频率的多档报警及保护功能。
所述的相序检测单元用于发电机馈线电压相序的检测。
所述的绝缘检测单元实现发电机馈线对地绝缘电阻的检测；采用零续电流传感器及变换电路，实现绝缘电阻的实时在线测量。
所述的励磁检测单元用于发电机励磁电压异常检测；采用差分方式对励磁电压和发电机端电压进行比较，出现异常时产生故障信号。
所述的过载检测单元用于发电机输出过载检测。
本实用新型的优点效果如下I、采用两组开关电路串联方式，更灵活地实现现励磁电流的通断控制。
2、采用零续电流传感器及相应变换电路，实现绝缘电阻的实时在线测量，更有效地保证了发电机及其馈电加路的安全运行。
3、采用精密F/V变换、比较电路对发电机输出频率进行分级测量，实现频率的多档报警及保护功能，同时将频率偏差信号进行微分参与励磁调节。
4、采用差分方式对励磁电压和发电机端电压进行比较，出现异常时产生故障信号，实施保护，有效地防止发电机过励和欠励的发生。
5、采用发电机端电压偏差、频率偏差及发电机定子电流偏差多参量作为反馈信号实现发电机电压的多参量反馈控制，使发电机输出电压的稳态和瞬态指标远高于相关标准。
6、综述，本发明解决了现有技术中发电机在宽频范围输出电压不稳定的问题，完成了发电机运行时过压、欠压、过频、欠频、绝缘降低、缺相、相序错误及发电机过载等保护功能。
图I为本发明的原理结构示意框图。
图2为本发明的励磁控制单元示意框图。
具体实施方式
本发明参照附图，结合具体实施例，进行详细描述如下。实施例
如图1-2所示，设置一次电源、二次电源，将发电机内永磁发电机的800Hz电源整流成27V直流并与外部输入的24V直流电源互为热备份作为一次电源给装置供电，二次电源是将一次电源转换成内部电路所需的5V、12V、24V稳定电源。
设置励磁控制单元，采用两组开关电路串联方式，其中一组采用PWM技术控制发电机励磁线圈的平均电流，达到发电机输出电压的控制目的，另一组通过开关信号控制发电机励磁的接通和断开控制；采用发电机端电压偏差、频率偏差及发电机定子电流偏差多参量作为反馈信号实现发电机电压的多参量反馈控制。
设置检测单元，将检测信号传至逻辑控制单元，完成发电机的在线检测，实时对发电机运行过程中出现的异常发出相应的故障信号；设置逻辑控制单元，采用FPGA技术完成上电自检、对各种故障信号进行处理实现分级保护，进行报警输出，必要时停止励磁输出；上电自检包括二次电源及检测单元是否正常工作；设置控制指令放大输出单元，采用光电隔离方式，并将逻辑控制单元产生的对外控制信号按输出驱动能力要求放大。
所述的检测单元包括电压检测单元、频率检测单元、相序检测单元、绝缘检测单元、励磁检测单元及过载检测单元。
所述的发电机端三相电压检测单元，用于发电机输出电压的高低和是否缺相检测。
所述的频率检测单元用于发电频率检测；采用精密F/V变换、比较电路对发电机输出频率进行分级测量，实现频率的多档报警及保护功能。
所述的相序检测单元用于发电机馈线电压相序的检测。
所述的绝缘检测单元实现发电机馈线对地绝缘电阻的检测；采用零续电流传感器及变换电路，实现绝缘电阻的实时在线测量；更有效地保证了发电机及其馈电回路的安全运行。
所述的励磁检测单元用于发电机励磁电压异常检测；采用差分方式对励磁电压和发电机端电压进行比较，出现异常时产生故障信号，实施保护，有效地防止发电机过励和欠励的发生。
实现的发电机输出电压的指标参数稳态电压调整率S ±0. 4% ;电压波动率S O. 1% ;瞬态电压调整率S 5%(100%额定负载突加突减)，恢复时间< O. Is。
本发明的保护范围以权利要求为准，不受具体实施例所限制。
权利要求
1.同步发电机宽频电压调节与保护装置，其特征在于包括下述结构，设置一次电源、ニ次电源，将发电机内永磁发电机的电源整流成直流并与外部输入的直流电源互为热备份作为一次电源给整个装置供电，二次电源是将一次电源转换成内部电路所需的稳定电源； 设置励磁控制单元，采用两组开关电路串联方式，其中一组采用PWM技术控制发电机励磁线圈的平均电流，达到发电机输出电压的控制目的，另ー组通过开关信号控制发电机励磁的接通和断开控制； 设置检测单元，将检测信号传至逻辑控制単元，完成发电机的在线检测，实时对发电机运行过程中出现的异常发出相应的故障信号； 设置逻辑控制単元，采用FPGA技术完成上电自检、对各种故障信号进行处理实现分级保护，上电自检包括二次电源及检测单元是否正常工作； 设置控制指令放大输出単元，采用光电隔离方式，并将逻辑控制单元产生的对外控制信号按输出驱动能力要求放大。
2.根据权利要求I所述的同步发电机宽频电压调节与保护装置，其特征在于所述的励磁控制单元采用发电机端电压偏差、频率偏差及发电机定子电流偏差多參量作为反馈信号实现发电机电压的多參量反馈控制。
3.根据权利要求I所述的同步发电机宽频电压调节与保护装置，其特征在于所述的检测单元包括电压检测单元、频率检测单元、相序检测单元、绝缘检测单元、励磁检测单元及过载检测单元。
4.根据权利要求3所述的同步发电机宽频电压调节与保护装置，其特征在于所述的电压检测単元，用于发电机输出电压的高低和是否缺相检测。
5.根据权利要求3所述的同步发电机宽频电压调节与保护装置，其特征在于所述的频率检测单元用于发电频率检测；采用精密F/V变换和比较电路对发电机输出频率进行分级測量，实现频率的多档报警及保护功能。
6.根据权利要求3所述的同步发电机宽频电压调节与保护装置，其特征在于所述的相序检测单元用于发电机馈线电压相序的检测。
7.根据权利要求3所述的同步发电机宽频电压调节与保护装置，其特征在于所述的绝缘检测单元实现发电机馈线对地绝缘电阻的检测；采用零续电流传感器及变换电路，实现绝缘电阻的实时在线测量。
8.根据权利要求3所述的同步发电机宽频电压调节与保护装置，其特征在于所述的励磁检测単元用于发电机励磁电压异常检测；采用差分方式对励磁电压和发电机端电压进行比较，出现异常时产生故障信号。
9.根据权利要求3所述的同步发电机宽频电压调节与保护装置，其特征在于所述的过载检测単元用于发电机输出过载检测。
全文摘要
本发明涉及一种同步发电机宽频电压调节与保护装置，适用于中频便携发电领域。包括一次电源、二次电源、励磁控制单元、检测单元、逻辑控制单元及控制指令的放大输出单元。采用发电机端电压偏差、频率偏差及发电机定子电流偏差多参量作为反馈信号实现发电机电压的多参量反馈控制，大幅度提高发电机的发电质量；采用发电机输出的电压、频率、相序、绝缘、励磁、过载等全方位在线实时检测方式，保证发电机运行的安全性和可靠性。
文档编号H02P9/44GK102983802SQ20121049302
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者王宝新, 曲春普, 刘钰琼, 景月 申请人:沈阳航天新光集团有限公司