一种发电机控制器短路保护电路的制作方法

本实用新型属于发电机控制器设计技术，涉及对发电机控制器电路的改进。

背景技术：

短路电流是本电源系统的重要指标，技术协议要求在全温度环境下(-55℃～70℃)通过控制保护器控制能够将发电机的短路电流(包括三相对地短路、两相之间短路和单相对地短路)值限制在522A～696A范围内。目前的一种发电机控制器短路保护电路参见图1，包括采样电路(1)、比较电路(2)和开关电路(3)；

所述的采样电路(1)包括二极管V1至二极管V5、电阻R1至电阻R3和第1运放N1；二极管V1的正极与发电机控制器的C相电流信号Ic输出端连接，二极管V2的正极与发电机控制器的B相电流信号Ib输出端连接，二极管V3的正极与发电机控制器的A相电流信号Ia输出端连接，二极管V1的负极分别与二极管V2的负极以及二极管V3的负极连接，第1运放N1的输出端和反相输入端N1-与二极管V4的正极连接，二极管V4的负极与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与二极管V5的正极和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地；

所述的比较电路(2)包括电阻R4和第2运放N2；电阻R4的一端分别与第2运放N2的反相输入端N2-和采样电路(1)中二极管V5的负极连接，第2运放N2的同相输入端N2+与发电机控制器基准电压输出端连接；

所述的开关电路(3)包括电阻R5至电阻R6、N沟道场效应晶体管G和二极管V6；电阻R5的一端与比较电路(2)中第2运放N2的输出端连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端和场效应晶体管G的栅极连接，电阻R6的另一端和场效应晶体管G的源极接地，场效应晶体管G的漏极分别与二极管V6的正极和发电机激磁绕组F的一端连接，二极管V6的负极分别与发电机激磁绕组F的另一端和电源U+连接；

其工作原理是：如图1，检测互感器转换后输出的三相电流信号经过三相半波整流后，经电压跟随器(第1运放N1)转换，再通过电阻R2和电阻R3分压以及二极管V4和二极管V5后，其输出端引入到控制MOSFET管的前级运放反相端。发电机三相电流正常时，电压跟随器输出信号较小，与第2运放N2的同相输入端N2+基准电压比较后第2运放N2输出端输出电压为高电平，MOSFET管正常导通，发电机正常发电；当发电机三相电流由于三相对地短路而异常增大时，三相电流信号Ia、Ib、Ic明显增大，经过二极管V1、V2、V3三相半波整流后得到直流电压信号也会明显增大，电压跟随器输出信号也会明显增大，当短路电流达到一定值时，二极管V5负极输出电压高于基准电压，第2运放N2输出端输出电压为低电平，MOSFET管关断使发电机停止发电，起到保护作用。

其缺点是：高温工作时，短路控制电路中二极管(V4～V5)的管压降相比常温时明显变小，相当于短路电流值相等的条件下增大了三相电流信号经过三相半波整流后的直流电压，故高温工作时三相对地短路的实际短路保护动作电流值比常温状态下会有所减小。通过试验测得高温状态下实际短路电流值仅达到450A左右时，MOSFET管就会关断使发电机停止发电，导致误保护，短路保护电路的可靠性差，不满足正常工作要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：提出一种改进的发电机控制器短路保护电路，以便保证在全温度环境下三相对地短路的短路电流值范围符合正常工作的要求，避免在高温工作状态下出现误保护，提高电路工作的可靠性。

本实用新型的技术方案是：一种发电机控制器短路保护电路，包括采样电路1、比较电路2和开关电路3；

所述的采样电路1包括二极管V1至二极管V4、电阻R2至电阻R3和第1运放N1；二极管V1的正极与发电机控制器的C相电流信号Ic输出端连接，二极管V2的正极与发电机控制器的B相电流信号Ib输出端连接，二极管V3的正极与发电机控制器的A相电流信号Ia输出端连接，二极管V1的负极分别与二极管V2的负极以及二极管V3的负极连接，第1运放N1的输出端与二极管V4的正极连接；

所述的比较电路2包括电阻R4和第2运放N2；电阻R4的一端分别与第2运放N2的反相输入端N2-和采样电路1中二极管V4的负极连接，第2运放N2的同相输入端N2+与发电机控制器基准电压输出端连接；

所述的开关电路3包括电阻R5至电阻R6、场效应晶体管G和二极管V6；电阻R5的一端与比较电路2中第2运放N2的输出端连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端和场效应晶体管G的栅极连接，电阻R6的另一端和场效应晶体管G的源极接地，场效应晶体管G的漏极分别与二极管V6的正极和发电机激磁绕组F的一端连接，二极管V6的负极分别与发电机激磁绕组F的另一端和电源U+连接；

其特征在于：所述的采样电路1还包括稳压二极管D；二极管V1的负极分别与稳压二极管D的负极和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与第1运放N1的同相输入端N1+和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端和稳压二极管D的正极接地，第1运放N1的反相输入端N1-与二极管V4的负极连接。

本实用新型的优点是：提出了一种改进的发电机控制保护器短路控制电路，保证了在全温度环境下三相对地短路的短路电流值范围符合正常工作的要求，避免了在高温工作状态下出现误保护，提高了电路工作的可靠性。本实用新型减弱了二极管在高温工作状态下的管压降减小对三相对地短路保护时所需的动作短路电流值减小的影响；另外通过减小三相电流信号经过三相半波整流后的电阻分压比，也能够适当提高高温工作状态下三相对地短路保护时所需的动作短路电流。试验证明改进后的短路控制电路在全温度环境下可以满足技术协议中三相对地短路的短路电流值要求，避免了原短路保护电路在高温工作状态下出现的误保护，提高了电路工作的可靠性。

附图说明

图1是目前的一种发电机控制器短路保护电路原理图。

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面对本实用新型做进一步详细说明。参见图2，一种发电机控制器短路保护电路，包括采样电路1、比较电路2和开关电路3；

所述的采样电路1包括二极管V1至二极管V4、电阻R2至电阻R3和第1运放N1；二极管V1的正极与发电机控制器的C相电流信号Ic输出端连接，二极管V2的正极与发电机控制器的B相电流信号Ib输出端连接，二极管V3的正极与发电机控制器的A相电流信号Ia输出端连接，二极管V1的负极分别与二极管V2的负极以及二极管V3的负极连接，第1运放N1的输出端与二极管V4的正极连接；

所述的比较电路2包括电阻R4和第2运放N2；电阻R4的一端分别与第2运放N2的反相输入端N2-和采样电路1中二极管V4的负极连接，第2运放N2的同相输入端N2+与发电机控制器基准电压输出端连接；

所述的开关电路3包括电阻R5至电阻R6、场效应晶体管G和二极管V6；电阻R5的一端与比较电路2中第2运放N2的输出端连接，电阻R5的另一端分别与电阻R6的一端和场效应晶体管G的栅极连接，电阻R6的另一端和场效应晶体管G的源极接地，场效应晶体管G的漏极分别与二极管V6的正极和发电机激磁绕组F的一端连接，二极管V6的负极分别与发电机激磁绕组F的另一端和电源U+连接；

其特征在于：所述的采样电路1还包括稳压二极管D；二极管V1的负极分别与稳压二极管D的负极和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与第1运放N1的同相输入端N1+和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端和稳压二极管D的正极接地，第1运放N1的反相输入端N1-与二极管V4的负极连接。

本实用新型的工作原理是：如图2，检测互感器转换后输出的三相电流信号Ia、Ib、Ic经过二极管V1、V2、V3三相半波整流后得到直流电压信号，该信号经过电阻R2与R3分压后引入电压跟随器(第1运放N1)，电压跟随器输出信号再与基准电压通过比较器(第2运放N2)进行比较，比较器输出信号控制MOSFET管。发电机三相电流正常时，电压跟随器输出信号较小，与基准电压比较后比较器N2输出高电平，MOSFET管正常导通，发电机正常发电；当发电机三相电流由于三相对地短路而异常增大时，三相电流信号Ia、Ib、Ic明显增大，经过二极管V1、V2、V3三相半波整流后得到直流电压信号也会明显增大，电压跟随器输出信号也会明显增大，再与基准电压比较后比较器N2输出低电平，MOSFET管关断使发电机激磁绕组由于无激磁电流流过而停止发电，发电机控制保护器起到短路保护作用。图2相对于图1，V4改为在电压跟随器内部(起阻塞作用以保证电压跟随器单向输出)，D为稳压二极管(12V)且改为接在三相半波整流输出与地之间(起到限制短路电流值过高的作用,防止过高的短路电流损伤发电机)，这样就消除了图1中二极管V4和V5在高温工作状态下的管压降减小的影响。另外将电阻R2与R3分压部分改为接在三相半波整流输出与地之间，且适当增大R2(例如由2kΩ增加到4kΩ)减小R3(例如由15kΩ减小到10kΩ)以减小三相电流信号经过三相半波整流后得到直流电压信号的电阻分压比，这样能够提高高温工作三相对地短路保护时所需的动作短路电流。通过试验测得改进后高温工作状态下(70℃)实际三相对地短路电流值约为540A，低温工作状态下(-55℃)约为570A，全温度环境下可以满足与用户签订的技术协议要求(522A～696A)，避免了原短路保护电路在高温工作状态下出现的误保护，提高了电路工作的可靠性。

本实用新型的一个实施例：第1运放N1和第2运放N2可采用LM124、F124或FX124芯片；N沟道场效应晶体管G可采用IRFM460或IRF640。经验证，第1运放N1和第2运放N2均采用FX124芯片，N沟道场效应晶体管G采用IRFM460。本实用新型在高温工作状态下(70℃)实际三相对地短路电流值约为540A，在低温工作状态下(-55℃)约为570A，全温度环境下可以满足技术协议要求(522A～696A)，避免了原短路保护电路在高温工作状态下出现的误保护，提高了电路工作的可靠性。