一种三相变频交流发电机控制器PWM动态限制模块的制作方法

本发明属于航空电气设计技术，涉及一种三相变频交流发电机控制器PWM动态限制模块。

背景技术：

发电机在运行状态下受到负载冲击、电磁干扰等影响，会出现PWM波形全导通现象，此时若瞬态电压冲击过高会出现过压故障导致发电机停止发电。针对这一现象，现有技术是在调压板中加入高相限制模块，当出现电压值高于高相电压点，会切断励磁，进而降低输出电压值。但随着航空领域技术的不断发展，航空电气系统越来越复杂，产品的可靠性要求也越来越高。传统的技术对于当前的大功率负载、脉冲性负载来说，可靠性和安全性略显不足。

技术实现要素：

本发明的目的：提出一种PWM波动态限制模块，解决现有技术中发电机在运行状态下受到负载冲击、电磁干扰等影响时，瞬态电压冲高的技术问题。

本发明的技术方案：一种三相变频交流发电机控制器PWM动态限制模块，所述的模块包括调节电路和比较电路，调节电路采集励磁机电压U1，并向调节电路中输入参考电压U3，对采集的励磁机电压进行分压得到电压值U2，将参考电压U3与分压得到的电压值U2做和得到电压值U4；将电压值U4和PWM的载波信号输入至比较电路，得到占空比随励磁机电压U1变化的方波信号，将该方波信号作为占空比随转速变化的信号，将得到的方波信号与PWM波进行逻辑“与”运算，得到限制后的开关管控制信号。

优选地，对电压值U4进行比例放大或缩小，使放大或缩小后的电压值位于PWM的载波信号峰峰值范围内，并将该电压和PWM的载波信号输入至比较电路。

本发明的优点：本发明通过实时采集励磁机电压，通过计算对占空比限制进行调节，避免出现占空比全导通现象。

附图说明：

图1是本发明的原理示意图；

图2是动态限制模块电路图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

图1是本发明的原理示意图，三相变频交流发电机电压调节电路由发电机主发电机电压信号，调压模块，高相限制电路，三角波信号，PWM动态限制模块，逻辑电平比较信号，功率管，三相全桥整流电路组成，是将主发电机电压信号通过调压模块输出和高相限制电路输出与PWM限制模块输出进行“与”逻辑运算，产生驱动信号，通过该信号控制功率管的开通与关断，进而控制励磁电流的大小，从而控制交流发电机输出电压。

因为三级式交流发电机的永磁机电压随转速的变化而变化，所以本发明采用调节电路对励磁机电压幅值进行标定计算，将处理后的电压与PWM的载波信号进行比较，输出一个占空比随转速变化的方波信号。将此方波信号与调压模块和高相限制模块的输出信号进行“与”逻辑运算，从而产生一个占空比有限制且随转速变化而变化的PWM驱动信号。

图2是本发明设计的动态限制模块电路图，包括调节电路和比较电路两部分。

调节电路主要包括分压电路和同相求和运算电路两部分，首先将励磁电压U_PMG和基准源电压U_REF进行分压，再将两者分压之后的电压输入进同相求和运算电路进行计算，最后将计算出的电压值与PWM的载波信号输入至比较电路中进行比较，得出一个占空比与励磁电压U_PMG大小有关的方波信号。

理论计算部分

如图2所示，R5＝R10＝R11＝R，R6＝R7＝2R。具体运算如下所示：

U1＝U_REF*(R1/R3)；

U2＝U_PMG*(R2/R4)；

U3＝(R_f/R)*(U1+U2)。

基准源电压U_REF为常量，励磁电压U_PMG与转速的大小有关，通过理论计算可得电压U3的范围值，此电压范围值与电阻R8和R9的阻值R_f及U1、U2的大小有关。

根据PWM载波信号的峰峰值大小和想要限定的占空比的大小，可确定电压U3的范围值。再通过此范围值与运放的输入限定可确定阻值R_f及及U1、U2的大小，既调节确定电阻Rf及电压U1、U2的大小值。例如：U_载波＝0-5V，最高转速和最低转速要求的占空比限制值为30％和50％，且U_PMG最高＝2U_PMG最低＝114V，U_REF＝5V，可得电压U3的范围值为2.5V≦U3≦3.5V，其中最高转速时，电压U3为3.5V，最低转速时，电压U3为2.5V，通过此范围值和使用运放的最大输入限定值及基准源电压的大小可调节确定电阻R_f＝1/2R，电压U1＝3V，U2＝(2-4)V，R1/R3＝2/57，R2/R4＝3/5。(电阻R1、R2、R3、R4、R8、R9的阻值(并不是唯一值)。