一种交流侧对直流侧分流的可控相复励系统的制作方法

本实用新型涉及交流侧对直流侧分流控制技术领域，具体为一种交流侧对直流侧分流的可控相复励系统。

背景技术：

现代船用和舰用无刷同步发电机对运行性能的要求越来越高，励磁系统是无刷同步发电机的重要组成部分，直接影响发电机的运行特性。励磁系统一般由两部分构成：第一部分是励磁功率单元，它向无刷同步发电机的交流励磁机的励磁绕组提供直流励磁电流；第二部分是励磁调节器，它根据发电机的运行状态，自动调节功率单元输出的励磁电流，以满足发电机的运行要求。励磁功率单元采用相复励装置，励磁调节器采用自动电压调节器，相复励装置和自动电压调节器组成可控相复励系统。相复励装置把与发电机输出量成比例的量先在交流侧并联进行叠加，然后经整流桥供给励磁。由于是在交流侧叠加，经过适当的配合，还可以反应发电机电流的相位(功率因数)。当发电机定子电流增加或功率因数降低时，都能增加供出的励磁电压。自动电压调节器是可控相复励系统的主要部分，由它感受发电机的电压、电流或其他参数的变化，然后对相复励装置施加控制作用，就能提高同步发电机的静态精度，单机运行时稳态电压调整率在±0.5％内，并联运行时在±2.5％内。要使发电机的输出电压保持恒定，就要使励磁系统实现可控硅对整流器进行分流，目前分流有三种方式：直流侧分流、直流侧对交流侧分流和交流侧分流，其中直流侧对交流侧分流方式用于可控相复励系统，是可控的。

技术实现要素：

为了更好地解决上述问题，本实用新型提供了一种交流侧对直流侧分流的可控相复励系统，其调压精度高，能够保证发电机的输出电压维持稳定。

其技术方案是这样的：一种交流侧对直流侧分流的可控相复励系统，其特征在于，所述交流发电机的三相输出端电缆作为三个电流互感器的初级线圈后，通过电抗器和电容连接整流变压器的初级线圈，所述整流变压器的次级线圈连接静止整流器，它的中线与三个所述电流互感器的次级线圈的中线连在一起，三个所述电流互感器为电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三，分别对应所述交流发电机的U相、V相和W相，所述电流互感器一的次级线圈和所述电流互感器三的次级线圈分别作为一个中间电流互感器的初级线圈连接所述整流变压器的次级线圈，所述电流互感器二的次级线圈直接连接所述整流变压器的次级线圈，与所述电流互感器一连接的所述中间电流互感器的次级线圈连接同轴电位器的一个电位器后再连接调节器的第一个电压输入信号端，与所述电流互感器三连接的所述中间电流互感器的次级线圈连接所述同轴电位器的另一个电位器后再连接调节器的第二个电压输入信号端，所述同轴电位器连接两个测量变压器的次级线圈，两个所述测量变压器的初级线圈连接三个所述电流互感器的初级线圈，两个所述测量变压器的次级线圈连接所述调节器的第三个电压输入信号端，所述整流变压器的次级线圈中的一个通过串联电阻连接所述调节器的同步信号输入端，所述调节器的输出端连接静止整流器的共阳极端，所述励磁机的励磁线圈连接在所述静止整流器的共阴极端与共阳极端之间，所述励磁机的三相转子绕组通过旋转整流器连接所述交流发电机的转子励磁绕组，所述调节器包括可控硅元件，所述可控硅的元件的阳极通过串联电阻连接所述静止整流器中一个整流器的交流侧、阴极连接整流器的共阳极。

其进一步特征在于，所述调节器还包括整流模块，所述整流模块的输入端为三个所述电压输入信号端，所述整流模块的输出端连接电压整定模块、基准电压和电源模块、滤波稳压电源模块，所述电压整定模块顺次连接电压实测模块、有源低通滤波模块、反相输入放大模块、比例积分电压校正模块、差动放大模块、移相脉冲形成模块、所述可控硅元件；所述同步信号输入端连接所述可控硅元件、过电压保护模块、同步整形限幅模块，所述同步整形限幅模块顺次连接比较限幅模块、锯齿波发生模块、所述移相脉冲形成模块，所述过电压保护模块连接所述可控硅元件，所述滤波稳压电源模块向所述有源低通滤波模块、反相输入放大模块、比例积分电压校正模块、差动放大模块提供电源，所述基准电压和电源模块向所述移相脉冲形成模块和所述比较限幅模块提供基准电压和电源。

采用本实用新型的结构后，可控硅元件阳极连接一个整流器的交流侧、阴极连接整流器的共阳极后，进行了交流侧对直流侧的分流控制，用以电压校正，实现复合控制，调压精度高，能够保证电机的输出电压维持稳定。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为交流侧对直流侧分流的单线原理性线路图；

图3为交流侧对直流侧分流和锯齿波触发脉冲发生电路简图；

图4为图3中各点电压波形图；

图5为调节器结构原理框图。

具体实施方式

见图1至图5所示，一种交流侧对直流侧分流的可控相复励系统，交流发电机的三相输出端电缆作为三个电流互感器的初级线圈后，通过电抗器和电容连接整流变压器的初级线圈，整流变压器的次级线圈连接静止整流器，它的中线与三个所述电流互感器的次级线圈的中线连在一起，三个电流互感器为电流互感器一、电流互感器二、电流互感器三，分别对应交流发电机的U相、V相和W相的电流互感器，电流互感器一的次级线圈和电流互感器三的次级线圈分别作为一个中间电流互感器的初级线圈连接整流变压器的次级线圈，电流互感器二的次级线圈直接连接整流变压器的次级线圈，与电流互感器一连接的中间电流互感器的次级线圈连接同轴电位器的一个电位器后再连接调节器的第一个电压输入信号端(19)，与电流互感器三连接的中间电流互感器的次级线圈连接同轴电位器的另一个电位器后再连接调节器的第二个电压输入信号端(17)，同轴电位器连接两个测量变压器的次级线圈，两个测量变压器的初级线圈连接三个电流互感器的初级线圈，两个测量变压器的次级线圈连接调节器的第三个电压输入信号端(18)，整流变压器的次级线圈中的一个通过串联电阻连接调节器的同步信号输入端(1)，调节器的输出端(5)连接静止整流器的共阳极端，励磁机的励磁线圈连接在静止整流器的共阴极端与共阳极端之间，励磁机的三相转子绕组通过旋转整流器连接交流发电机的转子励磁绕组，调节器包括可控硅元件，可控硅的元件的阳极通过串联电阻连接静止整流器中一个整流器的交流侧、阴极连接整流器的共阳极。调节器还包括整流模块，整流模块的输入端为三个电压输入信号端(17、18、19)，整流模块的输出端连接电压整定模块、基准电压和电源模块、滤波稳压电源模块，电压整定模块顺次连接电压实测模块、有源低通滤波模块、反相输入放大模块、比例积分电压校正模块、差动放大模块、移相脉冲形成模块、可控硅元件；同步信号输入端(1)连接可控硅元件、过电压保护模块、同步整形限幅模块，同步整形限幅模块顺次连接比较限幅模块、锯齿波发生模块、移相脉冲形成模块，过电压保护模块连接可控硅元件，滤波稳压电源模块向有源低通滤波模块、反相输入放大模块、比例积分电压校正模块、差动放大模块提供电源，基准电压和电源模块向移相脉冲形成模块和比较限幅模块提供基准电压和电源。

图2中，K₁₄＝W₁/W₄为一个电流互感器的初次线圈与次级线圈的匝比，K′₃₂＝W′₃/W′₂为负载时整流变压器次级线圈与初级线圈的匝比，U_φ为负载时交流发电机的相电压，I为负载电流，i_f为直流侧励磁电流；L_f1为交流励磁机的励磁绕组的电感，r_f1为交流励磁机的励磁绕组的电阻；X_L为电抗器的每相感抗，X_C为谐振电容器的每相容抗。

图4中，u_vu2：静止整流桥(V1)交流侧V相和U相之间的线电压；u_vw2：静止整流桥(V1)交流侧V相和W相之间的线电压；u₁：可控硅的阳极和阴极之间的电压；u₂：稳压管的稳压值，即同步整形限幅电压；u₄：比较放大器的基准电压；u₃：锯齿波发生器的输出电压；u_GK：可控硅触发极与阴极之间的电压，可以看出，可控硅触发脉冲为锯齿波形，锯齿波的区间大于180°，移相范围够宽，调压精度高。