一种发电机励磁系统可控硅电流采集板的制作方法

本实用新型涉及一种带抗饱和功能的发电机励磁系统可控硅电流采集板，属于发电机控制技术领域。

背景技术：

大型发电机励磁系统主要是以可控硅相控整流技术为主，多采用多个可控硅整流桥并联的技术。

传统的励磁系统多采用测量每个整流桥的平均电流。而近几年出现了一种测量每个可控硅电流的技术，但多采用在整流桥直流侧加霍尔传感器或者分流器的方式。此类技术有一个最大的问题是：需要电源，不能做到无源采样。

因此，如何实现大型发电机励磁系统的无源采样，是本领域技术人员致力于解决的难题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是如何实现大型发电机励磁系统的无源采样。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种发电机励磁系统可控硅电流采集板，其特征在于：包括设于发电机励磁系统励磁整流桥交流侧的三个电流互感器，三个电流互感器的输出端分别连接一抗饱和电路的输入端，三个抗饱和电路的输出端均连接ADC模块。

优选地，所述励磁整流桥包括六个可控硅，可控硅1和可控硅4串联，可控硅3和可控硅6串联，可控硅5和可控硅2串联，三组串联电路再并联；

电流互感器T1一侧的一端连接可控硅1和可控硅4之间的连接线，电流互感器T1一侧的另一端连接抗饱和电路A；电流互感器T1另一侧接地；

电流互感器T2一侧的一端连接可控硅3和可控硅6之间的连接线，电流互感器T2一侧的另一端连接抗饱和电路B；电流互感器T1另一侧接地；

电流互感器T3一侧的一端连接可控硅5和可控硅2之间的连接线，电流互感器T3一侧的另一端连接抗饱和电路C；电流互感器T3另一侧接地。

优选地，所述抗饱和电路A、抗饱和电路B、抗饱和电路C结构相同。

优选地，所述抗饱和电路包括二极管D1，二极管D1正极连接Ia输入端、二极管D3负极、采样电阻Rs一端和ADC模块，采样电阻Rs另一端接地，二极管D1负极连接二极管D2负极、电阻R1一端及三极管Q1发射极，二极管D2正极连接二极管D4负极，二极管D3正极连接二极管D4正极、采样电阻Rs另一端、稳压管Z1正极、三极管Q2发射极和电阻R2一端，电阻R1另一端连接三极管Q2集电极，稳压管Z1负极连接三极管Q1基极，三极管Q2基极连接电阻R2另一端和三极管Q1集电极。

本实用新型提供的发电机励磁系统可控硅电流采集板使用时，当可控硅1和可控硅2导通时，电流互感器T1上流过电流，电流互感器T1的一端接至采样板的Ia输入端，另一端接地。在采集板上电流经二极管D1流向电阻R1和稳压管Z1；当电流超过一定值时，三极管Q1导通，接着三极管Q2也导通，电流经二极管D1、三极管Q1、三极管Q2、二极管D4和电阻Rs流回地，此时采样电阻Rs上的电压Um1为对应可控硅1上的电流。当可控硅从1、2通道切换到2、3导通时，Ia的电流逐渐降为0时，三极管Q1和三极管Q2截止，此时由于电流互感器T1铁芯内部残存有磁通，需要续流释放能量，此时电流经二极管D1、电阻R1、稳压管Z1、二极管D4和电阻Rs构成回路。由于稳压管Z1通常为15V以上的稳压二极管，铁芯中的能量将快速的释放完毕，使得电流波形基本与主电路流过的一致。如此，CPU板通过ADC转换就可得到每个可控硅的电流。

本实用新型提供的装置克服了现有技术的不足，可实现发电机励磁系统的无源采样，方便实现隔离，同时增加了电流互感器抗饱和功能，保证了电流互感器采样的可靠性。

附图说明

图1为励磁整流桥侧原理图；

图2为电流采集板侧原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

结合图1和图2，本实施提供的发电机励磁系统可控硅电流采集板是在励磁整流桥的交流侧使用三个电流互感器T1～T3，电流互感器的输出接至采集板的电流输入端，可控硅1～6的电流通过三个电流互感器变换成小信号后，送至采集板。在采集板上经过抗饱和电路后进入ADC模块转换成数字量。

励磁整流桥包括六个可控硅，可控硅1和可控硅4串联，可控硅3和可控硅6串联，可控硅5和可控硅2串联，三组串联电路再并联。电流互感器T1一侧的一端连接可控硅1和可控硅4之间的连接线，另一端连接抗饱和电路A；电流互感器T1另一侧接地。电流互感器T2一侧的一端连接可控硅3和可控硅6之间的连接线，另一端连接抗饱和电路B；电流互感器T1另一侧接地。电流互感器T3一侧的一端连接可控硅5和可控硅2之间的连接线，另一端连接抗饱和电路C；电流互感器T3另一侧接地。

抗饱和电路A、B、C结构相同，设抗饱和电路A、B、C的输入端分别为Ia、Ib、Ic。

以抗饱和电路A为例，包括二极管D1，二极管D1正极连接Ia输入端、二极管D3负极、采样电阻Rs一端和ADC模块，采样电阻Rs另一端接地，二极管D1负极连接二极管D2负极、电阻R1一端及三极管Q1发射极，二极管D2正极连接二极管D4负极，二极管D3正极连接二极管D4正极、采样电阻Rs另一端、稳压管Z1正极、三极管Q2发射极和电阻R2一端，电阻R1另一端连接三极管Q2集电极，稳压管z1负极连接三极管Q1基极，三极管Q2基极连接电阻R2另一端和三极管Q1集电极。

当可控硅1和可控硅2导通时，电流互感器T1上流过电流，电流互感器T1的一端接至采样板的Ia输入端，另一端接地。在采集板上电流经二极管D1流向电阻R1和稳压管Z1；当电流超过一定值时，三极管Q1导通，接着三极管Q2也导通，电流经二极管D1、三极管Q1、三极管Q2、二极管D4和电阻Rs流回地，此时采样电阻Rs上的电压Um1为对应可控硅1上的电流。

当可控硅从1、2通道切换到2、3导通时，Ia的电流逐渐降为0时，三极管Q1和三极管Q2截止，此时由于电流互感器T1铁芯内部残存有磁通，需要续流释放能量，此时电流经二极管D1、电阻R1、稳压管Z1、二极管D4和电阻Rs构成回路。由于稳压管Z1通常为15V以上的稳压二极管，铁芯中的能量将快速的释放完毕，使得电流波形基本与主电路流过的一致。如此，CPU板通过ADC转换就可得到每个可控硅的电流。

本发明的最大发明点是增加了上述抗饱和电路，如果没有以上电路，而直接采用采样电阻，那么在电流互感器内部磁通需要通过采样电阻Rs消磁，由于Rs通常很小，回路的时间常数将达到ms级别，严重影响励磁电流的采集。更严重的情况是可控硅4由于某种原因不导通，此时电流互感器T1由于无法消磁，铁芯会逐渐达到饱和，此时可控硅1的电流也将无法测量。