一种自动起励igbt励磁机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉发电及电网设备领域，特别是一种用于发电机励磁的自动起励IGBT励磁机。
【背景技术】
[0002]在同步发电机励磁系统中，一般要求励磁电源的输出电压和电流较大，目前国内外小型水电站大都使用可控硅整流作为发电机励磁电源，其缺点是体积大.效率低.输出纹波大.功率因素低.动态响应慢.调整性差.不易调节。随着电子电力高频逆变技术的迅猛发展，IGBT高频大功率数字开关电源以其优越性能替代可控硅整流励磁电源成为了现实。
【发明内容】
[0003]本发明针对小型水电站励磁控制糸统效率低.输出纹波大.功率因素低.动态响应慢.调整性差.不易调节等不足，提供一种自动起励IGBT励磁机。
[0004]本发明的技术方案为:
[0005]一种自动起励IGBT励磁机，包括核心处理器、励磁钱圈、IGBT数字励磁电源和自动起励装置，所述IGBT数字励磁电源包括电源单元、整流电路、滤波电路、PWM输出电路、隔离驱动电路、IGBT功率管、转换变压器和次级输出整流滤波电路，电源输入后经过所述整流电路和滤波电路处理后为所述IGBT功率管提供工作电压，所述核心处理器通过所述PWM输出电路输出，经过隔离驱动电路驱动所述IGBT功率管，所述IGBT功率管输出经过转换变压器和次级输出整流滤波电路处理后为所述励磁钱圈提供励磁电压，所述自动起励装置控制励磁钱圈的自动励磁工作。
[0006]本发明所述自动起励IGBT励磁机的三相工作电源接机端A.B.C三相，启动发电机待发电机转速正常后合上自动起励IGBT励磁机的起励开关，电源经过整流电路和滤波电路的整流滤波处理，为IGBT功率管提供工作电压，同时核心处理器根据预先设定好的程序输出控制信号控制PWM输出电路和隔离驱动电路工作，从而驱动IGBT功率管，IGBT功率管输出经过转换变压和整流滤波，在次级输出端输出，自动起励装置按预先设定的程序，自动控制励磁钱圈的工作，从而完成整个自动IGBT励磁流程，发电机完成自动起励并投入运行。
[0007]作为本发明的进一步说明，所述的自动起励装置包括起励电源、自动脱扣开关、电压隔离变换电路、整流充电电路和放电起励装置；所述起励电源经过自动脱扣开关、电压隔离变换电路和整流充电电路对放电起励装置充电，所述放电起励装置给励磁钱圈送电并给所述自动脱扣开关反馈脱扣信号。
[0008]本发明自动脱扣过程:起励电源接入后经自动脱扣开关.电压隔离变换.整流充电至一定值.脱扣开关分闸，与输入电源隔离，放电起励装置动作，瞬间送电至励磁线圈，发电机自动起励，自动起励完成，准备下一次启动。
[0009]作为本发明优选的技术方案，所述的起励电源包括网电模块和残压模块，可以接入网电220V励磁或残压3-15V起磁。
[0010]作为本发明优选的技术方案，在次级输出端设置电流电压取样电路和A/D数据转换电路，所述电流电压取样电路采集所述IGBT功率管的次级输出电流电压信号，经过A/D数据转换电路转换后由所述核心处理器处理。
[0011]作为本发明优选的技术方案，所述的核心处理器外接功能扩展接口电路，用于外接拓展功能电路，增加本发明的功能。
[0012]作为本发明优选的技术方案，所述的核心处理器外接具有通信功能的网络通信模块，比如RS485串口模块，应用RS485串口通信，本发明自动起励IGBT励磁机可以实现与智能终端(如PC)的远程通信，实现一台智能终端控制多台自动起励IGBT励磁机，达到智能化、远程化控制。
[0013]作为本发明优选的技术方案，所述的核心处理器外接输出转换电路，用于实现输出电压可由零伏至最大值精准调整设置及输出电流可由零安至最大值精准调整设置。
[0014]作为本发明优选的技术方案，所述的核心处理器外接调节模块，通过面板调节，按键输入、旋钮选择等完成本发明自动起励IGBT励磁机工作参数的设置和选择。
[0015]作为本发明优选的技术方案，所述的核心处理器外接显示电路，用于本发明自动起励IGBT励磁机工作参数设定界面显示及工作参数显示。
[0016]作为本发明优选的技术方案，还包括过压保护电路、欠压保护电路和过热保护电路，所述过压保护电路和欠压保护电路接入电源单元，对工作电源进行过压、欠压保护，所述过热保护电路外接于所述核心处理器，对核心处理器进行过热保护，保证整机的稳定运行。
[0017]本发明的优点:
[0018](I)真正的数字控制直流电源，零伏、零安起调，输出电压可由零伏至最大值精准调整设置，输出电流可由零安至最大值精准调整设置，起励输出电压也可由用户现场设置。
[0019](2)设有保护电路，大电网跳闸后输出电压自动回复到设定值，防止过电压，运行频率50HZ或60HZ自动适应。
[0020](3)采用自动他励和自动残压起励两种方式。
[0021](4)设有多种外接电路，可实现与智能终端的通信，实现智能化远程控制，可用单台电脑远程调控多台电源，功率几千瓦至几十千瓦，适合工业电器老化、发电励磁、程控电镀电解、水处理等凡是用到直流电源的任何领域。
[0022](5)结构简单，体积小，重量轻，成本低。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的IGBT数字励磁电源拓朴图；
[0024]图2为本发明的自动起励拓朴图；
[0025]图3为本发明的主电路图；
[0026]图4为本发明的电源单元电路图；
[0027]图5为本发明的过压、欠压保护电路图；
[0028]图6为本发明的功能扩展接口电路图。
【具体实施方式】
[0029]实施例1:
[0030]一种自动起励IGBT励磁机，包括核心处理器、励磁钱圈、电流电压取样电路、A/D数据转换电路、功能扩展接口电路、RS485串口通信模块、输出转换电路、调节模块、LED显示电路、IGBT数字励磁电源和自动起励装置；所述IGBT数字励磁电源包括电源单元、整流电路、滤波电路、PWM输出电路、隔离驱动电路、IGBT功率管、转换变压器和次级输出整流滤波电路；所述的自动起励装置包括220V网电模块和3-15V残压模块、自动脱扣开关、电压隔离变换电路、整流充电电路和放电起励装置。
[0031]本实施例自动起励IGBT励磁机工作前，先将三相工作电源接机端A.B.C三相，工作输入电压为AC350V，起励电源选择接网电AC220V，机壳与地网连接。接线完成后，通过调节模块设定输出电压、输出电流、起励输出电压等工作参数。设定完成后起动水轮机，待发电机转速正常后合上起励开关，网电AC220V电源输入经过LFl、NTCl和DBl组成的整流滤波电路整流滤波，为IGBTl功率管和IGBT 2功率管提供工作电压。同时，核心处理器通过PWMl和PWM2两路输出，经过T3、D3和D6等组成的驱动电路按照预先设定的工作参数驱动IGBTl功率管和IGBT 2功率管；IGBT功率管输出经过转换变压器T2和次级输出整流滤波电路，在次级输出端输出；电流电压取样电路在次级输出端采样电流电压，反馈到核心处理器；自动起励装置按预先设定的程序，自动控制励磁钱圈的工作，完成自动起励，从而完成整个自动IGBT励磁流程，发电机完成自动起励并投入运行。
[0032]本实施例自动脱扣过程:起励电源接入后经自动脱扣开关.电压隔离变换.整流充电至一定值.脱扣开关分闸，与输入电源隔离，放电起励装置动作，瞬间送电至励磁线圈，发电机自动起励，自动起励完成，准备下一次启动。
[0033]实施例2:
[0034]与实施例1不同的是，本实施例还设置了过压保护电路、欠压保护电路和过热保护电路，所述过压保护电路和欠压保护电路接入电源单元，对工作电源进行过压、欠压保护，所述过热保护电路外接于所述核心处理器，对核心处理器进行过热保护，保证整机的稳定运行，其余工作原理相同。
【主权项】
1.一种自动起励IGBT励磁机，包括核心处理器、励磁钱圈、IGBT数字励磁电源和自动起励装置，其特征在于:所述IGBT数字励磁电源包括电源单元、整流电路、滤波电路、PWM输出电路、隔离驱动电路、IGBT功率管、转换变压器和次级输出整流滤波电路，电源输入后经过所述整流电路和滤波电路处理后为所述IGBT功率管提供工作电压，所述核心处理器通过所述PWM输出电路输出，经过隔离驱动电路驱动所述IGBT功率管，所述IGBT功率管输出经过转换变压器和次级输出整流滤波电路处理后为所述励磁钱圈提供励磁电压，所述自动起励装置控制励磁钱圈的自动励磁工作。
2.根据权利要求1所述的自动起励IGBT励磁机，其特征在于:所述的自动起励装置包括起励电源、自动脱扣开关、电压隔离变换电路、整流充电电路和放电起励装置；所述起励电源经过自动脱扣开关、电压隔离变换电路和整流充电电路对放电起励装置充电，所述放电起励装置给励磁钱圈送电并给所述自动脱扣开关反馈脱扣信号。
3.根据权利要求1或2所述的自动起励IGBT励磁机，其特征在于:所述的起励电源包括网电模块和残压模块。
4.根据权利要求3所述的自动起励IGBT励磁机，其特征在于:还包括电流电压取样电路和A/D数据转换电路，所述电流电压取样电路在所述IGBT功率管的次级输出端采集电流电压信号，经过A/D数据转换电路转换后反馈到所述核心处理器。
5.根据权利要求3所述的自动起励IGBT励磁机，其特征在于:所述的核心处理器外接功能扩展接口电路。
6.根据权利要求3所述的自动起励IGBT励磁机，其特征在于:所述的核心处理器外接具有通信功能的网络通信模块。
7.根据权利要求3所述的自动起励IGBT励磁机，其特征在于:所述的核心处理器外接输出转换电路。
8.根据权利要求3所述的自动起励IGBT励磁机，其特征在于:所述的核心处理器外接用于设定、输入工作参数的调节模块。
9.根据权利要求3所述的自动起励IGBT励磁机，其特征在于:所述的核心处理器外接显示电路。
10.根据权利要求3所述的自动起励IGBT励磁机，其特征在于:还包括过压保护电路、欠压保护电路和过热保护电路，所述过压保护电路和欠压保护电路接入电源单元，所述过热保护电路外接于所述核心处理器。
【专利摘要】本发明公开了一种自动起励IGBT励磁机，包括核心处理器、励磁钱圈、IGBT数字励磁电源和自动起励装置，所述IGBT数字励磁电源包括电源单元、整流电路、滤波电路、PWM输出电路、隔离驱动电路、IGBT功率管、转换变压器和次级输出整流滤波电路，电源输入后经过所述整流电路和滤波电路处理后为所述IGBT功率管提供工作电压，所述核心处理器通过所述PWM输出电路输出,经过隔离驱动电路驱动所述IGBT功率管，所述IGBT功率管输出经过转换变压器和次级输出整流滤波电路处理后为所述励磁钱圈提供励磁电压，所述自动起励装置控制励磁钱圈的自动励磁工作。本发明实现真正的数字控制直流电源，零伏、零安起调。可用单台电脑远程调控多台电源，功率几千瓦至几十千瓦。
【IPC分类】H02P9-30, H02K19-16
【公开号】CN104836402
【申请号】CN201510267986
【发明人】张健强
【申请人】张健强
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月22日