提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置和方法_2

文档序号:9753960阅读:来源:国知局
开关3.3的一端连接无刷电励磁同步发电机I的第三相电源输出端,第三相电子旁路开关3.3的另一端连接四象限变流器2的第三相电源输出);
[0021]负载电流检测器4的信号输出端连接控制器5的负载电流监测信号输入端,控制器5的四象限变流器控制信号输出端连接四象限变流器2的控制端,控制器5的开关控制信号输出端分别连接第一相电子旁路开关3.1、第二相电子旁路开关3.2和第三相电子旁路开关
3.3的开关控制端,控制器5的发电机控制信号输出端连接无刷电励磁同步发电机I的控制端。
[0022]上述技术方案中,所述第一相电子旁路开关3.1包括第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2,所述第一晶闸管Tl的阳极连接无刷电励磁同步发电机I的第一相电源输出端,第一晶闸管Tl的阴极连接四象限变流器2的第一相电源输出端,所述第二晶闸管T2的阴极连接无刷电励磁同步发电机I的第一相电源输出端,第二晶闸管T2的阳极连接四象限变流器2的第一相电源输出端,所述控制器5的第一开关控制信号输出端和第二开关控制信号输出端分别连接第一晶闸管Tl和第二晶闸管T2的门极。
[0023]上述技术方案中,所述第二相电子旁路开关3.2包括第三晶闸管T3和第四晶闸管T4,所述第三晶闸管T3的阳极连接无刷电励磁同步发电机I的第二相电源输出端,第三晶闸管T3的阴极连接四象限变流器2的第二相电源输出端,所述第四晶闸管T4的阴极连接无刷电励磁同步发电机I的第二相电源输出端,第四晶闸管T4的阳极连接四象限变流器2的第二相电源输出端,所述控制器5的第三开关控制信号输出端和第四开关控制信号输出端分别连接第三晶闸管T3和第四晶闸管T4的门极。
[0024]上述技术方案中,所述第三相电子旁路开关3.3包括第五晶闸管T5和第六晶闸管T6,所述第五晶闸管T5的阳极连接无刷电励磁同步发电机I的第三相电源输出端,第五晶闸管T5的阴极连接四象限变流器2的第三相电源输出端,第六晶闸管T6的阴极连接无刷电励磁同步发电机I的第三相电源输出端,第六晶闸管Τ6的阳极连接四象限变流器2的第三相电源输出端,所述控制器5的第五开关控制信号输出端和第六开关控制信号输出端分别连接第五晶闸管Τ5和第六晶闸管Τ6的门极。
[0025]上述技术方案中,由6个晶闸管构成电流可以双向流动的三相电子开关(即第一相电子旁路开关3.1、第二相电子旁路开关3.2和第三相电子旁路开关3.3),在控制器5的实时控制下,当负载6发生局部短路时,及时停止四象限变流器2的IGBT工作,同时开通电子旁路开关,提供负载三倍的额定电流。当船舶电气设备继电保护装置自动切除了局部短路设备后,控制器5令电子旁路开关断开,并同时令四象限变流器的IGBT工作,恢复无刷电励磁轴带发电系统的正常供电。当负载6发生局部短路时,控制电路能自动调节无刷电励磁轴带发电机的励磁电流,既能提供发电负载三倍的额定电流,又限制发电系统的输出电流不会超过三倍额定电流,保证了发电系统的安全。
[0026]上述技术方案中,所述控制器5包括单片机5.l(ARM)、第一光电隔离晶闸管Gl?第六光电隔离晶闸管G6,所述第一光电隔离晶闸管Gl输入端的阳极和阴极分别连接单片机5.1第一开关控制信号输出端和单片机5.1的接地端G ND,第一光电隔离晶闸管GI输出端的阴极连接第一晶闸管Tl的门极,第一光电隔离晶闸管Gl输出端的阳极连接第一晶闸管Tl的阳极;
[0027]所述第二光电隔离晶闸管G2输入端的阳极和阴极分别连接单片机5.1第二开关控制信号输出端和单片机5.1的接地端GND,第二光电隔离晶闸管G2输出端的阴极连接第二晶闸管T2的门极,第二光电隔离晶闸管G2输出端的阳极连接第二晶闸管T2的阳极;
[0028]所述第三光电隔离晶闸管G3输入端的阳极和阴极分别连接单片机5.1第三开关控制信号输出端和单片机5.1的接地端GND,第三光电隔离晶闸管G3输出端的阴极连接第三晶闸管T3的门极,第三光电隔离晶闸管G3输出端的阳极连接第三晶闸管T3的阳极;
[0029]所述第四光电隔离晶闸管G4输入端的阳极和阴极分别连接单片机5.1第四开关控制信号输出端和单片机5.1的接地端GND,第四光电隔离晶闸管G4输出端的阴极连接第四晶闸管T4的门极,第四光电隔离晶闸管G4输出端的阳极连接第四晶闸管T4的阳极;
[0030]所述第五光电隔离晶闸管G5输入端的阳极和阴极分别连接单片机5.1第五开关控制信号输出端和单片机5.1的接地端GND,第五光电隔离晶闸管G5输出端的阴极连接第五晶闸管T5的门极,第五光电隔离晶闸管G5输出端的阳极连接第五晶闸管T5的阳极;
[0031]所述第六光电隔离晶闸管G6输入端的阳极和阴极分别连接单片机5.1第六开关控制信号输出端和单片机5.1的接地端GND,第六光电隔离晶闸管G6输出端的阴极连接第六晶闸管T6的门极,第六光电隔离晶闸管G6输出端的阳极连接第六晶闸管T6的阳极。
[0032]上述技术方案中,控制器5还包括电阻Rl?电阻R12,上述电阻Rl?电阻R12用于限制输出电流的大小,所述第一光电隔离晶闸管Gl输入端的阴极通过电阻Rl连接单片机5.1的接地端,第一光电隔离晶闸管Gl输出端的阴极通过电阻R2连接第一晶闸管Tl的门极;
[0033]所述第二光电隔离晶闸管G2输入端的阴极通过电阻R3连接单片机5.1的接地端,第二光电隔离晶闸管G2输出端的阴极通过电阻R4连接第二晶闸管T2的门极;
[0034]所述第三光电隔离晶闸管G3输入端的阴极通过电阻R5连接单片机5.1的接地端,第三光电隔离晶闸管G3输出端的阴极通过电阻R6连接第三晶闸管T3的门极;
[0035]所述第四光电隔离晶闸管G4输入端的阴极通过电阻R7连接单片机5.1的接地端,第四光电隔离晶闸管G4输出端的阴极通过电阻R8连接第四晶闸管T4的门极;
[0036]所述第五光电隔离晶闸管G5输入端的阴极通过电阻R9连接单片机5.1的接地端,第五光电隔离晶闸管G5输出端的阴极通过电阻RlO连接第五晶闸管T5的门极;
[0037]所述第六光电隔离晶闸管G6输入端的阴极通过电阻Rll连接单片机5.1的接地端,第六光电隔离晶闸管G6输出端的阴极通过电阻R12连接第六晶闸管T6的门极。
[0038]光电耦合晶闸管左端2根线是光电耦合晶闸管的输入端,由单片机的输出口信号控制,当单片机的输出口信号有效时,光电耦合晶闸管的发光二极管导通发光,触发光电耦合晶闸管中的晶闸管导通,光电耦合晶闸管右端2根线与大功率晶闸管Tl门极相连,进而触发大功率晶闸管Tl导通。当单片机的输出口信号无效时,大功率晶闸管Tl断开不导通。光电耦合晶闸管起到隔离干扰信号的作用。
[0039]上述技术方案中,单片机5.1的六个开关控制信号输出端分别输出对应的晶闸管脉冲控制信号。
[0040]本发明中由于晶闸管过流能力高,成本低,工作可靠,由晶闸管构成的三相电子旁路开关3可以采用容量较小的晶闸管元件,不用支撑电容和电感,在短时间内提供很大的旁路电流。
[0041]一种利用上述提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置进行过载保护的方法,它包括如下步骤:
[0042]步骤1:负载电流检测器4实时监测负载电流ilciad,当负载电流检测器4监测到负载电流达到1.2倍负载额定电流后,控制器5向四象限变流器2的控制端发送关断信号CTRl,令四象限变流器2的所有绝缘栅双极型晶体管关断,禁止四象限变流器2输出电流;
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