CN110829914B - 一种三相交流发电机宽范围短路限流装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种三相交流发电机宽范围短路限流装置，包括将所述三相交流发电机的主发电压经半波整流后分为第一输出端及第二输出端，所述第一输出端的电位高于所述第二输出端的电位，所述第一输出端通过低相或门连接于NPN型三极管V86的基级，所述第二输出端通过高相或门连接于PNP型三极管V87的基级，三极管V86的发射极与三极管V87的发射极相连，三极管V87处于常通状态，三极管V86的集电极连接有短路限流比较器，用于在三极管V86的集电极输出高电平时，判定为短路故障，进而调节励磁以限制短路电流。本发明不仅能够有效的将短路电流限制在要求范围内，而且可调性好，调节范围宽，节约了成本，减小了体积和重量，提升了可靠度。

Description

一种三相交流发电机宽范围短路限流装置
技术领域
本发明属于发电机控制技术领域，具体涉及一种三相交流发电机宽范围短路限流装置。
背景技术
随着航空领域不断的扩展，航空发电***也越来越重要，需求也越来越多。当发电机出现短路现象时，要求能够继续工作但须将短路电流限制在特定范围内。而传统的方式是采用电流传感器对发电机输出端进行电流采样，以判断是否发生短路，何时需要限制发电机输出电流。这种方式是以电流采样为基础，会增加产品设计时的重量和体积，成本较高。而对体积与重量有特殊要求的，可能就无法使用体积与重量较大的电流传感器，因此，需要采用无电流传感器的电路来限制发电机短路时的电流，保证出现短路现象时可以继续工作。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种三相交流发电机宽范围短路限流装置，包括：
将所述三相交流发电机的主发电压经半波整流后分为第一输出端及第二输出端，所述第一输出端的电位高于所述第二输出端的电位，所述第一输出端通过低相或门连接于NPN型三极管V86的基级，所述第二输出端通过高相或门连接于PNP型三极管V87的基级，三极管V86的发射极与三极管V87的发射极相连，三极管V87处于常通状态，三极管V86的集电极连接有短路限流比较器，用于在三极管V86的集电极输出高电平时，判定为短路故障，进而调节励磁以限制短路电流。
优选的是，所述第二输出端通过滑动电阻连接电源，所述三极管V87的基级连接所述滑动电阻的滑动端，所述滑动电阻用于调节三极管V87的基级电位。
优选的是，所述三极管V86的基级与发射极相互连通，并在连通电路上设置有电容C47。
优选的是，所述三极管V87的发射极通过电阻连接12V电源，三极管V87的集电极接地。
优选的是，所述三相交流发电机正常工作时，所述三极管V86的基级通过电阻调节为5v，所述三极管V87的基级通过电源及滑动电阻调节为4.2v，以使所述三极管V86导通。
本发明的三相交流发电机宽范围短路限流装置，基于敏感三相不平衡电压的原理对交流发电机出现短路现象时短路电流进行限制，以保证电机能够继续工作，并且减小了产品体积和重量，同时也节约了成本，增加了可靠性。
附图说明
图1是本申请三相交流发电机宽范围短路限流装置电路图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明提供的三相交流发电机宽范围短路限流装置，参考图1，主要包括：
将所述三相交流发电机的主发电压经半波整流后分为第一输出端及第二输出端，所述第一输出端的电位高于所述第二输出端的电位，所述第一输出端通过低相或门连接于NPN型三极管V86的基级，所述第二输出端通过高相或门连接于PNP型三极管V87的基级，三极管V86的发射极与三极管V87的发射极相连，三极管V87处于常通状态，三极管V86的集电极连接有短路限流比较器，用于在三极管V86的集电极输出高电平时，判定为短路故障，进而调节励磁以限制短路电流。
参考图1，三相交流发电机三路电压POR_A、POR_B、POR_C经过V54-V56后经过一级压降(R50-R52)具有第一电位，通过或门(V48-V50)连接到三极管V86的基级，三路电压POR_A、POR_B、POR_C之后经过二级压降(R53-R55)具有第二电位，之后经过或门(V51-V53)连接到12V电源上，期间经过一滑动电阻RP4，滑动电阻RP4的滑动端连接到三极管V87的基级，三极管V87与三极管V86不同，三极管V87是一个射极跟随器，三极管V87的集电极接地(GND)，使得该三极管V87处于常通状态，即三极管V87的基级与发射极的电位相同，三极管V87的发射极通过一电阻连接在12V电源上，三极管V87的基级电位可调，这是实现了本申请的宽范围可调设计的关键，具体的，回到三极管V86上，由于其发射极连接三极管V87的发射极，即三极管V86的发射极可调，在三极管V86的基级确定后，调节三极管V86的发射极即可实现调节功能。
通过上述分析可知，三极管V86的基级与发射极分别关联所述第一输出端的电位及所述第二输出端的电位，这两路电位在三极管V86的基极和射极上进行比较，在正常工作时，三相电压是平衡的，V86基极与射极之间的压差恒定，，此时基极电位高于发射极电位，V86导通，集电极输出低电平，无短路现象。当发电机某相发生短路故障时，该相电压下降，此时V86的基极与射极之间的压差减小低于导通时的压降，故V86截止。通过对V86集电极输出电平来判断是否出现短路故障，若V86截止则集电极为高电平，则判断为短路，后级经过比较电路即可输出控制波来调节励磁以限制短路电流，同时可通过电位器RP4来调节短路电流的限制范围。
例如在正常工作时，V86基极电压5v，调节RP4，使V87的发射极电压为4.2v，V86导通(通常情况下，本例选取的三极管V86基极电压与发射极电压差值大于等于0.7V时导通)从而使V86的集电极输出低电平，即图1中的比较器N5A的4脚低电平，此时比较器的输出端2脚为高电平，不启用短路限流保护，反之，如果***出现短路故障，V86基极电压下降至4v，V87的发射极电压降至3.7v，此时，三极管V86基极电压与发射极电压差值小于0.7V，V86不导通，比较器N5A的4脚高电平，对应的输出端2脚为低电平，启动短路限流保护。
需要说明的是，上述V86基极电压下降至4v时，V87的发射极电压之所以才降至3.7v，而不是降至3.2v，是由于R53等电阻的分压作用，以及低相或门(v51-v53，选取其中的低电压)电路的压降小于高相或门(v48-v50，选取其中的高电压)的压降幅度。
根据上述描述，对本申请的宽范围调节进一步说明，三极管V86的导通条件是确定的，比如0.7V，三极管V86的基级电压是确定的，比如5V，一实施例中，如果将滑动电阻RP4进行调节，使V87的基级为4.3V，此时三极管V86的基级与发射极的差值刚好是0.7V，可以认为三极管V86导通，如果发生短路现象，三极管V86的基级与发射极的差值会立马降到0.7V以下，使得三极管V86不导通，发出短路限流保护信号；另一实施例中，如果将滑动电阻RP4进行调节，使V87的基级为4V，此时三极管V86的基级与发射极的差值为1V，三极管V86导通，此时如果发生短路现象，三极管V86的基级与发射极的差值会由1V逐步降到0.7V以下，再发出短路限流保护信号，由此实现了一个宽范围的短路信号调节。
当交流发电机出现单相对地，或相间短路情况时，本发明不仅能够有效的将短路电流限制在要求范围内，而且可调性好，调节范围宽。同时也大大节约了成本，减小了体积和重量，提升了可靠度。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种三相交流发电机宽范围短路限流装置，其特征在于，包括：
将所述三相交流发电机的主发电压经半波整流后分为第一输出端及第二输出端，所述第一输出端的电位高于所述第二输出端的电位，所述第一输出端通过高 相或门连接于NPN型三极管V86的基级，所述第二输出端通过低 相或门连接于PNP型三极管V87的基级，其中，所述高相或门包括分别接在三相交流的三路输出上的二极管V48-V50，所述低相或门包括分别接在三相交流的三路输出上的二极管V51-V53，三极管V86的发射极与三极管V87的发射极相连，三极管V87处于常通状态，三极管V86的集电极连接有短路限流比较器，用于在三极管V86的集电极输出高电平时，判定为短路故障，进而调节励磁以限制短路电流，其中，所述第二输出端通过滑动电阻连接电源，所述三极管V87的基级连接所述滑动电阻的滑动端，所述滑动电阻用于调节三极管V87的基级电位。
2.如权利要求1所述的三相交流发电机宽范围短路限流装置，其特征在于，所述三极管V86的基级与发射极相互连通，并在连通电路上设置有电容C47。
3.如权利要求1所述的三相交流发电机宽范围短路限流装置，其特征在于，所述三极管V87的发射极通过电阻连接12V电源，三极管V87的集电极接地。
4.如权利要求1所述的三相交流发电机宽范围短路限流装置，其特征在于，所述三相交流发电机正常工作时，所述三极管V86的基级通过电阻调节为5v，所述三极管V87的基级通过电源及滑动电阻调节为4.2v，以使所述三极管V86导通。
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