CN204993142U - 一种无刷励磁黑起励电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无刷励磁黑起励电路。应用于无厂用电的偏远水电站或移动式柴油发电机组，在无任何外部电源的情况下，实现无刷励磁发电机组自动黑起励。上述无刷励磁黑起励电路包括电压整定单元、功率管阵列单元、功率管驱动单元以及光耦；电压整定单元包括近程电压整定可变电阻和远程电压整定可变电阻。由于本实用新型采用大功率功率管并联技术，高速开关工作状态，无机械触点，可靠性高。同时可根据机组励磁电流大小，灵活增减功率管数量。本实用新型中的无刷励磁黑起励电路具有过流保护功能。当检测到励磁电流大于整定值时，保护电路立即动作，关断功率管输出，有效保护机组励磁过流、机组过压。

Description

一种无刷励磁黑起励电路

技术领域

本实用新型涉及一种利用无刷励磁发电机残压自动起励的无刷励磁黑起励电路。应用于无厂用电的偏远水电站或移动式柴油发电机组，在无任何外部电源的情况下，实现无刷励磁发电机组自动黑起励。

背景技术

在国内外一些偏僻小水电站中，多数采用低压无刷励磁发电机组。发电机要产生电能，在原动机带动转子旋转的同时，必须在转子绕组里通入直流电，建立旋转磁场，定子中才能感应出三相交流电，其电压高低取决于转子励磁电流的大小。无刷励磁发电机多采用自激励磁方式，即励磁电源取自本发电机出口，经过励磁调节器(AVR)将交流电转变成直流后，输出给励磁绕组。然而当机组尚未建立起转子磁场之前，转子的剩磁仅维持发电机定子输出很低的残压(额定值的2％～5％)。因此，在没有任何外部辅助电源的情况下，要求有一套可靠的起励电路，利用该残压建立转子磁场，从而将机组额定电压建立起来的无刷励磁黑起励电路显得尤为重要。一旦电压正常，并足以维持励磁调节器可靠工作，即可投入励磁调节器进行正常电压调节。

发明内容

本实用新型的发明目的是克服现有技术的不足，提出一种利用发电机残压，对无刷励磁发电机组可靠起励的无刷励磁黑起励电路。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种无刷励磁黑起励电路，包括电压整定单元、功率管阵列单元、功率管驱动单元以及光耦(BO1)；

所述功率管阵列单元包括至少一个场效应管，每一个场效应管的漏极分别通过电阻和电容与场效应管的源极电连接；

所述光耦(BO1)的光发射端连接有数字励磁调节器控制接口电路，光耦(BO1)的信号放大端的一个端子与发电机的中性点(N)连接；发电机的三相中的任意一相依次通过熔断器(F1)、单相整流二极管(VD4)、二极管(VD1)、电阻(R1)与光耦(BO1)的信号放大端的另一个端子连接；

所述电压整定单元包括可变电阻，电压整定单元并接在光耦(BO1)的信号放大端；

所述功率管驱动单元包括一个三极管(Q1)，三极管(Q1)的集电极与功率管阵列单元中的所有场效应管的栅极连接，三极管(Q1)的集电极还与单相整流二极管(VD4)的阴极通过分压电阻(R6)连接；三极管(Q1)的基极经二极管(VD3)和稳压管(VS1)与二极管(VD1)的阴极连接，其中二极管(VD3)的阴极与三极管(Q1)的基极连接，二极管(VD3)的阳极经电阻(R4)与稳压管(VS1)的阳极连接，稳压管(VS1)的阴极经电阻(R1)与二极管(VD1)的阴极连接；三极管(Q1)的基极经二极管(VD2)与功率管阵列单元中的所有场效应管的源极连接，其中三极管(Q1)的基极与二极管(VD2)的阴极连接，二极管(VD2)的阳极经电阻(R10)与功率管阵列单元中的所有场效应管的源极连接；三极管(Q1)的发射极与发电机的中性点(N)连接；三极管(Q1)的发射极与集电极之间连接有二极管(VS2)，三极管(Q1)的发射极与集电极之间还连接有电阻(R7)；三极管(Q1)的发射极与基极之间连接有电阻(R5)，三极管(Q1)的发射极与基极之间还连接有电容(C1)；

发电机的励磁绕组与续流二极管(VD5)相并联，续流二极管(VD5)的阴极与所述熔断器(F1)的输出端连接，所述续流二极管(VD5)的阳极通过单相整流二极管(VD6)与功率管阵列单元中的所有场效应管的漏极连接，功率管阵列单元中的所有场效应管的源极短接后通过采样电阻(R9)与发电机的中性点(N)连接，所述采样电阻(R9)的两端并联有电容(C7)；功率管阵列单元中的各个场效应管的栅极分别通过电容与发电机的中性点(N)连接。

而且，所述电压整定单元的可变电阻包括近程电压整定可变电阻(RP2)和远程电压整定可变电阻(RP1)，近程电压整定可变电阻(RP2)和远程电压整定可变电阻(RP1)的一端与光耦(BO1)的信号放大端的一个端子连接，近程电压整定可变电阻(RP2)和远程电压整定可变电阻(RP1)的另一端通过双触点开关(S1)与光耦(BO1)的信号放大端的另一个端子连接。

而且，所述三极管(Q1)的发射极与二极管(VS2)的阳极连接，二极管(VS2)的阴极与三极管(Q1)的集电极连接。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

一、本实用新型采用大功率功率管并联技术，高速开关工作状态，无机械触点，可靠性高。同时可根据机组励磁电流大小，灵活增减功率管的数量。

二、本实用新型具有起励电压整定功能。通过调节电压整定单元(包括近程电压整定可变电阻和远程电压整定可变电阻)，灵活设置起励电压值，满足不同发电机组要求。

三、本实用新型中的无刷励磁黑起励电路具有过流保护功能。当检测到励磁电流过大时，关断功率管，有效保护机组励磁过流、机组过压。

四、本实用新型中预留与数字励磁调节器(AVR)控制接口，可做为励磁调节器的功率输出单元。

五、功率主回路配有自恢复保险(熔断器F1)，对励磁过流起到二次保护作用。

附图说明

图1是本实用新型的电路图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1，一种无刷励磁黑起励电路，包括电压整定单元、功率管阵列单元、功率管驱动单元以及光耦BO1；

所述功率管阵列单元包括场效应管Q2～Q4，场效应管Q2的漏极依次通过电阻R8、电容C5与场效应管Q2的源极电连接，场效应管Q3的漏极依次通过电阻R11、电容C6与场效应管Q3的源极电连接，场效应管Q4的漏极依次通过电阻R12、电容C8与场效应管Q4的源极电连接；

所述光耦BO1的光发射端连接有数字励磁调节器(AVR)控制接口电路，其可做为励磁调节器的功率输出单元，光耦起到信号隔离作用。光耦BO1的信号放大端的一个端子与发电机的中性点连接，发电机的A相依次通过熔断器F1、单相整流二极管VD4、二极管VD1、电阻R1与光耦BO1的信号放大端的另一个端子连接；

所述电压整定单元包括近程电压整定可变电阻RP2和远程电压整定可变电阻RP1(所谓远程电压整定可变电阻即将滑动变阻器的可调端设置在远程，从而可以远程控制其阻值大小)，近程电压整定可变电阻RP2和远程电压整定可变电阻RP1的一端与光耦BO1的信号放大端的一个端子连接，近程电压整定可变电阻RP2和远程电压整定可变电阻RP1的另一端通过双触点开关S1和电阻R3与光耦BO1的信号放大端的另一个端子连接；

所述发电机的励磁绕组与续流二极管VD5相并联，续流二极管VD5的阴极通过所述熔断器F1与发电机的A相连接，熔断器F1为热敏自恢复保险丝，所述续流二极管VD5的阳极通过单相整流二极管VD6与所述场效应管Q2～Q4的漏极连接，所述场效应管Q2～Q4的源极短接后通过采样电阻R9与发电机的中性点N连接，所述采样电阻R9的两端并联有电容C7；场效应管Q2的栅极通过电容C2与发电机的中性点N连接，场效应管Q3的栅极通过电容C3与发电机的中性点N连接，场效应管Q4的栅极通过电容C4与发电机的中性点N连接；

所述功率管驱动单元包括一个三极管Q1，三极管Q1的集电极与功率管阵列单元中的场效应管Q2～Q4的栅极连接，三极管Q1的集电极还与单相整流二极管VD4的阴极通过分压电阻R6连接；三极管Q1的基极经二极管VD3和稳压管VS1与二极管VD1的阴极连接，其中二极管VD3的阴极与三极管Q1的基极连接，二极管VD3的阳极经电阻R4与稳压管VS1的阳极连接，稳压管VS1的阴极经电阻R1与二极管VD1的阴极连接；三极管Q1的基极经二极管VD2与功率管阵列单元中的场效应管Q2～Q4的源极连接，其中三极管Q1的基极与二极管VD2的阴极连接，二极管VD2的阳极经电阻R10与功率管阵列单元中的场效应管Q2～Q4的源极连接；三极管Q1的发射极与发电机的中性点N连接；三极管Q1的发射极与集电极之间连接有二极管VS2，其中三极管Q1的发射极与二极管VS2的阳极连接，二极管VS2的阴极与三极管Q1的集电极连接；三极管Q1的发射极与集电极之间还连接有电阻R7；三极管Q1的发射极与基极之间连接有电阻R5，三极管Q1的发射极与基极之间还连接有电容C1。

本具体实施例中电路的工作过程为：发电机任意一相(图1中以A相为例进行说明，也可以选择B相或者C相)经熔断器F1分成两路接入到电路中。当机组未建立起电压之前，残压加入到电路中，电压经熔断器F1、单相整流二极管VD4、分压电阻R6和电阻R7加到场效应管Q2～Q4的栅极，二极管VS2起稳压、限压作用；当正弦电压正半周波形大于场效应管控制极导通阈值时，场效应管Q2～Q4打开，主回路电流经熔断器F1、励磁绕组、单相整流二极管VD6、场效应管Q2～Q4、采样电阻R9，最终到达发电机中性点N，励磁绕组有电流流过，发电机出口将感应出电压，随着发电机电压的升高，三极管Q1的基极控制电路中的稳压管VS1击穿导通，电压加到三极管Q1的基极，三极管Q1导通，场效应管失压关断，励磁绕组电流经过续流二极管VD5续流衰减，励磁电流的减小，发电机电压降低；电压降低后，稳压管VS1恢复关断状态，三极管Q1关断，当场效应管控制极控制端电压恢复，重新导通。电路重复上述动作过程，发电机电压便会稳定在某设定值上。

在电路中，通过调节电压整定单元的近程电压整定可变电阻RP2和远程电压整定可变电阻RP1来调节三极管Q1的基极与发射极的电压，从而达到灵活设置起励电压值，满足不同发电机组要求。

本电路具有过流保护功能：在主回路电流经熔断器F1、励磁绕组、单相整流二极管VD6、场效应管Q2～Q4、采样电阻R9，最终到达发电机中性点N时，当流经采样电阻R9的电流过大时，三极管Q1的基极电压升高，三极管导通，从而场效应管Q2～Q4失压关断，有效保护机组励磁过流、机组过压。

以上对本实用新型的一种实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种无刷励磁黑起励电路，其特征在于：包括电压整定单元、功率管阵列单元、功率管驱动单元以及光耦BO1；

所述功率管阵列单元包括至少一个场效应管，每一个场效应管的漏极分别通过电阻和电容与场效应管的源极电连接；

所述光耦BO1的光发射端连接有数字励磁调节器控制接口电路，光耦BO1的信号放大端的一个端子与发电机的中性点连接；发电机的三相中的任意一相依次通过熔断器F1、单相整流二极管VD4、二极管VD1、电阻R1与光耦BO1的信号放大端的另一个端子连接；

所述电压整定单元包括可变电阻，电压整定单元并接在光耦BO1的信号放大端；

所述功率管驱动单元包括一个三极管Q1，三极管Q1的集电极与功率管阵列单元中的所有场效应管的栅极连接，三极管Q1的集电极还与单相整流二极管VD4的阴极通过分压电阻R6连接；三极管Q1的基极经二极管VD3和稳压管VS1与二极管VD1的阴极连接，其中二极管VD3的阴极与三极管Q1的基极连接，二极管VD3的阳极经电阻R4与稳压管VS1的阳极连接，稳压管VS1的阴极经电阻R1与二极管VD1的阴极连接；三极管Q1的基极经二极管VD2与功率管阵列单元中的所有场效应管的源极连接，其中三极管Q1的基极与二极管VD2的阴极连接，二极管VD2的阳极经电阻R10与功率管阵列单元中的所有场效应管的源极连接；三极管Q1的发射极与发电机的中性点连接；三极管Q1的发射极与集电极之间连接有二极管VS2，三极管Q1的发射极与集电极之间还连接有电阻R7；三极管Q1的发射极与基极之间连接有电阻R5，三极管Q1的发射极与基极之间还连接有电容C1；

发电机的励磁绕组与续流二极管VD5相并联，续流二极管VD5的阴极与所述熔断器F1的输出端连接，所述续流二极管VD5的阳极通过单相整流二极管VD6与功率管阵列单元中的所有场效应管的漏极连接，功率管阵列单元中的所有场效应管的源极短接后通过采样电阻R9与发电机的中性点连接，所述采样电阻R9的两端并联有电容C7；功率管阵列单元中的各个场效应管的栅极分别通过电容与发电机的中性点连接。

2.根据权利要求1所述的一种无刷励磁黑起励电路，其特征在于：所述电压整定单元的可变电阻包括近程电压整定可变电阻RP2和远程电压整定可变电阻RP1，近程电压整定可变电阻RP2和远程电压整定可变电阻RP1的一端与光耦BO1的信号放大端的一个端子连接，近程电压整定可变电阻RP2和远程电压整定可变电阻RP1的另一端通过双触点开关S1与光耦BO1的信号放大端的另一个端子连接。

3.根据权利要求1所述的一种无刷励磁黑起励电路，其特征在于：三极管Q1的发射极与二极管VS2的阳极连接，二极管VS2的阴极与三极管Q1的集电极连接。