交流调压稳压器论文（精选7篇）
交流调压稳压器论文 篇1
笔者在长期的自动化控制研究过程中, 常常需要大功率的交流自动调压电源, 以前使用手动调压, 麻烦且不方便, 为此笔者将以前使用的3KW交流调压器改装成了自动控制调压器。这个调压器有两个输出端, 一个是150～250V段的调压范围供常规电器调整试验, 另一个是0～70v的调压范围供音响发烧DIY以及低电压交流应用。取自18V抽头经过整流桥和7812稳压输出12V直流电供控制回路用, 调整W1使电压表指示到需要电压值即可, 这时整个电压波动范围在10%之内 (设计值) 。
工作原理:当输出电压高于设定值+10%时, IC2-2同相端电压大于反相端电压而输出高电压使Q2导通, J2吸合, 电机逆转, 使输出电压下降, 同时由于J2的吸合, J2的其中一路触点短路了R10使IC2反相端设定值由原来+10%变为正常设定值, 所以电机带动滑臂运行到正常设定值处才能停下, 而不是降到+10%处停下。当输出电压低于设定电源-10%时, 调整跟前面一样, 只是继电器J1短路了R4, 同理使滑臂回到设定值, 而不是回到-10%处就停下。
装配要求:整个输入输出用线要4平方毫米以上, SW1选用20A漏电空气开关, SW2在150～250V的档位上, 电压表为双刻度, 满刻度分别为250V和100V。SW3, SW4为滑臂上下限位开关, 安装在滑臂上下极限处。电机用直流减速电机, 额定转速为15转/分, 额定工作电压为24V本设计是减压使用, 其他元件都在电路图有详细标注, 整个电路板装配要与机壳绝缘, 按图纸连接无误, 不需要调试就可正常工作。
基于单片机的交流调压器设计 篇2
关键词：单片机,交流调压,模糊PID
目前, 我国某些地区的电网供电质量比较差, 电网电压波动范围较大[1]。调节电网电压对敏感性负载的正常运行是很重要的。市场上占主导地位的交流调压器产品一般采用相控交流/交流变换器加隔离升压变压器结构[2]。由于采用了各周期相控技术, 其调节速度低, 控制方法单一, 调压精度低, 谐波高。从国内外的研究现状来看, 交流斩波调压控制技术是一种新型高性能交流调压技术[3]。
本文以单片机作为核心控制器件, 用软件编程的方法来产生SCR的驱动信号, 并通过检测电压、电流的过零点检测电路的信号, 达到输出稳定电压的目的。
1硬件部分
系统结构框图如图1所示。UI是主回路电源, QF1是主回路断路器, FU是熔断器, FK、GND均是外部反馈端子, QF2是额定电流且其额定值在1 A以内, K1是手/自动转换开关, W1是手动给定电位器, 使用DC0～10 V或DC4～20 mA信号控制时, 信号由C1和M输入, 通过正确设置拨码开关, 转换后的DC0～5 V信号从VO输出, 将K1置自动状态, 即VG与VO短接, KA1是输出允许控制开关, KA2是故障复位按钮。在调压器出现过热、过流等故障时, 输出截止, 相应指示灯闪烁, 同时报警继电器触点闭合。当调压器故障解除后, 按下KA2 (闭合) 即可复位调压器, 并重新起动。
2硬件部分
系统的硬件结构如图2所示。触发电路使用APA3311继电器输出, 配合电压、电流过零点检测电路, 在单片机的控制下产生PWM脉宽调制信号从而触发晶闸管的开关[4,5]。
3软件部分
系统使用C语言编程[6]。主程序完成系统初始化、键盘扫描及反馈显示等功能。控制系统的主程序流程图如图3所示。
4仿真结果与总结
为了验证系统的性能, 设计了仿真模型。电源输入电压一般为220 V, 假设输出电压为110 V, 主回路输出电压的波形如 (图4) 所示, 其占空比D=0.5。当设定输出电压为200V时, 输出电压的波形如图5所示, 此时的占空比D=0.8。
通过仿真实验得知:模糊PID控制器的动态响应速度快, 系统的超调量相对较小, 对电网谐波的抑制能力强。仿真实验结果证明本文所设计的交流调压器的可行性和优越性。
参考文献
[1]王兆安, 黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社, 2000.
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[5]Ki-Yong Nam, Woo-Taik Lee, Choon-Man Lee, Jung-Pyo Hong, “Reducing torque ripple of brushlessDC motor by varying input voltage”[J], I EEE Trans.Mag netics, 2006, 42:1307-1310.
交流调压稳压器论文 篇3
由于被试设备因有载调压开关表面不清洁,受到氧化膜和油膜影响影响;测试环境受到噪音和机械振动影响;测量时受到试验电压低、实验电流小和灵敏度低等的影响,造成直流法故障诊断准确率低。
此时,当无法认定开关的特性的情况下,即使将开关吊出对触头做打麻面处理,处理后仍会有一些有载调压开关测试波形因存在波形断续而无法认定其特性正常。并且,将变压器有载调压开关吊出对触头做处理的过程实质上是对开关触头的接触面损坏过程,这对变压器有载调压开关的稳定可靠运行不利。
针对怎么能够使测试结果不受有载调压开关触头油膜、氧化膜的影响,是亟待于解决的问题。参考国外变压器有载调压开关使用交流高电压试验的案例,清晰、准确地使用交流源对变压器有载调压开关特性进行现场诊断。初步归纳为4种方案,并逐一进行论证分析,情况见表1。
针对上述论证,4个方案的有效性、可靠性、可实施性、经济性进行综合评估打分。可以得出如下结论(见表2)。
经过方案的评估打分,可以看出方案四最佳,通过调压器施加交流信号,通过波形瞬变记录仪检测。实验过程简述如下。
a)通过与国内瞬变记录仪生产厂商联系,获得相关参数。同时,根据有载调压变压器容量,空载电流,短路阻抗等数据,对试验时施加的电流、电压进行计算;
b)制定电流法与电压法2种试验方案。
经过分析,如果变压器有载调压开关在动作过程中发生任一过渡电阻断线所产生的断续(见图1),将会有20 ms以上时间的电压、电流断续过程(见图2),在交流测试的波形上应该出现接近1个周波或更长时间的电压、电流波形的断续过程,并伴有振荡。电流断续,变压器测试的工作方式还将由测试零序电流突变为测试变压器激磁涌流,测试设备可以准确记录这一变化过程。同样,电压断续测试设备也可以准确记录这一变化过程。
a、b-主通断触头;a1、b1-过渡触头A、B并联主触头;Ra、Rb-过渡电阻
对交流电压、电流2种方法测试有载调压开关特性波形的比较,电流波形更为直观,三相的零序电流变化可用任一相单相测试反映出来,现场以交流零序电流测试为宜;
c)经过严格对比筛选,交流触发信号记录设备最终选定业内技术领先的美翠公司产品—2292记录仪。检查检测装置的存储功能,存储的波形应能下载调阅。存储的波形应有序记录,方便查阅;d)为实际验证变压器有载开关特交流测试的可行性,联合变压器厂进行有载开关故障模拟测试,分别对变压器有载开关过渡电阻断线,油膜影响等变压器主要故障进行交流、直流测试对比试验。现场试验表明交流试验可克服直流实现无法克服的油膜影响,并能有效检测过渡电阻断线等故障。故障检测准确率达到95%。
2 结语
浅谈调压器的选用 篇4
通常调压器分为直接作用式和间接作用式两种。按进出口压力分为高高压、高中压、高低压调压器, 中中压、中低压调压器及低低压调压器。在城市燃气输配系统中, 间接作用式调压器多用于流量比较大的区域调压站中。它是由指挥器和主调压器组成。相同的指挥器和不同结构的主调压器或者是相同的主调压器和不同的指挥器组合均可以形成不同系列的产品。其中具有代表性的是轴流式调压器和曲流式调压器。轴流式进出口流线是直线。优点为燃气通过阀口阻力损失小, 所以可以使调压器在进出口压力差较低的情况下通过较大的流量。该系列调压器流量可以从160~15×104m3/h, 进口压力可以从0.01~1.6MPa, 出口压力可以从500Pa到0.8MPa。曲流式调压器调节范围广, 可供城市燃气输配系统、配气站 (门站) 、区域调压及用户调压使用。直接作用式调压器多用于楼栋调压或用量不大的非民用户。
调压器产品型号组成
产品型号分为两节, 两节之间用连接符号“-”隔开。第一节前两位符号“RT”代表燃气调压器, 第三位符号表示工作原理, “Z”代表直接作用式, “J”代表间接作用式。第二节第一位数字代表调压器进口压力级制, 第二位数字代表调压器出口压力级制。第三位数字表示公称管径代号。第二节第四个符号表示调压器链接方式, 螺纹连接用L表示, 法兰连接用F表示。通常调压器连接管径DN=50mm采用螺纹连接, DN>50mm采用法兰连接。若连接方式符合上述规定, 则该项不予标注, 否则应注L或F。1+0表示1路调压没有旁通, 2+1表示一开一备1路旁通。举个例子, RTZ-32/100F (2+0) 表示直接作用式调压器, 高中压调压, 管径为100, 法兰连接, 1开1备, 没有旁通。
下面了解一下调压器的调节机构。按阀门的结构可分为单座阀及双座阀。在很多情况下需选用具有对数曲线或抛物线特性的阀门。其最有效的区域是阀门开启程度的最后1/4部分。在这个区域内, 当阀门的开启程度变化很小时, 被调节的燃气量变化却很大。阀口的断面通常小于管道断面。对于少数快速作用阀门, 其断面等于管道断面。
调节机构的计算
气流在通过阀孔时如压降不大, 燃气密度的变化可忽略不记, 如压降相当大时, 则应考虑燃气密度的变化。在计算调压器的流量时, 当 时, 忽略燃气的压缩性, 误差不大于2.5%。当 时, 则应考虑燃气的压缩性。P1是调压器的入口压力, P2是调压器的出口压力。
1对于不可压缩流体的计算
Q为调压器流通能力m3/h
C为流通能力系数, 是密度=1000kg/m3, P压降为0.0981MPa时, 流经调节阀门的小时流量。
F0-阀口面积
ζ0-相对于F0的阻力系数
知道C值可换算出Q值。
2对于可压缩流体的计算
在计算流量时, 应考虑燃气密度的变化和对理想气体定律的偏离。
临界压力比
k-绝热指数
当 为亚临界状态
此时调压器的最大流量
ε查ε与 及 的关系曲线。由K及 的值查出ε。
C为调节阀门完全开启时的系数值。ρ0为燃气密度。
若知道调压器试验值。则调压器流量
当 为临界状态
此时流量不随 的变化而变化, 调压器流量计算公式为
若知道调压器试验值
按上面介绍的调节阀门通过能力计算公式所得出的流量, 是在可能的最小压降和阀门完全开启条件下的最大流量。在实际运行中, 调压器阀门不宜处在完全开启状态, 以阀瓣的位移不超过最大行程的90%为宜, 这时调压器的计算流量 (额定流量) 与最大流量之间有如下关系:
调压器的计算流量, 应按该调压器所承担的管网计算流量的1.2倍确定。调压器的压力降, 应根据调压器前燃气管道的最低压力与调压器后燃气管道需要的压力之差值确定。
有的调压器说明书上给出的是, 流体为空气, 管道直径 (阀体通径) 、阀口直径, 进出口压力和调压器流通能力。根据这些数据, 利用公式 (1) 计算出流体为天然气、煤气, 进出口压力为需要值的调压器流量。
举一个例子。调压器说明书上给出, 进口压力0.2MPa, 出口压力3KPa, Q'=370m/h。求进口压力为0.2MPa, 出口压力为2KPa, 天然气相对密度为0.5548的调压器流量Q=407m3/h。大约是空气的1.1倍。如果说明书上给出的进出口压力就是运行需要的压力, 则流体为天然气的流量为空气的1.34倍。只和流体密度有关。
我们在选用调压器时, 要先了解所要供气区域的小时高峰用气量, 再选择适合的调压器。在选择时, 要看清说明书中给出的参数是试验值还是给的是C值。试验值的给出是依据空气还是燃气。再根据给出的参数, 算出对应流体的调压器流量。
摘要：结合实际, 谈谈调压器的选用。
一种新型单相调压器电路的设计 篇5
当前,我国一些地区存在电网供电质量较差的现象,电网的电压普遍较高。当前市场上所采用的交流可调电压源一般是通过改变自耦变压器滑动触点位进行调压的,该调压方式具有响应速度慢、精度低、可靠性差的缺点。该设计的控制器是一片89C51单片机,输出交流电压之所以可调是通过采用整周波过零关断和触发技术,对自耦变压器的次级不等量输出绕组用双向可控硅进行组合控制完成的。该系统由于采用的是过零触发并且没有滑动触点,使得系统输出的波形不会出现失真现象而且波形是连续不断的,不会产生高次谐波的空间辐射。
1 总体方案设计
将调压给定值由BCD码拨盘输入,并通过一些软件算法转换为二进制数来控制18只双向可控硅的导通与否。将数字调压器的交流输出电压通过反馈环节进行检测,再经过A/D转换器转换成数字量送给单片机,在单片机内把检测到的输出电压值与给定电压值相比较,完成对偏差电压值的比例积分调节PI控制,从而实现输出电压的校正。然后控制相应的电压输出并在LED显示器上同步显示,为了实现单片机与可控硅的同步,电路中还涉及了过零检测电路。如下图1所示。
2 各部分电路
2.1 交流调压稳压原理
变压器T的初级输入电压是220V的交流电网电压Ui,次级一个单绕组和四个具有三等分抽头的绕组组合而成,单绕组的电压为128V,这四个绕组的等分电压分别 为32V、8V、2V、0.5V。系统的G1 ~ G18是一种双向开关元件,由18只双向可控硅构成。系统通过控制电路每次只允许每个绕组中的一个可控硅导通,使其他可控硅处于关断状态,就可以得到一种输出电压。这18只可控硅因组合方式不同,其输出电压也会有所不同,可控硅共有512种组合状态,每个状态所输出的电压都是0.5V的整倍数,即数字量000H ~ 1FFH对应着调压器的输出电压的范围为0 ~ 255.5V。
输出电压为了克服电网波动而采用的控制方法为比例积分调节,即PI控制。算法如下 :
式中,y(t) 为控制器的输出 ;e(t) 为控制器的输入 ;KP为比例放大系数 ;T1为控制器的积分时间常数。
2.2 可控硅调压控制电路
可控硅调压控制电路是一种触发电路,被用于触发可控硅的导通,该电路的逻辑结构如图2所示。该控制电路主要由以下几部分组成 : 译码器74LS139、锁存器74LS74和74LS273、驱动电路74LS07、光电耦合器MOC3041、反相器74LS04等器件组合而成。该系统的锁存器74LS273、74LS74被用于锁存单片机送来的触发控制码,并以二进制数的形式从单片机的P2.7 ~ P2.0和P3.0输出。
2.3 过零检测电路
交流电压过零检测电路如下图3所示,过零检测电路具有以下功能 :当交流电压过零点就能够被自动检测进而产生驱动信号,该驱动信号可以使电子开关在此刻开始开通。通过过零检测电路可以对电源电压的过零电压进行检测,进而实现对可控硅进行同步触发控制。
INT0会在交流电压的过零点时请求外部中断,通过2个反相器之后过零信号会产生相应的正脉冲,该信号会被送到可控硅调压控制电路的74LS74和74LS73中作为时钟信号,此时74LS273和74LS74就可以对自单片机的信号进行锁存处理,以便触发相应的可控硅导通。
2.4 交流输出电压检测电路
调压控制输出电压大小的检测是通过输出电压检测电路完成的,以此来检测实际电压和给定电压值是否一致。根据检测结果决定所用的控制信号,对输出电压偏差进行校正。输出电压检测电路如图4所示。该电路由以下几部分组合而成 :V/F变换电路、电容网络、单相桥式整流电路和相关的电阻、光电耦合器及相关的电容电阻。
在调压器当中输出交流电压之后,通过变压器的降压,此时采用单相的全桥电路对其进行整流的滤波,从而使得其与交流电压成一定比例变化的直流的电压信号。同时为了更好的实现对强大电压的隔离,采用LM331将其中的电压转变为频率变化的方式,伺候在通过光隔直接送入到单片机当中,通过硬件和软件两者之间的配合,从而计算出和其相对应的交流输出电压,最后的结果则通过单片机的输出端与可控硅连接,以此控制电压的输出,由此达到稳定电压的目的。其具体电路则如图4所示。
3 软件部分设计
本系统软件上采用模块化法设计,用MCS-51汇编语言编写。包括主程序、数控调压、中断服务程序以及A/D转换、给定输入、显示、PI运算等子程序组成。主程序及中断程序流程图如图5。
4 总结
本文提出了交流调压技术,设计通过采用较少的过零触发方式和可控硅组合控制,实现了无触点形式的自动交流调压和稳压。改进了采用自耦变压器调压时,调压过程响应速度慢,调压精度低,接触不好,可靠性较差的缺点。也弥补了可控硅相移调压时,输出电压是不连续的非正弦波,并且有较大的高次谐波影响电网的不足。
摘要：针对当前出现的电网电压高的问题,本文提出一种交流调压的技术,该技术其关键点在于通过较少的零触发的方式,同时和可控硅进行组合,从而实现对电压的调整,通过该技术实现了通过无触点的方式自动对交流电压进行调节和稳定电压。另外该系统还具备抗干扰的能力,提高了系统运行的可靠性。
10kV馈线自动调压器的应用 篇6
经过农网建设与改造后, 县域35kV电网骨架及10kV配电网更加完善, 35kV及以上等级变电站已广泛分布到县及各个乡镇, 大部分变电站都是设计为两台有载调压主变并列运行, 10kV母线一般都装设无功集中补偿装置, 其容量按主变容量的10%～15%设计。随着农村用电负荷的提高以及用电性质的复杂化, 致使电网的无功功率不足和无功分布不尽合理, 从而造成系统电压下降。为解决10kV馈线电压质量问题, 以下提出使用馈线自动调压器的方法。
2 变压器有载调压的作用
1) 保持电压稳定:
线路存在阻抗, 在功率传输中, 将产生电压降, 并随着用户侧负荷的变化而变化。系统电压的波动加上用户侧负荷的变化将引起电压较大的变动。在实现无功功率就地平衡的前提下, 当电压变动超过定值时, 有载调压变压器通过调节分接头, 对电压进行调整, 保持电压的稳定;
2) 保证电压质量:
供电变压器的任务是直接向负荷中心供应电力, 一次侧直接接到地区供电网35KV或110kV。这类变压器不但向负荷提供有功功率, 也往往同时提供无功功率, 而且一般短路阻抗也较大。随着地区负荷变化, 如果没有配置有载调压变压器, 供电母线电压将随之变化。对直接向供电中心供电的有载调压变压器, 在实现无功功率分区就地平衡的前提下, 随着地区负荷增减变化, 配合无功补偿设备并联电容器及低压电抗器的投切, 调整分接头, 以保证对用户的供电电压质量。
3 自动调压器的调压原理
自动调压器是一种自动跟踪输入电压变化而保证其输出电压稳定的装置, 它可以广泛运用于6kV、10kV以及35kV供电系统中, 在40%的范围内对输入电压进行自动调节。设备安装在距线路首端1/2处或2/3处, 可以使线路的电压质量得到保证;对于主变不具备有载调压的变电站, 也可以将自动调压器安装在变电站主变出线侧, 实现有载调压。
3.1 调压原理
馈线自动调压器共有三部分构成:三相自耦式变压器 、三相有载分接开关和智能控制器。它的整个线圈分为三部分:串励线圈、并励线圈, 控制线圈。其中, 串励线圈是一个有多个抽头的绕组, 这些抽头通过有载分接开关的不同接点串联在输入输出之间, 改变分接位置, 从而改变自耦变压器变比, 达到调整电压的目的;三相并励线圈为自耦变压器的公共绕组, 产生传递能量的磁场; 控制线圈为控制器提供工作电源和采样信号, 见图1。
三相有载分接开关是可在带负载的情况下转换接点的开关。在自动调压器中, 串联绕组的抽头接在分接开关的不同接点上, 可以通过转换接点调节变压器变比来改变其输出电压。
在一定通过容量下, 自耦变压器变比k越接近1直接传导容量所占比重越大, 电磁容量和结构尺寸越小, 经济效益越明显, 对于10kV馈线自动调压器来说, 调压范围为0～20%时, 最大制造容量为= (1-1/1.2) S=0.167S (即制造容量为0.167倍的通过容量) 。因为制造容量很小, 与容量相同的电力变压器进行比较, 自耦变压器耗材少、体积小、损耗低、效率高。
3.2 智能控制器
控制器是整个有载自动调压器的关键部件, 它决定有载调压装置自动化, 智能化以及调节精度高低。它主要对馈线电压, 电流等参数进行检测, 自动控制有载分接开关的动作, 使馈线电压达到预定值, 无需人工干预。
为保护有载分接开关使用寿命, 控制器设有欠压、过流保护。当线路电压低于“欠压”或 调压器“过流”时, 控制器闭锁, 不再发出调压指令。同时设有上、下限位保护, 防止各种可能情况下出现误动作。为方便各项参数的设定和读取, 控制器设置了键盘。同时配备了完善的RS485通信接口, 具有遥控、遥调、遥测、遥信功能。
4 实例分析
现以某供电局所辖10kV线路的实际情况进行经济效益分析:此供电局的10kV线路, 该条线路主干线全长14.4km, 线路总容量7280kVA, 变电站出口电压10.4kV, 导线为LGJ-70和LGJ-50型钢芯铝绞线, 线径较细, 负荷较重, 使得这条线路后端的电压较低, 经测量线路的末端电压最低值为:7.82kV。为此选择安装一台5000kVA调压器。
在安装调压器前安装点的电压为8.23kV, 安装调压器后安装点的电压升高到10.3kV, 从以上的数据可以看出安装SVR馈线自动调压器以后, 线路末端电压有了很大的改善, 经实地测量得知线路末端电压为9.67kV, 有效的保证了末端用户的用电需求。
节能效果分析:从安装点到线路末端的距离约为6km左右, 输电线路为LGJ-50型导线, 线路电阻: R=0.66×6=3.96Ω, 安装点电压为8.23kV, 经调压后变为10.3kV, 节能计算如下:
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式中, 3155 (单位kVA) 为安装点以后的线路容量, η为负载率
去掉调压器的最大损耗4.12kW, 节能为9.66kW, 则设备一年总节电量:P=9.66×365×24=84621 (kWh) , 每度电按5角计算, 单台设备年直接经济效益约4.23万元。
以上节能分析只是针对馈线自动调压器提高线路电压质量后对线路降低损耗的影响, 电压质量提高后, 对设备经济可靠运行、电网经济运行等的改善都是不可估量的。
5 结束语
10kV馈线自动调压器已在部分农村电网改造中的得到了普遍应用, 通过设备的试运行可以看出, 自动调压器不仅能有效改善电网的电压质量, 而且能够降低系统网损, 提高电网的经济效益。
参考文献
[1]骆学锋.浅谈改善农村低压电网电压质量的途径[J].农村电工2000年, 第3期.
[2]张桂琴.浅谈电压质量[J].农村电气化, 1996年, 11期.
交流调压稳压器论文 篇7
1 发电机电压调节器的发展
在航空电源车中, 常用的电压调节器有电磁电压调节器、炭片调压器和电子调压器。电磁电压调节器使用中必须对电磁调压器进行检查调整, 而且工作一段时间后, 由于振动、元件老化等影响需要重新调整;炭片调压器在使用过程中具有调压精度低、抗冲击与振动能力差、动态回应慢的缺点;电子调压器的优点是系统校正容易实现, 且控制精度高、便于调试。但其易受电磁干扰, 过压、过流能力差, 特别是功率元件的超载能力差, 容易发生击穿、过流损坏等故障, 且调整参数困难。
近年来, 发电机的数字调压器随着数字控制技术的发展应运而生。与模拟调压器最大的区别是, 数字调压器主要通过对数字控制器进行编程来实现, 具有控制参数调节简便、可以实现先进控制算法、具有信息通信等功能等优点, 因此本文提出设计高性能的270V数字调压控制器。
2 270V直流电源系统实现的关键技术
实现270V直流电源的关键问题, 是当负载变化时如何通过励磁电流调节使得输出电压稳定在270V, 即如何设计电压调节器, 调节励磁电流大小, 稳定输出电压。
2.1 270V直流电源系统组成
270V直流电源系统主要是由柴油发动机、28V蓄电池、多绕组双凸极发电机、三相全桥整流电路、励磁电流调节主电路以及电压调节器组成, 如图1所示。
2.2 270V调压实现过程
发电机本身并不具备电压自动调节功能, 转速变化或负载改变等因素都会导致发电机输出电压不稳定。因此, 需要通过设计电压调节器, 改变发电机励磁电流大小来稳定输出电压。
(1) 励磁调节主电路主要功能是实现励磁电流大小的调节。该主电路主要是由一个MOS管和一个功率二极管构成。PWM波经过驱动电路后, 控制MOS管的导通与关断, 从而调节励磁电流。
(2) 电压调节器组成如图2所示, 主要包括检测调理电路、数字信号处理电路、功率驱动电路三个部分。
当发电机转速或负载变化时, 通过检测负载电流、输出电压、励磁电流, 数字调压器产生相应的PWM波, 控制励磁电流主电路中MOS管的导通与关断, 调节励磁电流大小, 实现270V稳定电压输出。
3 数字调压控制系统建模与仿真实验
3.1 励磁调节主电路模型
通过分析MOS管的开关状态, 建立励磁调节主电路的数学模型。MOS管导通时励磁电源向励磁绕组供电;MOS管关断时励磁绕组和功率二极管组成的回路, 励磁电流通过此回路续流。二者的电压方程是:
3.2 调压器模型
调压器通过检测输出电压、负载电流以及励磁电流, 输出PWM驱动信号, 经过功率驱动电路后调节励磁主回路电流的大小, 使输出电压稳定。可根据输出电压的大小, 在MATLAB中建立调压器仿真模型。
3.3 调压控制系统仿真
(1) 270V建压仿真。为使电机启动的全过程都不存在冲击转矩, 而是平滑的启动运行, 发电机开始工作时, 首先需要经过软起动阶段, 然后再进入全压输出阶段。
电压给定从t1时刻开始增加, 到t2时刻达到额定电压270V。调压器电压给定的软件实现的方法是从t1时刻开始, 在每个定时中断内将电压给定加上一个常数△ V, 直到电压给定到达270V为止。△ V越小, 软起动时间越长。
(2) 突加突卸负载调压仿真。图3给出了突加负载 (25A-50A) 、突卸负载 (50A-25A) 时, 输出电压、MOS管占空比的变化波形。
通过图3 (a) 可以看出, 突加负载时发电机的输出电压最低为255V, 之后通过PID调节实现了输出电压稳定在270V, 从负载突变到输出电压稳定, 整个调节时间约为50ms。
通过图3 (b) 可以看出, 由于突卸负载时发电机的输出电压高于290V, 所以强制MOS管占空比为0, 使输出电压迅速下降, 然后恢复正常的PID控制, 实现输出电压稳定在270V, 从负载突变到输出电压稳定, 整个调节时间是约为75ms。
4 结语
本文在充分分析地面电源车电压调节器发展的基础上, 针对四代机的270V直流电源保障, 对270V数字调压器进行了分析研究, 进行了270V发电建压过程仿真和突加、突卸负载调压仿真试验, 给出相应实验结果, 验证了调压方法的正确性和整个数字调压器研究的有效性。
参考文献
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[2]金杰, 于志辉, 李可佳.新型多路输出数字调压电路的设计[J].电路与系统学报, 2012, (2) .
[3]官文峰, 陈志辉, 陈明, 等.双定子电励磁双凸极发电机调压技术研究[J].第十八届全国电源技术年会论文集.