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基本型無刷發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的工作原理
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圖1所示為一種實(shí)用的無刷勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它是用旋轉(zhuǎn)整流器的基本型無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī),調(diào)節(jié)系統(tǒng)由相復(fù)勵(lì)及晶閘管交流側(cè)分流的電壓校正器組成。
圖1 一種實(shí)用的無刷勵(lì)磁系統(tǒng)原理圖 |
相復(fù)勵(lì)部分為電流疊加型。由于是為勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電流,功率不大,故采用的是單相相復(fù)勵(lì)形式。電壓分量取自發(fā)電機(jī)線電壓UcA,經(jīng)變壓器降壓再接復(fù)勵(lì)阻抗LC。為了取得與線電壓相配的負(fù)載電流信號(hào)(即電壓與電流的相位差是功率因數(shù)角φ),需用線電流之差 Ic-IA。實(shí)際是用兩個(gè)電流互感器的副邊反相連接來獲取電流分量。電壓分量與電流分量在交流側(cè)疊加后,再經(jīng)單相橋式整流器接于勵(lì)磁機(jī)定子勵(lì)磁繞組。由于是單相相復(fù)勵(lì),所以交流側(cè)分流也只需要一個(gè)可控硅元件。
電壓校正器的輸入端接發(fā)電機(jī)三相電壓。三個(gè)單相變壓器原邊星形連接,分別取得發(fā)電機(jī)三相電壓。每個(gè)變壓器各有兩個(gè)副繞組,其中一個(gè)接成三角形,作為三相橋式整流器電源,再經(jīng)阻容濾波后接到比較橋。這里用單穩(wěn)壓管形式的比較橋,其原理與前述雙穩(wěn)壓管比較橋相似,特性為折線形式。通過比較橋獲得電壓偏差信號(hào),再經(jīng)晶體管放大后送到晶閘管觸發(fā)脈沖控制電路。單結(jié)晶體管輸出脈沖經(jīng)脈沖變壓器TP及小功率可控硅S2而得到放大,然后去觸發(fā)分流晶閘管導(dǎo)通。
觸發(fā)脈沖電路的同步電源由上述3個(gè)單相變壓器的另一個(gè)副繞組提供。如圖1所示,-uA、-uB和+uc電壓信號(hào)分別半波整流后相加,其波形如圖2所示。再經(jīng)穩(wěn)壓管削波成梯形電壓,其相位復(fù)蓋約300°范圍,滿足了對(duì)勵(lì)磁電流分流調(diào)節(jié)的需要。因?yàn)閯?lì)磁電流由電壓分量與電流分量相量相加而成,相對(duì)于參考電壓UcA的相位變化最大達(dá)到滯后0°,這種梯形電壓恰好比ucA滯后90°過零點(diǎn)。
圖2 觸發(fā)脈沖同步電源波形圖 |
由于調(diào)整器放大倍數(shù)大,反應(yīng)靈敏,而交流勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)較大,容易發(fā)生振蕩,因此AVR電路中設(shè)有防振環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)輸入電壓取自R19、R20上的脈沖輸出電壓,它經(jīng)1C9、2C9、R25組成的積分電路和 1C10、2C10、RH2組成的微分電路負(fù)反饋到電壓偏差放大電路的輸入端,抑制信號(hào)的急劇變化,使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
電流互感器 TA2、差動(dòng)電流互感器TA、電阻RS1構(gòu)成了發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)無功功率分配穩(wěn)定環(huán)節(jié)。當(dāng)發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí),調(diào)節(jié)RS1=0,則不影響AVR的電壓偏差檢測。