基于单管IGBT的三级无刷发电机电源控制装置及方法

摘要

本发明提供一种基于单管IGBT的三级无刷发电机电源控制装置及方法，包括最小系统、控制电路、电源单元、电源模块、副励磁机、主励磁机、发电机、第一电压测量变压器、第二电压测量变压器、第三电压测量变压器、第一电流互感器、第二电流互感器、霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、给定电压电路、起励继电器、灭磁继电器、IGBT驱动电路、模拟量输入电路、锁相环倍频电路、开关量输入光电隔离模块和开关量输出光电隔离模块；采用单管IGBT作为功率开关元件可有效的减小开关损耗，提高反映速度，可靠性高，以控制器为主要控制单元对三级式同步发电机精确控制，通过与上位机通讯对系统进行监控，快速、方便地进行故障诊断和维修。

主权项

一种基于单管IGBT的三级无刷发电机电源控制装置，其特征在于：包括最小系统、控制电路、电源单元、电源模块、副励磁机、主励磁机、发电机、第一电压测量变压器、第二电压测量变压器、第三电压测量变压器、第一电流互感器、第二电流互感器、霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、给定电压电路、起励继电器、灭磁继电器、IGBT驱动电路、模拟量输入电路、锁相环倍频电路、开关量输入光电隔离模块、开关量输出光电隔离模块；所述最小系统包括控制器；所述控制电路包括以单管IGBT为功率单元的降压式DC/DC斩波电路、压敏电阻器、三相不可控整流桥‑滤波电路、缓冲电路、灭磁电路、LC电路和励磁接通继电器；所述控制电路中压敏电阻器接在副励磁机的三相输出端上，副励磁机的三相输出端与三相不可控整流桥‑滤波电路的三相输入端相连，三相不可控整流桥‑滤波电路的输出端分别与降压式DC/DC斩波电路中单管IGBT的集电极端、缓冲电路的输入端和降压式DC/DC斩波电路中二极管的正向导通端相连；降压式DC/DC斩波电路中单管IGBT的集电极端、基级端、发射极端均与IGBT驱动电路的输出端相连；缓冲电路的输入端与降压式DC/DC斩波电路中单管IGBT的集电极端相连，缓冲电路的输出端与降压式DC/DC斩波电路的输出端相连；降压式DC/DC斩波电路的输出端与灭磁电路的输入端相连，灭磁电路的输出端与LC电路的输入端相连，LC电路的一个输出端与励磁接通继电器的输入端相连，励磁接通继电器的输出端与主励磁机的一个输入端相连，主励磁机的另一输入端与LC电路的另一输出端相连；整个装置的连接为：电源单元的输出端分别与电源模块的输入端、控制器的电源输入端相连；副励磁机的三相输出端分别与三相不可控整流桥‑滤波电路的三相输入端、第一电压测量变压器输入端相连，第一电压测量变压器的输出端分别与锁相环倍频电路的输入端、控制器的输入端相连；励磁接通继电器的一个输出端与起励继电器的输入端相连，励磁接通继电器的一个输出端与起励继电器的输入端之间接有霍尔电流传感器和霍尔电压传感器；起励继电器的输出端与主励磁机的一个输入端相连， LC电路的一个输出端与主励磁机的另一个输入端相连；起励继电器的输出端与灭磁继电器的输入端相连；主励磁机的输出端与发电机的输入端相连；发电机的三相输出端分别与第二电压测量变压器的输入端、第一电流互感器的输入端相连，第二电压测量变压器的输出端分别与锁相环倍频电路的输入端、控制器的输入端相连；第三电压测量变压器的输入端、第二电流互感器的输入端均连接电网，第三电压测量变压器的输出端分别与锁相环倍频电路的输入端、控制器的输入端相连；锁相环倍频电路的输出端与控制器的捕获口输入端相连；模拟量输入电路的输入端分别与第二电压测量变压器输出端、第三电压测量变压器输出端、第一电流互感器输出端、第二电流互感器输出端、给定电压电路输出端、霍尔电压传感器输出端、霍尔电流传感器输出端相连；模拟量输入电路的输出端与控制器的AD转换模块相连；IGBT驱动电路的输入端分别与电源模块的输出端、控制器的PWM输出端及降压式DC/DC斩波电路的输出端相连；IGBT驱动电路的输出端分别与降压式DC/DC斩波电路的输入端、控制器的过流报警输入端相连；开关量输入光电隔离模块的输出端与控制器的通用输入输出模块的输入端相连，开关量输出光电隔离模块的输入端与控制器的通用输入输出模块的输出端相连。