进口小型发电机励磁调节器的性能

进口小型发电机励磁调节器的性能

　　数字式励磁调节器以其适应性强、功能扩展方便、励磁调节性能好及可靠性高等优点,越来越受到人们的重视,并得到了广泛应用。然而,由于数字式励磁调节装置造价相对较高,至今难以应用在汽油发电机组上。针对上述情况,本文提出了一种应用于小型汽油发电机组的数字式励磁调节器,并在设计的基础上,进行了动态性能的分析试验。该调节器的控制电路由AT89C51单片机为核心的数字电路构成,采用脉宽调制(PWM)直流斩控方式来调节励磁电流,并采用改进型PID控制算法来实现自动调节的功能。整个调节器除了具有数字式调节器应有的优点外,还具有体积小、造价低等特点,很适合在小型汽油发电机组上应用和推广。

　　1、数字式励磁调节器的基本原理

　　本文所提出的数字式励磁调节器在设计上有两个特点:一是反馈电压值的多点采样;二是采用PWM直流斩波方式调节励磁电压。

　　(1)反馈电压值的多点采样,提高了调节精度。反馈电压值的测取精度直接影响着励磁调节器的调节精度及发电机组的性能。为了得到每个调节周期中精确的电压有效值,本设计采用周期采样和电压采样同步进行的方式。由采样所得周期来确定采样点时刻,且采用多点采样的方法,采样次数根据本试验程序上的安排以及单片机在整个周期所作的工作要求,选取n=10来实现有效值的测量。

　　(2)采用PWM方式调节励磁电流是当前比较先进的技术。该数字式励磁调节器也采用了这种技术,并将绝缘栅双极晶体管(IGBT)与发电机的励磁绕组串联,对励磁电压进行PWM直流斩波调节电压,从而调节励磁电流的大小。

　　PWM直流斩波方式具有以下优点:开关频率较高;仅靠励磁绕组电感的滤波作用就足以获得脉动很小的直流电流;励磁电流容易连续;磁通的运行平稳;调压范围较宽,可达1B10 000;电流波形比分流系统好,在相同的平均电流情况下,发电机的损耗和发热都较小;负载突变时,快速响应性能好,动态抗干扰能力强;电力电子器件只工作在开关状态,主电路损耗较小,调节器效率较高。

　　数字式励磁调节器的硬件原理图如图1所示。由图可知:硬件电路的设计结构简单、性价比高。

　　数字式励磁调节器主要由四个部分组成。

　　(1)主控模块。其主要功能是对数据采集部分的数据进行处理, PWM脉冲产生,占空比控制和调节以及PID控制算法的实现等。

　　(2)数据采集部分。实现对输出电压信号周期以及有效值的测取,并将测量值输入单片机进行数据的处理。整个模块以ADC0809为核心,对电压信号进行模数转换,并将模拟信号经过整形后供单片机同步采集周期信号,作为数据采集点确定的依据。

　　(3)功率驱动模块。其功能是使得单片机输出的PWM脉冲波能够达到驱动IGBT的需要,同时要有光电隔离电路,增加系统的抗干扰性能。

　　(4)励磁主回路部分。其功能是为同步发电机励磁线圈提供励磁电压。

　　该数字式励磁调节器的调节过程是:发电机输出电压下降)周期检测)确定多点采样点位置)电压多点采样)单片机计算有效值)自适应PID调节)PWM脉冲宽度增加)发电机励磁电压增加)发电机励磁电流增加)发电机输出电压增加。当发电机电压升高时,调节过程则与上述相反。