一种交流发电机电压调节器的设计
飞机同步发电机的转速、负载(负载的大小或功率因素)变化时,其电压将随之变化。为保证用电设备的正常工作,就需要通过改变激磁机的激磁电流来调节同步发电机的电压。
该调节器针对3J式无刷交流发电机进行设计。所谓3J式交流发电机,即是指交流发电机由永磁式付激磁机、激磁机、发电机组成。所设计的调压器原理电路如图1所示。图中,A1、A2、A3采用一片LM124进行设计。
由于采用集成芯片和大功率管进行电路的设计,首先必须解决整个电路的工作电压。本设计利用航空发动机经过恒速传动装置带动永磁机的永磁转子旋转,在三相定子绕组中产生三相交流电,再由全波整流器进行整流,为调压系统提供工作电源。
飞机交流发电机输出的三相交流电经变压器B降压,三相桥式整流器整流和阻容滤波后,加在R2、R3和电位计W的串联电路上。由于滤波电路的时间常数较大,滤波后的电压基本上是平稳的直流。电位计W的活动触点A经电阻R4接在集成运算放大器A1的反相端,稳压管DZ1接在集成运算放大器A1的同相输入端,稳压管DZ1的稳定电压作为基准电压。该电路检测三相电压的平均值。
集成运算放大器A1的外围电路连接成比例放大环节,发电机端电压越高,测量比较电路的输出电压UAB越高,放大器输出端D点的电位越低。该电路提高放大器前向通道的放大倍数,减小系统调压的静态误差。
电阻R8、R9和电容C2、C3组成串联超前校正电路,提高调压系统的稳定性和反应的快速性,改善系统的动态性能。
因为测量比较电路输出电压UAB为平稳的直流电压,为了进行调制而设计该电路。集成运放A3输出端E点的电位稳压管DZ2和DZ3限制在UZ的范围内,F点的电位为 ,其中,UZ为稳压管DZ2、DZ3的稳定电压。假定开始瞬间E点电位为+UZ,F点的电位为+bUZ,b点的电位为-bUZ。集成运算放大器A3由E点经电阻R14向电容C9充电,使b点电位不断升高。B点电位与时间的关系是,则:
(1)由初始条件t=0时,Ub=UZ-A=-bUZ可得A=(1+b)UZ,所以:
(2)可见电压Ub是按指数曲线上升的。
电压Ub加在A3的反相输入端,Ub上升到略大于bUZ时,A3立即翻转,E点电位变为-UZ,F点电位为UF=-bUZ。
Ub由-bUZ上升到bUZ的时间t1由式(2)求出:
(3)此后电容器C5通过电阻R14放电,b点电位逐渐降低。在经过时间t1后,b点电压又降低为-bUZ,A3输出端电压UE又返回到+UZ。如此不断循环,每个
