一種交流發(fā)電機電壓調節器的設計

飛機同步發(fā)電機的轉速、負載(負載的大小或功率因素)變化時(shí),其電壓將隨之變化。為保證用電設備的正常工作,就需要通過(guò)改變激磁機的激磁電流來(lái)調節同步發(fā)電機的電壓。

該調節器針對三級式無(wú)刷交流發(fā)電機進(jìn)行設計。所謂三級式交流發(fā)電機,即是指交流發(fā)電機由永磁式付激磁機、激磁機、發(fā)電機組成。所設計的調壓器原理電路如圖1所示。圖中,A1、A2、A3采用一片LM124進(jìn)行設計。

由于采用集成芯片和大功率管進(jìn)行電路的設計,首先必須解決整個(gè)電路的工作電壓。本設計利用航空發(fā)動(dòng)機經(jīng)過(guò)恒速傳動(dòng)裝置帶動(dòng)永磁機的永磁轉子旋轉,在三相定子繞組中產(chǎn)生三相交流電,再由全波整流器進(jìn)行整流,為調壓系統提供工作電源。

飛機交流發(fā)電機輸出的三相交流電經(jīng)變壓器B降壓,三相橋式整流器整流和阻容濾波后,加在R2、R3和電位計W的串聯(lián)電路上。由于濾波電路的時(shí)間常數較大,濾波后的電壓基本上是平穩的直流。電位計W的活動(dòng)觸點(diǎn)A經(jīng)電阻R4接在集成運算放大器A1的反相端,穩壓管DZ1接在集成運算放大器A1的同相輸入端,穩壓管DZ1的穩定電壓作為基準電壓。該電路檢測三相電壓的平均值。

集成運算放大器A1的外圍電路連接成比例放大環(huán)節,發(fā)電機端電壓越高,測量比較電路的輸出電壓UAB越高,放大器輸出端D點(diǎn)的電位越低。該電路提高放大器前向通道的放大倍數,減小系統調壓的靜態(tài)誤差。

電阻R8、R9和電容C2、C3組成串聯(lián)超前校正電路,提高調壓系統的穩定性和反應的快速性,改善系統的動(dòng)態(tài)性能。

因為測量比較電路輸出電壓UAB為平穩的直流電壓,為了進(jìn)行調制而設計該電路。集成運放A3輸出端E點(diǎn)的電位穩壓管DZ2和DZ3限制在UZ的范圍內,F點(diǎn)的電位為 ,其中,UZ為穩壓管DZ2、DZ3的穩定電壓。假定開(kāi)始瞬間E點(diǎn)電位為+UZ,F點(diǎn)的電位為+bUZ,b點(diǎn)的電位為-bUZ。集成運算放大器A3由E點(diǎn)經(jīng)電阻R14向電容C9充電,使b點(diǎn)電位不斷升高。B點(diǎn)電位與時(shí)間的關(guān)系是,則:

(1)由初始條件t=0時(shí),Ub=UZ-A=-bUZ可得A=(1+b)UZ,所以:

(2)可見(jiàn)電壓Ub是按指數曲線(xiàn)上升的。

電壓Ub加在A3的反相輸入端，Ub上升到略大于bUZ時(shí),A3立即翻轉,E點(diǎn)電位變?yōu)?/font>-UZ,F點(diǎn)電位為UF=-bUZ。