一種交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)
飛機(jī)同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)載(負(fù)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(shè)備的正常工作,就需要通過改變激磁機(jī)的激磁電流來調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的電壓。
該調(diào)節(jié)器針對3J式無刷交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。所謂3J式交流發(fā)電機(jī),即是指交流發(fā)電機(jī)由永磁式付激磁機(jī)、激磁機(jī)、發(fā)電機(jī)組成。所設(shè)計(jì)的調(diào)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(shè)計(jì)。
由于采用集成芯片和大功率管進(jìn)行電路的設(shè)計(jì),首先必須解決整個(gè)電路的工作電壓。本設(shè)計(jì)利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過恒速傳動(dòng)裝置帶動(dòng)永磁機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),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(diào)壓系統(tǒng)提供工作電源。
飛機(jī)交流發(fā)電機(jī)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(jì)W的串聯(lián)電路上。由于濾波電路的時(shí)間常數(shù)較大,濾波后的電壓基本上是平穩(wěn)的直流。電位計(jì)W的活動(dòng)觸點(diǎn)A經(jīng)電阻R4接在集成運(yùn)算放大器A1的反相端,穩(wěn)壓管DZ1接在集成運(yùn)算放大器A1的同相輸入端,穩(wěn)壓管DZ1的穩(wěn)定電壓作為基準(zhǔn)電壓。該電路檢測三相電壓的平均值。
集成運(yùn)算放大器A1的外圍電路連接成比例放大環(huán)節(jié),發(fā)電機(jī)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(shù),減小系統(tǒng)調(diào)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(diào)壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和反應(yīng)的快速性,改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。
因?yàn)闇y量比較電路輸出電壓UAB為平穩(wěn)的直流電壓,為了進(jìn)行調(diào)制而設(shè)計(jì)該電路。集成運(yùn)放A3輸出端E點(diǎn)的電位穩(wěn)壓管DZ2和DZ3限制在UZ的范圍內(nèi),F點(diǎn)的電位為 ,其中,UZ為穩(wěn)壓管DZ2、DZ3的穩(wěn)定電壓。假定開始瞬間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(yùn)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)可見電壓Ub是按指數(shù)曲線上升的。
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(zhuǎn),E點(diǎn)電位變?yōu)?UZ,F點(diǎn)電位為UF=-bUZ。
Ub由-bUZ上升到bUZ的時(shí)間t1由式(2)求出:
(3)此后電容器C5通過電阻R14放電,b點(diǎn)電位逐漸降低。在經(jīng)過時(shí)間t1后,b點(diǎn)電壓又降低為-bUZ,A3輸出端電壓UE又返回到+UZ。如此不斷循環(huán),每個(gè)
