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  • 交流发电机的原理
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    2021-02-27 07:56:38

    然后用整流整流后,输出都是直流电;真正意义的车用直流发电机很多年前就淘汰了,直流发电机体积太大,功率很小,上面有两个接柱,当把这两个接柱并联起来的供电的时候他就是一个直流电动机。本身现在的交流发动机里面就有整流二极管了,只需要接线机可以了,如果要改装的话需要加个调节器,别的什么都不用加。通过励磁使发电机的定子线圈有磁场,转子相当于一个带电的导体,通过发动机皮带带动定子旋转,切割定子线圈磁场,通过发电机后端的硅整流盘上的二极管,转换成直流电。永磁只是励磁方式的区别。一般发出来的电都是交流电,经过二极管整流成直流电。具体的接法很难说。建议购买整体式的就是带电压调节器的交流发电机。扩展资料:对风电场设备在运行中发生的情况进行详细的统计分析是风电场管理的一项重要内容。通过运行数据的统计分析,可对运行维护工作进行考核量化,也可对风电场的设计,风资源的评估,设备选型提供有效的理论依据。每个月的发电量统计报表,是运行工作的重要内容之一,其真实可靠性直接和经济效益挂钩。其主要内容有:风机的月发电量,场用电量,风机的设备正常工作时间,故障时间,标准利用小时,电网停电,故障时间等。风机的功率曲线数据统计与分析,可对风机在提高出力和提高风能利用率上提供实践依据。通过对风况数据的统计和分析,掌握各型风机随季节变化的出力规律,并以此可制定合理的定期维护工作时间表,以减少风资源的浪费。参考资料来源:百度百科-发电机

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    一、前 言

    三级式无刷交流同步发电机由副励磁机、励磁机和主发电机组成。主发电机为旋转磁极式同步发电机;交流励磁机是旋转电枢式同步发电机;副励磁机为旋转磁极式的永磁同步发电机。交流励磁机转子上装有整流器(旋转整流器),发电机运转时,励磁机电枢产生的交流电经旋转整流器直接整流给主发电机励磁绕组供电;而副励磁机专门为调压器和控制保护电路供电。这种发电机避免了电刷滑环,具有可靠性高,无需经常维护等优点。无刷交流发电机电压调节器通过控制励磁机的励磁电流间接的调节主发电机的励磁电流,达到调节输出电压的目的[1,2]。其原理如图1所示。

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    图1 三级无刷交流同步发电机结构原理图

    研究交流发电机调压系统的稳定性就是利用自动控制理论分析系统受到干扰后的动态品质和稳定性,以及构成系统环节及其参数对系统性能、品质的影响程度,从而能指导系统的设计和改进。本文基于物理建模的方法建立了发电机调压系统的数学模型,然后分别利用频域法和时域法分析了系统的动态品质及其稳定性。

    二、发电机调压系统的建模

    调压器的基本组成如图2所示,有检测、比较、放大、与执行(操纵、控制)四个环节

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    图2 三级无刷交流发电机调压系统原理框图

    1、三级发电机建模

    对于恒速恒频电源系统,在忽略发电机阻尼绕组作用以及电枢绕组变压器电势情况下,电磁式同步发电机可以等效成一阶惯性环节[1-3],即同步发电机的线性化传递函数可以写成

    1cb7986db84d23b0f2e7be9d1df7ad60.gif

    (1)

    其中k为发电机的电压增益,r为发电机时间常数,与负载大小有关:

    b87de1bf8f143a161af24bdbbbdba846.gif

    在三级发电机系统中,永磁副励磁机可看成一放大的比例环节

    29beb0a0c10cb870263aab6bafc6cc16.gif

    (3)

    在某确定负载下,桥式整流的换相重叠角r为一固定值,因而整流桥亦为一比例环节

    e9775cb5037d0d93726f8a629812ed48.gif

    (4)

    因此,三级无刷交流发电机的线性化传递函数为

    068f8954f47a43fd04af63e89bc55dae.gif

    (5)

    2、调压器建模[3]

    检比模块

    根据文献[3],平均电压检测的检比回路可以等效为一阶惯性环节

    844a3cc0cd960a746d9ef8051a365a7e.gif

    (6)

    调制模块

    调制模块的比较器输出基本上没有延时,其线性化传递函数为:

    167afffcc4f0294663d8c28580c6901f.gif

    (7)

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    为锯齿波(三角波)幅值

    根据三级发电机调压系统的结构原理,建立了平均电压检测的Matlab仿真模型,如图3所示。

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    图3 三级发电机调压系统仿真模型

    在利用软件对调压进行器建模时,检比模块可以等效为一比例环节,硬件概念上可认为是减小滤波电容冲放电时间常数,加快系统响应时间。调制模块由三角波与放大补偿输出信号交割,输出PWM信号。这些措施体现了软硬件的结合的一致性,认为是可行的。

    3、系统特性分析

    某无校正环节的发电机调压系统在满载情况下开环传递函数为

    60f628b3171549c4659702bc4198fc63.gif

    (8)

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    图4 无校正环节的发电机调压系统幅相特性

    从图4的系统开环幅频特性曲线可以看出:不加任何校正环节的发电机调压系统,满载情况下系统稳定相角裕度小,低频增益低。为使系统有更高的低频开环增益和更大的相角裕度,可在系统中增设串联校正环节来改善系统的性能[4]。传统的PID串联校正可以满足系统性能的要求,但是该系统的高频衰减特性差,容易受到高频信号的干扰,在扰动突变时就显示出微分的缺陷。在PID算法中加入一个低通滤波器

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    ,可改善系统的性能[5]。具有改进PID校正环节的传递函数为:

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    图5 有改进PID校正环节的发电机调压系统幅相特性

    从图5的开环系统幅频特性曲线可以看出,带低通滤波器的PID串联校正环节的发电机调压系统,有更大的相角裕度和更高的低频开环增益,同时提高了系统的截止频率,加快了系统的动态响应速度。

    三、数字时域仿真分析

    发电机调压系统的时域仿真模型如图3所示,仿真条件:转速12000rpm,主发电机:额定功率

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    ,频率

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    ,励磁绕组时间常数

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    ;励磁机:额定功率

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    ,频率

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    ,励磁绕组时间常数:

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    ;负载:20%额定载突加到200%额定载,再突减到20%额定载。采用上述带低通滤波器的PID串联校正环节。从图6所示的主发电机输出可以看出,此发电机调压系统具有良好的动态性能和稳态精度,励磁电流脉动小,输出电压平稳无脉动。在负载突变的情况下,主发电机输出电压在30ms内回复正常值,符合规范要求。

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    图6系统主发电机励磁电流和输出电压波形

    四、结论

    通过分析三级发电机调压系统的幅频特性,采取一种带有低通滤波器的PID控制策略,从而增大了系统的开环增益和相角裕度,提高了系统的截止频率,加快系统的响应速度。

    参考文献

    [1] 严仰光. 航空航天器供电系统. 航空工业出版社. 1995年8月

    [2] 蒋志扬,李颂伦. 飞机供电系统.国防工业出版社. 1990年4月

    [3] 谢少军. 飞机交直交变速恒频电源系统的数字仿真. 南京航空航天大学博士研究生学位论文. 1995年10月

    [4] 胡寿松. 自动控制原理.科学出版社2001年2月

    [5] 刘金锟. 先进PID控制Matlab仿真. 电子工业出版社. 2004年9月

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  • 交流发电机启动系统的组成及工作原理.ppt
  • 单相交流电机原理

    万次阅读 2018-05-13 14:27:16
    单相交流电动,一般都是用电容移相的方式来启动与运行,不光是电风扇,空调、洗衣机、冰箱等家用电器中的电机,也都有相配的电容器。这种电动中有两个线圈:一个直接接交流电,另一个串联电容器。由于电容的移相...

    定义:采用单相交流电源的异步电动机称为单相异步电动机。
    结构:定子——单相绕组,转子——笼型转子。
    原理:当单相定子绕组中通入单相交流电,在定子内会产生一个大小随时间按正弦规律变化而空间位置不动的脉动磁场。分析表明,此交变脉动磁场可分解成两个转向相反的旋转磁场,因而在电动机静止时正反两个转矩相等,起动转矩为零,不能自行起动。
    适用对象:广泛应用于电动工具、家用电器、医用机械和自动化控制系统中。
    分类:电容分相式和罩极式两种。

    1 . 电容分相式单相异步电动机


    引出:为使单相异步电动机能自行起动,必须使转子在起动时能产生一定的起动转矩。


    原理:采用分相法产生起动转矩。

    结论: (1)具有 90°相位差的两个电流通过空间位置相差 90°的两相绕组时,  产生的合成磁场为旋转磁场。笼型转子在旋转磁场的作用下产生电磁转矩而旋转。


    2)在接近额定转速时,切断起动绕组;或者运行时不断开起动绕组以提高功率因数和增大转矩。
    实现方法:在起动绕组电路中串入一个离心开关。

    (3)改变电容 C 的串联位置,可使单相异步电动机反转。


        单相交流电只能产生交变磁场,经电容异相90度以后叠加才能产生旋转磁场,电机才能转,大电机可用离心开关,小电机用电容。

        单相交流电动机,一般都是用电容移相的方式来启动与运行,不光是电风扇,空调、洗衣机、冰箱等家用电器中的电机,也都有相配的电容器。这种电动机中有两个线圈:一个直接接交流电,另一个串联电容器。由于电容的移相作用,两个线圈中的电流是不同相的,产生的磁场也是不同相的,这样就形成了启动和转动力矩,使电机能够在使用交流电下旋转。
      生产中,也有用短路铜环的方式来裂相,但用得比较少。

      只有三相电机,由于三相交流电本身能产生旋转磁场,就不必用电容器来移相和启动,如单位用的功率较大的三相空调器。



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    交流发电机三相绕组产生的相电动势有效值为Eφ==CeФn(V) 即交流发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。

    当转速n升高时,Eφ增大,发电机输出端电压UB升高,当转速升高到一定值时,输出端电压达到限定值,要想使发电机的输出电压UB不再随转速的升高而上升,只能通过减小磁通Ф来实现。又因磁极磁通Ф与励磁电流If成正比,所以减小磁通Ф也就是减小励磁电流If。

    所以,交流发电机电压调节器的调压原理是:当发电机转速升高时,调节器通过减小发电机励磁电流If来减小磁通Ф,使发电机的输出电压UB保持不变;当发电机的转速降低时,调节器通过增大发电机的励磁电流If来增加磁通Ф,使发电机的输出电压UB保持不变 。

    外搭铁型电压调节器工作原理

    (1)基本电路

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    (2)工作原理

    ① 点火开关SW刚接通时,发动机不转。发电机不发电,蓄电池电压加在分压器R1、R2上,此时因UR1较低不能使稳压管VS的反向击穿,VT1截止,VT1截止使得VT2导通,发电机磁场电路接通,此时由蓄电池供给磁场电流。随着发动机的

    ② 当发电机电压升高到大于蓄电池电压时,发电机自励发电并开始对外蓄电池充电,如果此时发电机输出电压UB调节器调节电压的上限UB2,VT1继续截止,VT2继续导通,但此时的磁场电流由发电机供给,发电机电压随转速升高迅速升高。

    ③ 当发电机电压升高到等于调节电压上限UB2时,调节器对电压的调节开始。此时VS导通,VT1导通,VT2截止,发电机磁场电路被切断,由于磁场被断路,磁通下降,发电机输出电压下降。

    ④ 当发电机电压下降到等于调节下限UB1时,VS截止,VT1截止,VT2重新导通,磁场电路重新被接通,发电机电压上升。

    周而复始,发电机输出电压UB被控制在一定范围内。

    内搭铁型电压调节器工作原理

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    (1)基本电路

    如图3-35所示,内搭铁型电子调节器基本电路的特点是晶体管VT1、VT2采用PNP型,发电机的励磁绕组连接在VT2的集电极和搭铁端之间,与外搭铁型电路显著不同。电路工作原理和结构与外搭铁型电子调节器类似。

    (2)工作特性

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    调节器通过三级管VT2的通断控制磁场电流,随着转速的提高,大功率三级管VT2的导通时间减小,截止时间增加,这样可使得磁场电流平均值减小,磁通减小,保持输出电压UB不变。发电机的输出电压UB、磁场电流If(平均值)随转速n的变化关系称为电子调节器的工作特性。如图3-36所示。

    从电子调节器的工作特性曲线可以看出,n1为调节器开始工作转速,称为工作下限,随着发电机转速的升高,磁场电流减小。当发电机转速很高时,由于大功率三极管可不导通,磁场电流被切断,发电机仅靠剩磁发电,所以,电子调节器的工作转速上限很高,调节范围很大。

    集成电路电压调节器

    集成电路也叫IC电路。是将二极管、三极管、电阻电容等电子元件集成在一块硅基片上,制成一个独立的电子芯片。集成电路调节器,在很多方面优于晶体管式调节器。比如体积更小,可将其安装在发电机内部,减少了外部线路,缩小了整个充电系统的体积。同时更加泼辣耐用。所以目前已被广泛的应用。

    IC电压调节器在工作原理与

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    (1)电压检测方法

    根据IC调节器分压电路检测的电压归属的不同,可分为发电机端电压检测法和蓄电池端电压检测法。

    1)发电机电压检测法

    发电机电压检测电路见图3-37b所示,分压器R1、R2从发电机输出端(D+端)得到电压,稳压管VS上的电压与发电机的输出电压成正比,所以该电路称为发电机电压检测电路(检测点在发电机上)。

    发电机电压检测电路的优点:发电机到检测电路距离近,可不用

    2)蓄电池电压检测法

    蓄电池电压检测电路如图3-37a所示,分压器R1、R2从蓄电池输出端得到电压,稳压管VS上的电压和蓄电池端电压成正比,所以该电路称为蓄电池电压检测电路(检测点在蓄电池上)。蓄电池电压检测电路优点:直接检测蓄电池端电压来控制发电机的输出,可使蓄电池的充电电压有保证。蓄电池电压检测电路的缺点:当蓄电池和发电机之间的连接不可靠时,会使发电机失控。

    (2)集成电路调节器应用举例

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    天津夏利汽车发电机使用的集成电路调节器外形如图3-38所示。该发电机为整体式交流发电机,调节器为内装式外搭铁型。该调节器有6个接线端子F、P、E三个端子用螺钉直接和发电机连接,B端用螺母固定在发电机的输出端子“B”上,IG、L两个端子佣金属线引到调节器的外部接线插座上。

    夏利汽车调节器电路连接图如图3-39所示。

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    ①磁场电流控制:VT2是大功率三极管,和磁场串联,由集成片IC控制VT2的导通和截止,从而控制磁场电路通断,使发电机电压得到控制。

    ②充电指示灯:充电指示灯串接在VT1集

    当发电机输出电压低于蓄电池电压时,IC中控制电路使VT1导通,充电指示灯亮,当发电机输出电压高于蓄电池电压时,IC中控制电路使VT1截止,充电指示熄灭。

    10484.html

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