[发明专利]旋转整流器及励磁电路故障双功能和双余度监测电路

说明书

技术领域

本发明涉及无刷交流发电机领域，特别是涉及一种旋转整流器及励磁电路故障双功能和双余度监测电路。

背景技术

无刷交流发电机采用一台旋转电枢式同步发电机、安装于转子上的整流器和一台旋转磁极式同步发电机，共同构建成一台无电刷的发电机，由于省去了电刷和滑环，极大地提高了发电机的可靠性。旋转整流器是实现无刷的关键部件，也是发电机中唯一的半导体器件。由于整流器工作在高转速和较高温度状态下，受到离心力、热应力等的影响，因此其故障率较高。当整流二极管发生短路或开路故障时，直接影响着交流励磁机和主发电机的安全运行。因此如何快速、准确地判定出旋转整流器的故障，并及时准确地采取保护措施，是保证发电机正常运行的必要举措。此外，当发电机发生过载、过流或短路故障时，在调压器的作用下，发电机的励磁电流会明显增大。因此，在发电机运行过程中随时监控励磁电流的大小，是进行过载、过流及短路保护的一种后备手段，是一种余度控制策略。

由于旋转整流器位置的特殊性，无刷交流发电机中旋转整流器的故障监测一直是一个技术难题，目前已经研究出的多种故障诊断方法，都采用了谐波频谱分析方法或人工智能算法，这些故障诊断方法都需要编制复杂的软件进行大量的数据分析和运算，在一定程度上增加了发电机控制器软、硬件的复杂程度，实现起来比较困难。因此有必要设计一种简单可靠、低成本和多功能的故障监测电路来监控旋转整流器的故障和励磁电路的故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转整流器及励磁电路故障双功能和双余度监测电路，以解决目前旋转整流器故障诊断方法太过复杂及成本高的不足。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种旋转整流器及励磁电路故障双功能和双余度监测电路，该监测电路的取样电阻连接于无刷交流发电机之中，该无刷交流发电机包括旋转电枢式交流励磁机、旋转整流器和旋转磁极式主发电机，旋转整流器用于将励磁机转子电枢绕组上发出的三相交流电整流成直流电，供给主发电机的转子励磁绕组；其中：所述监测电路分为两条支路，一条支路为监测励磁电流中的谐波含量的电路分支，另一条支路为监测励磁电流大小的电路分支；

所述监测谐波含量的电路分支包括有隔直电路、线性放大电路、整流滤波电路和比较器，所述阻容隔直电路的输出端接到线性放大器的输入端，线性放大器的输出端接到整流滤波电路的输入端，整流滤波电路的输出端接到比较器的输入端；

所述监测励磁电流大小的电路分支包括有源低通滤波放大电路、比较器，所述低通滤波放大电路的输出端接到比较器的输入端；

所述监测电路设置在无刷交流发电机的发电机控制器里，共享发电机控制器的工作电源；所述两条支路接在差分放大器的输出端，差分放大器的输入端分别连接取样电阻的两端，所述取样电阻串联在交流励磁机的励磁电路中，取样电阻的电压信号大小和波形与交流励磁机励磁电流完全一致。

本发明的效果是该旋转整流器及励磁电路故障双功能和双余度监测电路无须采用复杂的数据分析和计算，仅通过采集励磁机的励磁电流信号，并通过简单的电子电路就可以实现对旋转整流器故障的双余度监控，可以实现旋转整流器和励磁电路故障的在线监测。同时还可以监测励磁电流的异常增大，具有一个电路实现两种功能的优点，极大地简化了发电机故障监测技术，提高了故障监控的可靠性和实用性。与其他旋转整流器故障监测技术相比，该电路的硬件成本可以减少90％以上，且无须编制复杂的数据处理软件。

附图说明

图1是本发明的监测电路结构方框图。

图中：

1、串联在励磁机励磁电路中的取样电阻 2、差动放大器

3、隔直电路 4、线性放大电路 5、整流滤波电路 6、第一比较器

7、有源低通滤波及放大电路 8、第二比较器 9、发电机控制器

100、监测谐波含量的电路分支 200、监测励磁电流大小的电路分支

具体实施方式

结合附图对本发明的旋转整流器及励磁电路故障双功能和双余度监测电路的结构加以说明。

本发明的旋转整流器及励磁电路故障双功能和双余度监测电路，该监测电路的取样电阻连接于无刷交流发电机之中，该无刷交流发电机包括旋转电枢式交流励磁机、旋转整流器和旋转磁极式主发电机，旋转整流器用于将励磁机转子电枢绕组上发出的三相交流电整流成直流电，供给主发电机的转子励磁绕组；

其特征是：所述监测电路分为两条支路，一条支路为监测励磁电流中的谐波含量的电路分支100，另一条支路为监测励磁电流大小的电路分支200；