[发明专利]一种永磁发电机的复合励磁控制系统

权利要求书

1.一种永磁发电机的复合励磁控制系统，其特征在于，包括发电机主体、定子调压电路(6)、励磁机和转子调压电路(7)，所述发电机主体包括发电机定子绕组(1)、发电机永磁体(2)和发电机辅助励磁绕组(3)，所述励磁机包括励磁机定子绕组(4)和励磁机转子绕组(5)，所述转子调压电路(7)固定在转子上；所述发电机定子绕组(1)输出工频交流电供负载和定子调压电路(6)用；

所述定子调压电路(6)包括保险丝(F1)、二极管一(D1)、二极管二(D2)、降压电阻一(R1)、降压电阻二(R2)、降压电阻三(R3)、全控型开关管一(Q1)、MCU控制电路一(W1)和辅助源电路一(L1)；

所述转子调压电路(7)包括三相整流桥(D3)、降压电阻四(R4)、降压电阻五(R5)、降压电阻六(R6)、全控型开关管二(Q2)、全控型开关管三(Q3)、全控型开关管四(Q4)、全控型开关管五(Q5)、MCU控制电路二(W2)和辅助源电路二(L2)；

所述定子调压电路(6)的输入端连接单相发电机的输出或三相发电机三相输出中的一相，经保险丝(F1)和二极管半波整流为脉动直流，所述定子调压电路(6)的信号输入端和信号输出端均接励磁机定子绕组(4)，当全控型开关管一(Q1)接通时，定子调压电路(6)为励磁机定子绕组提供电流；当全控型开关管一(Q1)关闭时，励磁机定子绕组中的电感经二极管二(D2)续流；

MCU控制电路一(W1)对经降压电阻一(R1)和降压电阻二(R2)降压的发电机电压进行采样，MCU控制电路一(W1)将发电机电压与参考值进行比较，并获得差值，经MCU控制电路一(W1)进行PID运算后，调节全控型开关管一(Q1)的占空比，进而控制励磁机定子绕组(4)的电流；

辅助源电路一(L1)对输入电压进行处理，获得MCU控制电路一(W1)所需要的直流电压；

MCU控制电路一(W1)对励磁机定子绕组(4)中的电流进行采样，通过电流采样确保励磁机定子绕组(4)工作在正常状态下，当励磁电流大于设定的保护值时，切断励磁机定子绕组(4)中的电流；

定子调压电路(6)对发电机的输出电压进行采样，并根据输出电压与设定值的偏差调节励磁机的电流以调整励磁机的磁场强度；

励磁机转子绕组(5)输出的交流电经不可控整流后得到平滑的直流电压，形成为转子调压电路(7)供电的直流电源一；

转子调压电路(7)读取直流电源一的电压值，所述电压值包括发电机辅助励磁绕组的励磁方向和励磁强度；

定子调压电路(6)从发电机定子绕组(1)的电压中获取励磁所需要的能量，同时获取当前发电机的电压值，MCU控制电路一(W1)将当前输出电压值与设定值进行比较；

发电机定子绕组(1)输出电压高于设定值时，降低供给励磁机定子绕组(4)的电流；发电机定子绕组输出电压低于设定值时，增加供给励磁机定子绕组(4)的电流；

定子调压电路(6)会限制输出电流的最大值和最小值，以保证励磁机转子绕组(5)的输出电压在合理范围内；

励磁机定子绕组(4)电流的变化将改变励磁机转子绕组(5)的输出电压，该电压除了为励磁机转子绕组(5)提供能量外，还包含励磁强度和励磁向；

励磁机转子绕组(5)输出的三相交流电经三相整流桥(D3)进行整流后变为直流电源二，直流电源二经辅助源电路二(L2)获得MCU控制电路二(W2)所需直流电压，所述直流电源二同时为转子调压电路(7)的输入提供励磁能量、励磁方向和励磁强度信息；

MCU控制电路二(W2)对经降压电阻四(R4)和降压电阻五(R5)降压的励磁机转子电压进行采样，MCU控制电路二(W2)计算励磁机电压和参考值的偏差；偏差为正时，对发电机励磁系统进行灭磁，偏差的绝对值越大，灭磁强度越大；偏差为负时，对发电机励磁系统进行增磁，偏差的绝对值越大，增磁强度越大；

由全控型开关管二(Q2)、全控型开关管三(Q3)、全控型开关管四(Q4)和全控型开关管五(Q5)组成的H桥驱动电路的两个输出端接发电机辅助励磁绕组(3)；增磁控制时，全控型开关管五(Q5)常开，全控型开关管三(Q3)常闭，全控型开关管二(Q2)和全控型开关管四(Q4)互补导通；MCU控制电路二(W2)对偏差的绝对值进行PID运算后，调节全控型开关管二(Q2)的占空比，全控型开关管二(Q2)的占空比越大，增磁强度越大；

灭磁控制时，全控型开关管四(Q4)常开，全控型开关管二(Q2)常闭，全控型开关管三(Q3)和全控型开关管五(Q5)互补导通；

MCU控制电路二(W2)对偏差的绝对值进行PID运算后，调节全控型开关管三(Q3)的占空比，全控型开关管三(Q3)的占空比越大，灭磁强度越大；

MCU控制电路二(W2)对发电机辅助励磁绕组的电流进行采样，通过电流采样确保发电机辅助励磁绕组(3)工作在正常状态下，当励磁电流大于设定的保护值时，切断励磁电流输出；

转子调压电路(7)将励磁机转子绕组(5)的输出电压进行不可控整流变为直流电压，通过AD转换器对该直流电压进行采样，获取励磁的方向和励磁的强度信息；通过控制H桥驱动电路的导通通道，改变施加到发电机辅助励磁绕组(3)的电流强度和电流流动的方向；通过控制励磁电流的大小和方向，改变发电机的总体磁场强度，进而调整发电机的输出电压大小。