[发明专利]一种用于提高磁激式取力发电系统切载动态性能的电路

说明书

本发明公开了一种用于提高磁激式取力发电系统切载动态性能的电路，包括：隔离采样单元，将取力发电机的输出电压经过分压后，转换为与取力发电控制电路共地的电压采样信号；滞环比较单元，将电压采样信号与预设值进行比较，判断当前电压是否过高，并输出相应高低电平；励磁调节使能控制单元，根据比较单元结果对励磁调节电路进行使能，在电压过高时禁用励磁调节电路，使励磁绕组内励磁电流降为零；卸荷控制单元，利用滞环比较单元输出的比较结果电平信号来进行控制，将其转换为驱动下一级卸荷主电路IGBT通断的驱动信号；卸荷主电路单元，在取力发电机输出侧正、负母线之间并联卸荷功率电阻，根据控制信号进行投入或切除，实现对母线的放电降压。

技术领域

本发明属于取力发电控制技术领域，尤其涉及一种用于提高磁激式取力发电系统切载动态性能的电路。

背景技术

磁激式取力发电机是一种通过对励磁线圈供电产生磁场，从而实现发电输出的一种发电机。在需要取力发电机输出时，控制器通过启动励磁调节电路输出合适的励磁电流，使电机内部产生N、S磁极，当转子旋转时，形成旋转磁场。定子绕组切割磁力线，输出三相交流电压。在不需要输出时，控制器可通过关闭励磁调节电路，去除电机内部感生出的磁场，以关闭电机输出。

控制器可根据发电机实时输出电压情况调整励磁电流大小。当输出电压偏大时，励磁调节电路单元会降低励磁电流大小，进而减小电机内部磁场强度，控制输出电压降低；当输出电压偏小时，励磁调节电路单元会升高励磁电流大小，进而加大电机内部磁场强度，控制输出电压升高。控制器通过这种反馈机制，实现发电机输出稳压控制。

在取力发电机进行负载投入或切除时，由于负载功率瞬间增大或减小，需要通过取力发电控制电路调节发电机输出功率提高或降低以满足负载使用需求。对于磁激式取力发电机，其输出功率的增减调节是通过“检测到电压跌落或抬升——电路调节励磁电流——调节电机内部磁场强度——调节定子绕组输出电压”这一条控制链路来实现，需要一定的调节时间，因此在调节过程中，会出现输出电压短时间的大幅度跌落或抬升。通常情况下，整个控制系统的动态性能越差，投、切负载时输出电压的跌落或抬升幅度越大，且持续时间越长，对电路及负载设备造成的不利影响也越大。

在负载投入时，因发电机短时间出力不足，输出电压跌落，由于发电机本身设计能够满足负载使用需求，通过调节可以很快将发电机输出上升回原电压，影响不大。在负载切除时，因发电机短时间出力过大，输出电压上升，使控制器和负载设备存在过压损伤的风险。在控制器进行调节时，需要使励磁电流减少，但即使励磁电流降至0，已被抬升的电压也需要通过一定的泄放通道释放掉。尤其是在负载全部切除的过程中，泄放通道只有发电机输出端自带的电阻通路，泄放速度极低，致使发电机稳压调节很慢。综上所述，负载切除过程比投入过程更需要关注取力发电系统的动态性能。

在提高取力发电系统动态性能指标方面，目前常见的方法包括：(1)提高输出侧电容的总量，降低负载投切时输出电压变换的幅度；该方法极大的提升了控制器的体积和重量，有一定效果，但效果一般；(2)优化控制器的励磁调节电路设计方案，提高电路响应速度；该方法对整个系统动态指标的提升十分有限；(3)优化电机设计，通过电机参数优化其输出调节能力，该方法对整个系统动态指标的提升十分有限，且需要对电机进行大幅度改变，成本较高；(4)通过规范负载使用方式，实现负载逐级投入或切除；该方法对用户负载的要求较高，适应性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服目前取力发电系统切除负载时电压短时提升过大，引发设备过压损伤的风险，提供一种用于提高磁激式取力发电系统切载动态性能的电路。

本发明采用的技术方案是：

一种用于提高磁激式取力发电系统切载动态性能的电路，包括：隔离采样单元、滞环比较单元、励磁调节使能控制单元、卸荷控制单元、卸荷主电路单元；

隔离采样单元，将取力发电机的输出电压按比例缩小后，转换为与取力发电控制电路共地的差分信号，再处理得到电压采样信号；