igbt开关式自并激微机励磁系统的原理及应用的论文

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1、IGBT开关式自并激微机励磁系统的原理及应用的论文[摘要]本文以h2)的印制电路板，以intel公司准16位单片机（8098）为核心，加上外围接口芯片组成的控制系统。该装置于2000年12月在我站#1、#5机上成功投运，目前运行良好。2.igbt自并激励磁系统的组成及主回路原理　2.1励磁系统组成及接线方式　　自并激励磁系统也就是直接励磁系统或称静态励磁系统。我站的hc－02灭磁柜及其它单元组成。开关式自并激励磁系统接线方式如图一所示。　2.2功率单元的组成和原理　　igbt器件结合了双极型晶体管的功率特性和场效应管控制简

2、单的优点，将其应用于励磁领域可使功率部分简化，也消除了scr晶闸管可控整流方式的一些弊病。使系统的经济性和可靠性得到了提高。　　功率单元主要由两部分组成:整流、滤波装置和功率开关。前者将交流励磁电源变换为直流电源后供功率开关使用，并滤除大的纹波、毛刺和均衡三相电源的负载。后者受控于调节器，调节功率开关的闭合时间即可控制励磁电流的大小。也就是说，调整功率管的导通时间即可对发电机的励磁输入功率进行控制。　2.3励磁调节器主回路　　igbt励磁系统主回路原理图如图二所示。　　把igbt作为一只电子开关，跨接在发电机励磁绕组两端。

3、vin为来自励磁变压器的三相交流电压，l1为转子绕组，当1k闭合后，三相交流励磁电源通过d1～d6三相整流及电容c1滤波，得到直流电压ue，当1k闭合igbt导通时，二极管d7截止，ue通过绕组l1、igbt使l1中电流增加;当igbt截止时，l1中电流减小，产生的感应电压使d7导通，给l1续流。当igbt导通期间，l1中的电流增加量大于在截止期间电流的减小量时，l1中的平均电流增加，反之l1中的平均电流减小。当增加量等于减小量时，l1中的平均电流不变，达到稳定运行工作状态。　2.4励磁电压、励磁电流的计算　　设三相整流滤

4、波后的直流电压为ue，igbt导通时间为ton，截止时间为toff。导通时，转子两端压降为ue;截止时，转子电压等于续流二极管d7管压降，忽略为零。如图三所示。由此可见，我们根据发电机机端电压、转子电流或无功负荷等因素的变化改变kc，亦即改变igbt驱动方波的占空比，即可改变励磁绕两端的电压，从而达到调节发电机输出电压、无功的目的。　2.5igbt的驱动条件及方法　　2.5.1igbt的输入特性要求其驱动电路满足以下条件:（1）igbt导通时提供12v——18v栅极电压;（2）igbt截止时提供0v——（-18v）栅极电压

5、（为保证可靠截止，一般为-5v）;（3）igbt开关瞬间提供足够大的电容充放电电流;（4）和控制电路隔离;（5）完成igbt过流保护。　　2.5.2驱动方法　　到目前为止，igbt有多种驱动方法，基本上是由混合集成电路组成。日本富士电机公司生产的厚膜集成电路如exb840/841、exb850/851是专为igbt设计的驱动模块，符合上述所有驱动条件，是理想的驱动电路模块。ha电流通过时，光耦pc1导通，通过放大器g使输出三极管t1导通、t2截止，vcc通过t1、r8、igbt的栅极g、射极e，稳压管dz给igbt栅极提供

6、+15v正向偏置，igbt导通;当15脚到14脚无电流时，pc1不通，t1截止、t2导通，稳压管dz上+5v电压通过igbt的射极e、栅极g、r8、t2使igbt栅极电压为－5v，保证其可靠截止。当igbt过电流时，vce增加，通过检测二极管d使过流保护动作，关闭放大器g，起到护作用。　2.6灭磁及转子过电压保护　　该回路由高能氧化锌压敏电阻组件和专用快速直流开关为主组成。灭磁及转子过电压保护原理接线图如图五所示。图中ymr表示氧化锌压敏电阻，它是一种非常优良的非线性元件，其电压与电流关系可用下式描述:与此相对应的伏安特性

7、如图六所示。可以将伏安特性划分为两个工作区域:i是小电流区，ii是大电流区，a称为转折点。

8、　　由于ymr与flq是并联连接，当正常工作时，flq两端电压较低，ymr工作在小电流i区，流过它的电流较小，仅为数百微安，称为泄露电流。它既不能消耗能量，也不影响被保护对象的工作状况。一旦有过电压发生，氧化锌压敏电阻本身无任何延时，其响应时间大约为100毫秒，因此，它立即过渡到大电流ii区工作,使得过电压得到限制并被吸收，保护了发电机转子免受过电压侵袭。　　当需要灭磁时，指令快速直流开关fmk分断，它很快切断转子绕组与励磁电源的联

9、系。转子作为一个大电感，使di/dt上升，即励磁绕组两端电压急剧增加，当超过氧化锌压敏电阻件的转折电压时，ymr立即工作在ii区而呈现低阻状态，转子电流从fmk转移到压敏电阻上，迅速完成换流过程。转子能量得以通过压敏电阻释放，实现灭磁。在灭磁过程中，ymr两端亦即转子电压几乎为一恒定值。因此，这种灭磁方