楊樹濤　賀天章　楊沛

摘 要： 電壓調(diào)節(jié)器控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓，在負(fù)載變化時，電壓調(diào)節(jié)器通過檢查輸出電壓，自動調(diào)節(jié)勵磁電流，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定。傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)功率晶體管控制極的電壓或者調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角調(diào)節(jié)勵磁電流，這些方法要么能耗大，要么電壓調(diào)節(jié)瞬態(tài)響應(yīng)差。這里設(shè)計了基于SG3525控制的Buck電路，通過調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的PWM占空比調(diào)節(jié)勵磁電流。為了平穩(wěn)調(diào)節(jié)輸出電壓，硬件平臺上設(shè)計了PI調(diào)節(jié)和軟啟動，并具有過壓欠壓保護(hù)和過勵磁電流保護(hù)等功能。最后設(shè)計硬件平臺驗證設(shè)計的合理性。

關(guān)鍵詞： 勵磁電流； Buck電路； PI控制； PWM

中圖分類號： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）17?0100?03

Abstract： The generator′s output voltage is controlled by AVR （automatic voltage regulator）. When the load changes， AVR regulates field current automatically to keep the generator′s voltage invariable by checking the output voltage. Traditional AVR regulates field current by controlling the giant transistor′s base electrode voltage or thyristor conduction angle. These ways consume much more energy or have a bad transient response. A Buck system controlled by SG3525 is designed in this paper， which regulates the field current by adjusting the PWM duty cycle of power switch. PI control and soft start are designed on the hardware platform to regulating the generator′s output voltage reposefully. In addition， low voltage protection， high voltage protection and high field current protection were designed in the system. The rationality of the regulator was verified by an experimental prototype.

Keywords： field current； Buck circuit； PI control； PWM

0 引 言

自動電壓調(diào)節(jié)器簡稱AVR，通過檢測發(fā)電機(jī)輸出端的電壓，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁繞組的勵磁電流，使發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定在一定范圍。AVR一般以發(fā)電機(jī)輸出電壓為電源，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓未達(dá)到設(shè)定值時，增大勵磁繞組的勵磁電流，反之，減小勵磁。

AVR主要有觸點式、晶體管式、晶閘管式、PWM調(diào)節(jié)式。觸點式電壓調(diào)節(jié)器通過控制電磁鐵觸點開閉，接通和斷開磁場電路，來改變磁場電流，由于電磁鐵開關(guān)速度低，觸點易損壞，目前已基本淘汰。晶體管式電壓調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)晶體管控制極電壓來調(diào)節(jié)流過晶體管的電流，多余的能量由晶體管以熱的形式消耗，在大功率發(fā)電機(jī)中該方式能量浪費嚴(yán)重，AVR散熱困難。晶閘管式電壓調(diào)節(jié)器通過削波調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，在AVR輸入電壓高，發(fā)電機(jī)所需的勵磁電流較小時，發(fā)電機(jī)勵磁電流斷續(xù)、波動大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電壓不穩(wěn)定，動態(tài)相應(yīng)差。PWM式電壓調(diào)節(jié)器通過控制功率開關(guān)管通斷的時間來調(diào)節(jié)勵磁電流，PWM一般工作在高頻，設(shè)備體積小，發(fā)熱量小，動態(tài)相應(yīng)快，應(yīng)用廣泛。

5 總 結(jié)

AVR自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓不受負(fù)載變化的影響。本文設(shè)計的以SG3525為控制核心的PWM調(diào)節(jié)式AVR，采用負(fù)反饋閉環(huán)控制，設(shè)計了積分電路，頻率檢測電路，過、欠壓保護(hù)電路，并設(shè)計了硬件電路檢驗設(shè)計的正確性。

參考文獻(xiàn)

[1] 深圳屹晶微電子有限公司.EG3525芯片用戶手冊V1.0[M].深圳：深圳屹晶微電子有限公司，2011.

[2] National Semiconductor. Application note [M]. USA： National Semiconductor， 1976： 7?8.

[3] 倪海東，蔣玉萍.高頻開關(guān)電源集成控制器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[4] 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[5] 張利國，高靜.基于AVR單片機(jī)的高可靠性開關(guān)量模塊的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（20）：146?148.

[6] 梁濤.基于準(zhǔn)諧振型軟開關(guān)的高頻開關(guān)電源變換器[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（24）：6?7.

摘 要： 電壓調(diào)節(jié)器控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓，在負(fù)載變化時，電壓調(diào)節(jié)器通過檢查輸出電壓，自動調(diào)節(jié)勵磁電流，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定。傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)功率晶體管控制極的電壓或者調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角調(diào)節(jié)勵磁電流，這些方法要么能耗大，要么電壓調(diào)節(jié)瞬態(tài)響應(yīng)差。這里設(shè)計了基于SG3525控制的Buck電路，通過調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的PWM占空比調(diào)節(jié)勵磁電流。為了平穩(wěn)調(diào)節(jié)輸出電壓，硬件平臺上設(shè)計了PI調(diào)節(jié)和軟啟動，并具有過壓欠壓保護(hù)和過勵磁電流保護(hù)等功能。最后設(shè)計硬件平臺驗證設(shè)計的合理性。

關(guān)鍵詞： 勵磁電流； Buck電路； PI控制； PWM

中圖分類號： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）17?0100?03

Abstract： The generator′s output voltage is controlled by AVR （automatic voltage regulator）. When the load changes， AVR regulates field current automatically to keep the generator′s voltage invariable by checking the output voltage. Traditional AVR regulates field current by controlling the giant transistor′s base electrode voltage or thyristor conduction angle. These ways consume much more energy or have a bad transient response. A Buck system controlled by SG3525 is designed in this paper， which regulates the field current by adjusting the PWM duty cycle of power switch. PI control and soft start are designed on the hardware platform to regulating the generator′s output voltage reposefully. In addition， low voltage protection， high voltage protection and high field current protection were designed in the system. The rationality of the regulator was verified by an experimental prototype.

Keywords： field current； Buck circuit； PI control； PWM

0 引 言

自動電壓調(diào)節(jié)器簡稱AVR，通過檢測發(fā)電機(jī)輸出端的電壓，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁繞組的勵磁電流，使發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定在一定范圍。AVR一般以發(fā)電機(jī)輸出電壓為電源，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓未達(dá)到設(shè)定值時，增大勵磁繞組的勵磁電流，反之，減小勵磁。

AVR主要有觸點式、晶體管式、晶閘管式、PWM調(diào)節(jié)式。觸點式電壓調(diào)節(jié)器通過控制電磁鐵觸點開閉，接通和斷開磁場電路，來改變磁場電流，由于電磁鐵開關(guān)速度低，觸點易損壞，目前已基本淘汰。晶體管式電壓調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)晶體管控制極電壓來調(diào)節(jié)流過晶體管的電流，多余的能量由晶體管以熱的形式消耗，在大功率發(fā)電機(jī)中該方式能量浪費嚴(yán)重，AVR散熱困難。晶閘管式電壓調(diào)節(jié)器通過削波調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，在AVR輸入電壓高，發(fā)電機(jī)所需的勵磁電流較小時，發(fā)電機(jī)勵磁電流斷續(xù)、波動大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電壓不穩(wěn)定，動態(tài)相應(yīng)差。PWM式電壓調(diào)節(jié)器通過控制功率開關(guān)管通斷的時間來調(diào)節(jié)勵磁電流，PWM一般工作在高頻，設(shè)備體積小，發(fā)熱量小，動態(tài)相應(yīng)快，應(yīng)用廣泛。

5 總 結(jié)

AVR自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓不受負(fù)載變化的影響。本文設(shè)計的以SG3525為控制核心的PWM調(diào)節(jié)式AVR，采用負(fù)反饋閉環(huán)控制，設(shè)計了積分電路，頻率檢測電路，過、欠壓保護(hù)電路，并設(shè)計了硬件電路檢驗設(shè)計的正確性。

參考文獻(xiàn)

[1] 深圳屹晶微電子有限公司.EG3525芯片用戶手冊V1.0[M].深圳：深圳屹晶微電子有限公司，2011.

[2] National Semiconductor. Application note [M]. USA： National Semiconductor， 1976： 7?8.

[3] 倪海東，蔣玉萍.高頻開關(guān)電源集成控制器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[4] 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[5] 張利國，高靜.基于AVR單片機(jī)的高可靠性開關(guān)量模塊的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（20）：146?148.

[6] 梁濤.基于準(zhǔn)諧振型軟開關(guān)的高頻開關(guān)電源變換器[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（24）：6?7.

摘 要： 電壓調(diào)節(jié)器控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓，在負(fù)載變化時，電壓調(diào)節(jié)器通過檢查輸出電壓，自動調(diào)節(jié)勵磁電流，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓穩(wěn)定。傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)功率晶體管控制極的電壓或者調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角調(diào)節(jié)勵磁電流，這些方法要么能耗大，要么電壓調(diào)節(jié)瞬態(tài)響應(yīng)差。這里設(shè)計了基于SG3525控制的Buck電路，通過調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的PWM占空比調(diào)節(jié)勵磁電流。為了平穩(wěn)調(diào)節(jié)輸出電壓，硬件平臺上設(shè)計了PI調(diào)節(jié)和軟啟動，并具有過壓欠壓保護(hù)和過勵磁電流保護(hù)等功能。最后設(shè)計硬件平臺驗證設(shè)計的合理性。

關(guān)鍵詞： 勵磁電流； Buck電路； PI控制； PWM

中圖分類號： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）17?0100?03

Abstract： The generator′s output voltage is controlled by AVR （automatic voltage regulator）. When the load changes， AVR regulates field current automatically to keep the generator′s voltage invariable by checking the output voltage. Traditional AVR regulates field current by controlling the giant transistor′s base electrode voltage or thyristor conduction angle. These ways consume much more energy or have a bad transient response. A Buck system controlled by SG3525 is designed in this paper， which regulates the field current by adjusting the PWM duty cycle of power switch. PI control and soft start are designed on the hardware platform to regulating the generator′s output voltage reposefully. In addition， low voltage protection， high voltage protection and high field current protection were designed in the system. The rationality of the regulator was verified by an experimental prototype.

Keywords： field current； Buck circuit； PI control； PWM

0 引 言

自動電壓調(diào)節(jié)器簡稱AVR，通過檢測發(fā)電機(jī)輸出端的電壓，自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁繞組的勵磁電流，使發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定在一定范圍。AVR一般以發(fā)電機(jī)輸出電壓為電源，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓未達(dá)到設(shè)定值時，增大勵磁繞組的勵磁電流，反之，減小勵磁。

AVR主要有觸點式、晶體管式、晶閘管式、PWM調(diào)節(jié)式。觸點式電壓調(diào)節(jié)器通過控制電磁鐵觸點開閉，接通和斷開磁場電路，來改變磁場電流，由于電磁鐵開關(guān)速度低，觸點易損壞，目前已基本淘汰。晶體管式電壓調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)晶體管控制極電壓來調(diào)節(jié)流過晶體管的電流，多余的能量由晶體管以熱的形式消耗，在大功率發(fā)電機(jī)中該方式能量浪費嚴(yán)重，AVR散熱困難。晶閘管式電壓調(diào)節(jié)器通過削波調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角，在AVR輸入電壓高，發(fā)電機(jī)所需的勵磁電流較小時，發(fā)電機(jī)勵磁電流斷續(xù)、波動大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電壓不穩(wěn)定，動態(tài)相應(yīng)差。PWM式電壓調(diào)節(jié)器通過控制功率開關(guān)管通斷的時間來調(diào)節(jié)勵磁電流，PWM一般工作在高頻，設(shè)備體積小，發(fā)熱量小，動態(tài)相應(yīng)快，應(yīng)用廣泛。

5 總 結(jié)

AVR自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓不受負(fù)載變化的影響。本文設(shè)計的以SG3525為控制核心的PWM調(diào)節(jié)式AVR，采用負(fù)反饋閉環(huán)控制，設(shè)計了積分電路，頻率檢測電路，過、欠壓保護(hù)電路，并設(shè)計了硬件電路檢驗設(shè)計的正確性。

參考文獻(xiàn)

[1] 深圳屹晶微電子有限公司.EG3525芯片用戶手冊V1.0[M].深圳：深圳屹晶微電子有限公司，2011.

[2] National Semiconductor. Application note [M]. USA： National Semiconductor， 1976： 7?8.

[3] 倪海東，蔣玉萍.高頻開關(guān)電源集成控制器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[4] 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[5] 張利國，高靜.基于AVR單片機(jī)的高可靠性開關(guān)量模塊的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（20）：146?148.

[6] 梁濤.基于準(zhǔn)諧振型軟開關(guān)的高頻開關(guān)電源變換器[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（24）：6?7.