发电机自动电压调节器设计

发电机自动电压调节器设计

作者：杨树涛贺天章杨沛

来源：《现代电子技术》2014年第17期

摘要：电压调节器控制发电机的输出电压，在负载变化时，电压调节器通过检查输出电压，自动调节励磁电流，使发电机的输出电压稳定。传统的电压调节器通过调节功率晶体管控制极的电压或者调节晶闸管的导通角调节励磁电流，这些方法要么能耗大，要么电压调节瞬态响应差。这里设计了基于SG3525控制的Buck电路，通过调节功率开关管的PWM占空比调节励磁电流。为了平稳调节输出电压，硬件平台上设计了PI调节和软启动，并具有过压欠压保

护和过励磁电流保护等功能。最后设计硬件平台验证设计的合理性。

关键词：励磁电流； Buck电路； PI控制； PWM

中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 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

自动电压调节器简称AVR，通过检测发电机输出端的电压，自动调节发电机励磁绕组的

励磁电流，使发电机输出电压稳定在一定范围。AVR一般以发电机输出电压为电源，当发电

机输出电压未达到设定值时，增大励磁绕组的励磁电流，反之，减小励磁。

AVR主要有触点式、晶体管式、晶闸管式、PWM调节式。触点式电压调节器通过控制电磁铁触点开闭，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流，由于电磁铁开关速度低，触点易损坏，目前已基本淘汰。晶体管式电压调节器通过调节晶体管控制极电压来调节流过晶体管的电流，多余的能量由晶体管以热的形式消耗，在大功率发电机中该方式能量浪费严重，AVR散

热困难。晶闸管式电压调节器通过削波调节晶闸管的导通角，在AVR输入电压高，发电机所需的励磁电流较小时，发电机励磁电流断续、波动大，导致发电机输出电压不稳定，动态相应

差。PWM式电压调节器通过控制功率开关管通断的时间来调节励磁电流，PWM一般工作在高频，设备体积小，发热量小，动态相应快，应用广泛。

5 总结

AVR自动调节发电机的励磁电流，使发电机的输出电压不受负载变化的影响。本文设计的以SG3525为控制核心的PWM调节式AVR，采用负反馈闭环控制，设计了积分电路，频率检测电路，过、欠压保护电路，并设计了硬件电路检验设计的正确性。

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