基于UC3525集成芯片的航空无刷交流电机调压器设计

基于UC3525集成芯片的航空无刷交流电机调压器设计刘屹秋史荣瀚于子桓庄林华（030820432352736）摘要：调压器是以无刷交流电机为核心的航空供电系统的重要部件。它调节发电机励磁，使调压点电压稳定。本文讨论了以UC3525芯片为基础，设计交流无刷电机的以PWM方式工作的调压器，并给出了相关电路图、结构图、参数，为进一步的研究作参考。关键字：调压器UC3525ABSTRACT：Thevoltageregulationsystem(shortenasVRS)playsavitalroleintheaircraftpowersystem,whosecorepartistheACbrushlessmotor.TheVRSregulatesthepointofregulation’svoltage,soastostabilizetheoutputvoltage.WediscussedthedesignoftheVRSbasedontheUC3525anditsPWMworkingmode.Wealsogavethecircuit,structure,andparametersconcernedfordeeperresearch.Keyword：voltageregulation,UC3525引言电压调节器应具有以下调节功能：(1).调节发电机励磁，是电源系统的电压稳定与规定水平；(2).当供电系统出现短路是，能实现发电机强行励磁，保证保护装置动作准确、迅速；(3).发电机并联时，保证电机之间无功功率的均匀分配；(4).实现发电机输出电流的限制。电压调节器应该工作可靠、性能稳定、动态品质高，并要有足够的电压调节范围和强励磁能力。1.电压调节器基本结构如图1-1，电压调节器由检测电路、比较电路、放大电路、执行电路组成。图1-11-无刷交流发电机；2-检测电路；3-比较电路；4-放大电路；5-执行电路检测电路检测被调节量UF，输出至比较电路；比较电路的另一输入是参考电压，输出为UF偏离参考值时的偏差信号；经过放大电路，使执行电路改变发电机励磁，从而让UF变化，减少或消除偏差2.电压检测方式本调压器采用平均值加最高相电压检测方式，结构简单，工作可靠。2.1平均电压检测电路图2-1如图2-1电压，𝑈𝑑由三相电压经变压整流后取得，其平均值取决于三个线电压的大小。当一相电压升高，而伴随另一相或者另两相电压的降低是，𝑈𝑑平均值有可能维持不变。因此，𝑈𝑑平均值稳定，并不意味某一相以及各相的稳定。三相全波整流后，平均电压为：𝑈𝑑=√2𝜋(𝑈𝐴𝐵+𝑈𝐵𝐶+𝑈𝐶𝐴)(2-1)2.2最高相电压检测电路图2-2变压器𝐵1、𝐵2、𝐵3的原边接成星形，各副边连接成中间抽头相联的单相全波整流电路，经滤波后得到与各相电压成正比的三个直流电压，又分别通过二极管𝐷1、𝐷2、𝐷3连接在一起。这样，b点的电位由电压最高的那一相决定。左边的三相变压整流器组为稳压管DW供电，建立基准电压，通过分压后语b点电位比较，得偏差𝑈𝑎𝑏2.3故障信号输出电路一旦发电机产生不对称（线-地或者线-线）短路故障，平均电压检测线路中电压𝑈𝑑将比短路前低得多，调压器起作用，增加点击励磁，电机空载电势上升，使𝑈𝑑尽量保持短路前的数值，而正常相（或线）的电压将远超过允许值。因此，平均值检测电路用于判断正常工作，最高相电压检测电路用于判断故障。当高相电压高于标准值的时候，平均值电压检测的结果输入到UC3525的反相输入端，进行闭环控制。故障信号输出电路如图2-3图2-3（实际中三个芯片并联，9脚并联）3.比较、执行电路这两个电路都集成在UC3525内部，通过将平均电压检测结果输入至UC3525的PWM控制端，进行电压闭环控制。3.1UC3525内部结构图3-2UC3525内部结构如图3-2，11脚、14脚输出互差180度的PWM信号控制励磁电流3.2UC3525外围电路实际中有三个UC3525芯片并行工作，输出PWM信号，对励磁电压进行调节。3.3执行电路图3-3执行电路如图3-3，采用了3级放大以及有加速电容的恒流驱动电路。参考文献：王成华王友仁《现代电子技术基础（模拟部分）》北京航空航天大学出版社严仰光《航空供电系统》南京航空航天大学丁道宏《电力电子技术》南京航空航天大学刘建宏《电力电子技术实验指导书》南京航空航天大学电气工程系