基于非蓄电池启动的履带式车辆无源供电装置研究

2014-05-09刘重发陈远江杨杰敏向涛波

船电技术 2014年11期

关键词：剩磁可控硅导通

刘重发，陈远江，杨杰敏，向涛波

刘重发，陈远江，杨杰敏，向涛波

（武汉军械士官学校，武汉 430075）

介绍了履带式车辆主电源系统工作原理，分析了主电源系统不能发电的情况，设计利用转速表传感器为主电源系统提供励磁建立电压，实现非蓄电池启动后的无源供电。

非蓄电池启动主电源系统剩磁励磁无源供电

0 引言

履带式车辆都设计有高压空气启动系统，可在无蓄电池时实施启动，在无蓄电池和高压空气时也可实施牵引启动。多种履带式车辆使用硅整流发电机和可控硅调压器作为主电源系统，该电源系统依靠外部电源供电控制剩磁励磁建立电压，在没有蓄电池或无剩磁等情况下，主电源系统不发电。履带式车辆在进行高压空气或牵引等非蓄电池启动后，由于主电源系统不供电，无法进行战斗。履带式车辆的发动机转速表传感器为三相同步永磁发电机，可以利用其为主电源系统提供励磁建立电压，实现非蓄电池启动后的无源供电，使装备能发挥应有的战斗力。

1 基本原理

硅整流发电机和可控硅调压器电路原理如图1所示。必须有蓄电池且发电机剩磁电压高于可控硅导通阈值时，电源系统才能建立电压。若没有蓄电池或发电机剩磁电压低于可控硅导通阈值时，电源系统不能建立电压。

1.1 正常发电

接通蓄电池开关，启动车辆，发动机带动发电机运转。蓄电池电压通过电阻R7，稳压管W1，二极管D1、D2、D3加在可控硅S1、S2、S3的控制极上，可控硅导通。发电机发出的电动势经三相桥式整流加在励磁绕组上，励磁电流增大，发电机电动势也相应增大，从而建立起电压。电压建立后控制电压可从发电机取得，这时再切断蓄电池开关，发电机仍可照常发电。

当发电机转速低时，发电机发出的电压低，稳压管W2不通，三极管T没有基极电流处于截止状态，通过R7的电流全部通过可控硅控制极。在发电机交流电压的作用下，可控硅轮流导通。例如，当发电机A相电压最高，C相次之，B相最低时，可控硅S1承受正向电压而导通，励磁电流的通路是：发电机A组→可控硅S1→励磁绕组→整流二极管Z3→发电机B相。由于可控硅导通，励磁电路接通，发电机电压按自励条件上升，当电压上升到工作电压U时，分压器上的电压达到稳压管W2的工作电压，稳压管W2导通，三极管T得到基极电流而饱和导通，使稳定管W1截止，可控硅控制极没有电流，可控硅关断，励磁电路被切断，发电机电压下降。当电压下降到恢复电压U时，分压器上的电压又低于稳压管W2的工作电压，W2截止，T截止，W1导通，可控硅导通，励磁电流增大，发电机电压又上升。如此重复，发电机电压则在U和U之间脉动。

图1　电路原理

1.2 不能发电

当有蓄电池但发电机无剩磁或剩磁电压低于可控硅导通阈值时，接通蓄电池开关，启动车辆，发动机带动发电机运转。蓄电池电压通过电阻R7，稳压管W1，二极管D1、D2、D3加在可控硅S1、S2、S3的控制极上，由于发电机无剩磁电压或剩磁电压低于可控硅导通阈值，发电机励磁绕组无励磁电流，发电机不能建立起电压。

当没有蓄电池但有剩磁时，启动车辆，发动机带动发电机运转。发电机剩磁电压低于稳压管W1的导通电压，二极管D1、D2、D3和可控硅S1、S2、S3截止，发电机励磁绕组无励磁电流，发电机不能建立起电压。

当没有蓄电池且没有剩磁时，启动车辆，发动机带动发电机运转。发电机无剩磁电压，稳压管W1、二极管D1、D2、D3和可控硅S1、S2、S3截止，发电机励磁绕组无励磁电流，发电机不能建立起电压。

2 工作流程

由于发动机转速表传感器为三相同步永磁发电机，在发电机无法建立电压时，可以利用转速表传感器为发电机提供励磁建立电压，实现无源供电。

设计控制模块对转速表传感器和发电机进行控制，启动发动机后，发动机带动转速表传感器和发电机转动。转速表传感器发出交流电经整流稳压后送至控制模块，控制模块控制转速表传感器向发电机提供励磁。发电机开始发电，当输出电压大于6 V，控制模块控制发电机自励，同时切断转速表传感器供电电路。当发电机输出电压大于24 V时，控制模块控制调压器工作，同时切断自励电路，如果发电机工作正常，控制模块控制输出，不正常重新开始。其控制流程图如图2所示。