发电机转子过电压动作的检测及保护电路技术领域
本发明涉及一种过电压检测电路，特别涉及一种发电机转子过电压动作
的检测及保护电路。
背景技术
同步发电机转子回路的过电压的来源主要有可控硅整流桥产生的换相
过电压、定子侧或转子侧开关通断产生的操作过电压、定子出线短路或遭雷
击等产生故障过电压、发电机异步运行时产生滑差过电压以及定子三相负载
不对称运行时产生不对称过电压等。
目前，使用可控硅跨接器的转子过电压保护设计中，判断转子过电压动
作的方法一般使用过电流继电器、霍尔元件或电流传感器等。但是，这些判
断方法对采集电压或电流的器件要求很高，器件串接于主回路，需要根据不
同容量对器件进行选型，而且电路结构复杂，不便安装、调试。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中判断转子过电压动作
的电路结构复杂、不便调试等的缺陷，提供一种结构简单可靠、能够准确检
测发电机转子过电压动作的检测及保护电路。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种发电机转子过电压动作的检测电路，其特点在于，该检测电路包括
一第一限流电阻、一第二限流电阻、一第三限流电阻、一第四限流电阻、一
第一二极管、一第二二极管、一第一稳压管、一第二稳压管以及一光电耦合
器，
该第一限流电阻的一端与一灭磁电阻的一端电连接，该第一限流电阻的
另一端分别与该第二二极管的阳极和该第二稳压管的阴极电连接，该第二限
流电阻的一端与该灭磁电阻的另一端电连接，该第二限流电阻的另一端分别
与该第一二极管的阳极和该第一稳压管的阴极电连接，该第一二极管的阴极
分别与该第二二极管的阴极和该第三限流电阻的一端电连接，该第三限流电
阻的另一端与该光电耦合器的输入侧的阳极电连接，该光电耦合器的输入侧
的阴极分别与该第一稳压管的阳极和该第二稳压管的阳极电连接，该光电耦
合器的输出侧的集电极与一直流电源的正极电连接，该光电耦合器的输出侧
的发射极分别与该检测电路的输出端和该第四限流电阻的一端电连接，该第
四限流电阻的另一端与该直流电源的负极电连接。
本方案中，通过一整流桥输出的直流电压向发电机提供励磁电压，发电
机转子通过一开关电路与灭磁电阻电连接。当发电机转子上出现正向过电压
时，该开关电路正向导通；当发电机转子上出现负向过电压时，该开关电路
反向导通。其中，该开关电路为现有电路。
当发电机转子正常运行时，该开关电路断开，该检测电路的输出端输出
低电平。
当开关电路正向导通且灭磁电阻上的电压增加到某个值时，灭磁电阻、
第一限流电阻、第二二极管、第三限流电阻、光电耦合器、第一稳压管以及
第二限流电阻构成串联回路，检测电路的输出端输出高电平，其电压幅值为
该直流电源的电压值。
当开关电路反向导通且灭磁电阻上的电压增加到某个值时，灭磁电阻、
第二限流电阻、第一二极管、第三限流电阻、光电耦合器、第二稳压管以及
第一限流电阻构成串联回路，检测电路的输出端输出高电平，其电压幅值为
该直流电源的电压值。
本发明的检测电路通过检测输出端的电平来判断发电机转子是否出现
过电压，电路结构简单，同时利用光电耦合器实现电气隔离，电路安全可靠。
较佳地，该直流电源的电压为15V～24V。当发电机转子上出现过电压时，
本发明检测电路的输出端输出15V～24V的直流电压。
较佳地，该光电耦合器为低速光电耦合器。光电耦合器使得检测电路的
输出及电源与被检测的对象之间只有光耦合，不存在电连接。
较佳地，该第一限流电阻和该第二限流电阻的阻值相等。
本发明还提供一种发电机转子过电压动作的保护电路，其特点在于，包
括如上所述的检测电路、一第一可控硅以及一第二可控硅，该第一可控硅的
阳极和该第二可控硅的阴极均与该灭磁电阻的一端电连接，该第一可控硅的
阴极与该第二可控硅的阳极电连接。
本方案中，通过一整流桥输出的直流电压向发电机提供励磁电压，发电
机转子通过相互并联的两个可控硅与灭磁电阻电连接。当发电机转子上出现
正向过电压时，控制第二可控硅的控制极使得该第二可控硅导通；当发电机
转子上出现负向过电压时，控制第一可控硅的控制极使得该第一可控硅导通。
其中，第一可控硅和第二可控硅的控制极可以通过单片机等微处理器芯片发
送触发信号来控制，也可以通过硬件电路来控制。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发
明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：与现有技术相比，本发明的检测电路通过
检测输出端的电平来判断发电机转子是否出现过电压，电路结构简单，能够
准确地检测出发电机转子是否有过电压动作，同时本发明利用光电耦合器实
现电气隔离，电路安全可靠。
附图说明
图1为本发明实施例的发电机转子过电压动作的保护电路的电路图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在
所述的实施例范围之中。
一种发电机转子过电压动作的保护电路，如图1所示，包括检测电路、
可控硅BG1以及可控硅BG2，其中，当开关S1闭合时，整流桥A11输出的
直流电压向发电机转子L提供励磁电压。
可控硅BG1的阳极和可控硅BG2的阴极均与灭磁电阻R10的一端电连
接，可控硅BG1的阴极与可控硅BG2的阳极电连接，可控硅BG1的控制极
和可控硅BG2的控制极均与控制电路A12电连接。
该检测电路包括限流电阻R1、限流电阻R2、限流电阻R3、限流电阻
R4、二极管D1、二极管D2、稳压管D3、稳压管D4以及光电耦合器U1。
限流电阻R1的一端与灭磁电阻R10的一端电连接，限流电阻R1的另
一端分别与二极管D2的阳极和稳压管D4的阴极电连接，限流电阻R2的一
端与灭磁电阻R10的另一端电连接，限流电阻R2的另一端分别与二极管
D1的阳极和稳压管D3的阴极电连接，二极管D1的阴极分别与二极管D2
的阴极和限流电阻R3的一端电连接，限流电阻R3的另一端与光电耦合器
U1的输入侧的发光二极管的阳极电连接，光电耦合器U1的输入侧的发光二
极管的阴极分别与稳压管D3的阳极和稳压管D4的阳极电连接，光电耦合
器U1的输出侧的三极管的集电极与直流电源的正极P电连接，光电耦合器
U1的输出侧的三极管的发射极分别与该检测电路的输出端A和限流电阻R4
的一端电连接，限流电阻R4的另一端与该直流电源的负极M电连接。本实
施例中，直流电源的负极M接地。
本实施例中，控制电路A12包括BOD(Break Over Diode，击穿二极管)。
当发电机转子L正常运行时，BOD断开，检测电路的输出端A输出低电平。
当发电机转子L上出现正向过电压时，BOD导通，触发可控硅BG2导
通，可控硅BG1截止，灭磁电阻R10与发电机转子L并联，灭磁电阻R10
上有电流流过并在灭磁电阻R10上产生压降。当灭磁电阻R10上的电压在
一定范围内增加时，灭磁电阻R10、限流电阻R1、二极管D2、限流电阻R3、
光电耦合器U1、稳压管D3以及限流电阻R2构成串联回路，当光电耦合器
U1导通时，限流电阻R4上有电流流过并在限流电阻R4上产生压降，检测
电路的输出端A输出高电平，其幅值为直流电源的电压值。其中，灭磁电阻
R10上的电压不断增加，直至稳压管D4导通，灭磁电阻R10上的电压固定，
流过光电耦合器U1的电流被稳压管D4分流，避免了光电耦合器U1出现过
电流从而导致器件损坏。
当发电机转子L上出现反向过电压时，BOD导通，触发可控硅BG1导
通，可控硅BG2截止，灭磁电阻R10与发电机转子L并联，灭磁电阻R10
上有电流流过并在灭磁电阻R10上产生压降。当灭磁电阻R10上的电压在
一定范围内增加时，灭磁电阻R10、限流电阻R2、二极管D1、限流电阻R3、
光电耦合器U1、稳压管D4以及限流电阻R1构成串联回路，当光电耦合器
U1导通时，限流电阻R4上有电流流过并在限流电阻R4上产生压降，检测
电路的输出端A输出高电平，其幅值为直流电源的电压值。其中，灭磁电阻
R10上的电压不断增加，直至稳压管D4导通，灭磁电阻R10上的电压固定，
流过光电耦合器U1的电流被稳压管D4分流，避免了光电耦合器U1出现过
电流从而导致器件损坏。
本实施例中，直流电源的电压为24V，当检测到检测电路的输出端A输
出幅值为24V的高电平时，可以判断出发电机转子上出现正向或反向过电压。
本发明检测电路的结构简单，能够准确地检测出发电机转子是否有过电
压动作，同时本发明利用光电耦合器实现电气隔离，电路安全可靠。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理
解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本
领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方
式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。