一种爪极发电机励磁电压调节器制造技术

一种爪极发电机励磁电压调节器，包括控制电路、驱动电路、功率回路和反馈单元。控制电路的输入端与反馈单元的输出端连接，控制电路的输出端与驱动电路的输入端连接，驱动电路的输出端与功率回路的输入端连接，功率回路的输出端以及反馈单元的输入端与爪机发电机的励磁绕组连接。反馈单元实时采集爪极发电机的实际输出电压，控制电路根据给定电压值与反馈单元输出的反馈电压的差值改变其输出脉冲的宽度来调节加在爪极发电机励磁绕组上的电压，从而达到稳定爪极发电机输出电压的作用。该励磁电压调节器电路简单、易于实现，抗干扰能力强，工作电压范围宽，系统可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电压调节器，尤其涉及一种爪极发电机励磁电压调节器，实现爪极发电机在不同转速下电路稳定输出交流220V电压，属于发电机电压调节领域。
技术介绍
在生产生活领域的大型设备中，动力系统及控制系统大都由发动机带动发电机，发电机转速随工作状态不同有很大变化，发电机的负载(用电设备)状态也随时变化，会导致发电机输出电压的变化。用电设备要求发电机的输出电压变化要小，因此，电压调节器是必不可少的部分，电压调节器使发电机的输出电压在转速和负载变化时保持稳定。现有电压调节器一般有两种实现方式，一种是采用微处理控制器的数字电路实现，如技术专利《具有微处理控制器的汽车发电机电压调节器》(ZL200620002951.3)，微处理控制器抗电磁干扰性差，对运行环境要求高，环境恶劣情况下微处理控制器程序可能出现异常，因此这种电压调节器输出不稳定，可靠性差；另一种采用模拟电路实现，如技术专利《汽车发电机电压调节器》(ZL200520087591.7)、技术专利《车载电源及发电机控制装置》(ZL200720095723.X)和技术专利《汽车发电机电压调节器》(ZL200620052038.4)，这种电压调节器的缺陷是电路复杂、体积大。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种爪极发电机励磁电压调节器，电路简单、易于实现、抗干扰能力强、系统可靠性高。本专利技术的技术解决方案是：一种爪极发电机励磁电压调节器，包括控制电路、驱动电路、功率回路和反馈单元；控制电路的输入端与反馈单元的输出端连接，控制电路的输出端与驱动电路的输入端连接，驱动电路的输出端与功率回路的输入端连接，功率回路的输出端以及反馈单元的输入端与爪机发电机的励磁绕组连接；反馈单元实时采集爪极发电机的实际输出电压U0，对其进行调制后得到反馈电压Uf输出给控制电路；控制电路实时接收给定电压Ui和反馈单元输出的反馈电压Uf，并对给定电压Ui进行调制得到调制后的电压，根据调制后的电压和反馈电压的差值变化情况生成PWM信号输出给驱动电路；所述爪极发电机的实际电压和给定电压Ui的调制比率相同；驱动电路对PWM信号放大后得到驱动信号，并输出给功率回路；功率回路在驱动信号的控制下接通和关断，得到调制后的电压实时输出给爪极发电机励磁绕组，以使爪极发电机的实际输出电压逐渐达到给定电压Ui。所述控制电路包括SG3524控制芯片、PWM输出频率设定单元、参考电压设定单元和误差放大器相位补偿单元；参考电压设定单元包括电阻R6和电阻R7，电阻R6和电阻R7的一端同时与SG3524控制芯片的2脚连接，电阻R6的另一端与SG3524控制芯片的11脚连接，电阻R7的另一端与SG3524控制芯片的16脚连接；PWM输出频率设定单元包括电阻R5和电容C1，电阻R5的两端分别与SG3524控制芯片的4脚和6脚连接，电容C1的两端分别与SG3524控制芯片的4脚和7脚连接；误差放大器相位补偿单元包括并联连接的电阻R8和电容C2，电阻R8和电容C2并联连接的电路两端分别与SG3524控制芯片的9脚和1脚连接；SG3524控制芯片的15脚接+15V外部电源，14脚、11脚、8脚、4脚和5脚接地，12脚和13脚输出PWM信号。所述反馈单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，电阻R1的一端与爪极发电机的实际输出电压连接，另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与电阻R3和电阻R4的一端连接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的另一端与SG3524控制芯片的1脚连接。所述驱动电路包括IR2110驱动芯片、二极管V1、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、充电电容C1以及电容C2；二极管V1的阴极与IR2110驱动芯片的6脚连接，二极管V1的阳极与+15V电源连接，充电电容C1的负极与IR2110驱动芯片的6脚连接，充电电容C1的正极与IR2110驱动芯片的5脚连接，电容C2连接在IR2110驱动芯片的6脚和5脚之间，电阻R9连接在IR2110驱动芯片的7脚和5脚之间，电阻R11的一端与IR2110驱动芯片的7脚连接，电阻R11的另一端与功率回路连接；IR2110驱动芯片的1脚同时与电阻R10的一端和电阻R12的一端连接，电阻R10的另一端接地，电阻R12的另一端与功率回路连接；IR2110驱动芯片的5脚与爪机发电机的励磁绕组连接，10脚与控制电路输出的PWM信号连接，12脚接高电平，3脚和9脚连接+15V电源，11脚、13脚和2脚接地。所述功率回路包括开关管V6、开关管V7、二极管V2、二极管V4、二极管V5和二极管V7；开关管V6的栅极与驱动电路的电阻R11连接，开关管V6的源极同时与爪机发电机励磁绕组的一端、二极管V2的阳极、二极管V3的阴极连接，爪机发电机励磁绕组的另一端同时与二极管V7的阳极、二极管V4的阴极以及开关管V5的漏极连接，开关管V6的漏极一方面同时与二极管V7的阴极和二极管V2的阴极连接，另一方面输出爪机发电机的电压；二极管V3的阳极、二极管V4的阳极、开关管V5的源极均接地；开关管V5的栅极与驱动电路的电阻R12连接。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术采用SG3524控制芯片与IR2110驱动芯片相结合的方式实现电压调节，外围电路使用简单的分立元器件电阻电容实现，兼具了模拟电路和数字电路的优点，不需要用户烧写程序，没有软件不完善带来的风险，同时电阻电容不受外界环境影响，抗电磁干扰性强，对运行环境如温度、湿度、振动噪声等工作条件要求低，电路简单、功耗小、功能单一，既降低了电路的复杂性，又提高了稳定性和可靠性。(2)本专利技术SG3524控制芯片通过外围电路参考电压设定单元将给定电压值调制在芯片可以处理的范围内，反馈单元通过R1、R2、R3和R4同比例对发电机实际电压进行调制，从而极大扩展了励磁电压调节器的工作电压范围。(3)传统的微处理控制器结合外围电路基于模数转换和数模转换实现信号放大以及电压调节，实现复杂，转换过程容易出错；传统的模拟电路一般通过运算放大器、比较器以及逻辑门器件等实现信号放大以及电压调节，器件多且电路复杂，而本专利技术利用IR2110驱动芯片实现PWM信号的放大，同时利用开关管实现电压的调节，硬件电路简单，易于实现，减小了电压调节器的体积，简单的电路结构也降低了电路中某器件故障而导致的电压调节器故障，从而进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种爪极发电机励磁电压调节器，其特征在于：包括控制电路(201)、驱动电路(202)、功率回路(203)和反馈单元(205)；控制电路(201)的输入端与反馈单元(205)的输出端连接，控制电路(201)的输出端与驱动电路(202)的输入端连接，驱动电路(202)的输出端与功率回路(203)的输入端连接，功率回路(203)的输出端以及反馈单元(205)的输入端与爪机发电机的励磁绕组连接；反馈单元(205)实时采集爪极发电机的实际输出电压U0，对其进行调制后得到反馈电压Uf输出给控制电路(201)；控制电路(201)实时接收给定电压Ui和反馈单元(205)输出的反馈电压Uf，并对给定电压Ui进行调制得到调制后的电压，根据调制后的电压和反馈电压的差值变化情况生成PWM信号输出给驱动电路(202)；所述爪极发电机的实际电压和给定电压Ui的调制比率相同；驱动电路(202)对PWM信号放大后得到驱动信号，并输出给功率回路(203)；功率回路(203)在驱动信号的控制下接通和关断，得到调制后的电压实时输出给爪极发电机励磁绕组，以使爪极发电机的实际输出电压逐渐达到给定电压Ui。

【技术特征摘要】
1.一种爪极发电机励磁电压调节器，其特征在于：包括控制电路(201)、
驱动电路(202)、功率回路(203)和反馈单元(205)；控制电路(201)的
输入端与反馈单元(205)的输出端连接，控制电路(201)的输出端与驱动电
路(202)的输入端连接，驱动电路(202)的输出端与功率回路(203)的输
入端连接，功率回路(203)的输出端以及反馈单元(205)的输入端与爪机发
电机的励磁绕组连接；
反馈单元(205)实时采集爪极发电机的实际输出电压U0，对其进行调制
后得到反馈电压Uf输出给控制电路(201)；控制电路(201)实时接收给定电
压Ui和反馈单元(205)输出的反馈电压Uf，并对给定电压Ui进行调制得到
调制后的电压，根据调制后的电压和反馈电压的差值变化情况生成PWM信号
输出给驱动电路(202)；所述爪极发电机的实际电压和给定电压Ui的调制比
率相同；驱动电路(202)对PWM信号放大后得到驱动信号，并输出给功率
回路(203)；功率回路(203)在驱动信号的控制下接通和关断，得到调制后
的电压实时输出给爪极发电机励磁绕组，以使爪极发电机的实际输出电压逐渐
达到给定电压Ui。
2.根据权利要求1所述的一种爪极发电机励磁电压调节器，其特征在于：
所述控制电路(201)包括SG3524控制芯片(301)、PWM输出频率设定单
元(304)、参考电压设定单元(302)和误差放大器相位补偿单元(305)；
参考电压设定单元(302)包括电阻R6和电阻R7，电阻R6和电阻R7
的一端同时与SG3524控制芯片的2脚连接，电阻R6的另一端与SG3524控
制芯片的11脚连接，电阻R7的另一端与SG3524控制芯片(301)的16脚
连接；
PWM输出频率设定单元(304)包括电阻R5和电容C1，电阻R5的两端
分别与SG3524控制芯片的4脚和6脚连接，电容C1的两端分别与SG3524
控制芯片的4脚和7脚连接；
误差放大器相位补偿单元(305)包括并联连接的电阻R8和电容C2，电
阻R8和电容C2并联连接的电路两端分别与SG3524控制芯片的9脚和1脚
连接；
SG3524控制芯片(301)的15脚接+15V外部电源，14脚、11脚、8脚、
4脚和5脚接地，12脚和13脚输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新宇，常亚辉，曹清，李建春，王晓瑜，白亮宇，贾利斌，张微微，周凤，李文江，郭锡涛，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11