AD变流器制造技术

本实用新型专利技术提供一种新型的AD变流器产品，属于电子核心基础产业的新型元器件技术范畴。具有输出直流电压任意额定、脉冲触发控制、自动嵌定触发相位、无需触发驱动电源、一体化体积小、散热效果好等六项技术特征。可用于输出功率5千瓦及以下数码变频永磁发电机和输出功率2千瓦及以下输出直流低压永磁发电机上，起交流一直流变换整流控压作用。具有控压范围广、控压精度高、电压温度特性优良等优点。

【技术实现步骤摘要】

用于数码变频永磁发电机或用于输出直流低压永磁发电机的AD变流器，在2014年《国家重点新产品计划支持领域》中，属于电子核心基础产业的新型元器件

技术介绍
一、数码变频永磁发电机，是近年发展起来的绿色环保、节能降耗的高科技智能产品。其内部采用永磁中频发电机、可控调压整流和交流逆变的电力电子技术，有发电效率高、体积重量小、价格低廉、波形失真小、与原动机配接简易等诸多优点。已取代需励磁绕组、励磁电源、电刷和滑环装置，体积重量大、金属耗材多的传统发电机。目前，这类发电机的输出功率为5千瓦及以下，市场年需求量超过千万台，成为包括发达国家在内的市场热销产品。数码变频永磁发电机，其内部按功能可分为三部分：第一部分为三相交流永磁发电机，其功能是将原动机的机械能高效地转换成三相中频交流电能。第二部分为可控调压整流部分，其功能是将三相交流永磁发电机输送来的不同频率、不同峰值电压的交流电压变换为直流电压，并将输出的直流电压控制在额定值。第三部分为交流逆变部分，其功能是将可控调压整流部分输送来的直流电压逆变为频率和有效值满足客户所需的单相正弦波交流电。目前，数码变频永磁发电机的第一部分、第三部分的技术已趋于成熟，第二部分技术尚未完善。市场调研表明，我国目前数码变频永磁发电机第二部分的可控调压整流产品，普遍使用有以下传统的技术方案：采用三相共阴可控硅桥式整流电路为功率部件，与输出电压控制电路共同组成可控调压整流电路。当电路输出的直流电压低于输出额定值时，可控硅处于全开通状态，将三相交流永磁发电机输出的交流电压经三相整流后直接向后级输送；当电路输出的直流电压高于输出额定值时，可控硅处于全关断状态，切断三相交流永磁发电机的能量向后级输送。由于调压需要，电路反复工作在高速通断状态，输出的是脉动式直流电压。该方案优点是成本较低、工艺技术简单。其缺点是，必须另备一组低压直流电源，去触发三只可控硅的通或断。这就需在三相交流永磁发电机的定子线圈中另设置一组低压绕组，来产生这组低压直流电源，占用了发电机功率绕组的空间；也可以另设立一组“反激型高频斩波转换电路”，将三相交流永磁发电机输出的交流电转换为5V左右的直流电源，供控制触发用。由于设置一组低压直流电源引起了结构复杂，调压触发控制部件与功率部件只能分置二处，难以做成小型一体化，部件之间引线繁多，故障率及制造成本相对较高。又由于用一组触发信号同时触发三只可控硅的通或断，其功率部件只能采用“共阴式”可控硅桥式整流电路。该方案的电路原理方框图如本说明书附图1所示。二、由于永磁发电机的高耗、节能、体积小、重量轻等优点，近年来，输出直流低压永磁发电机，大量地用于生产和生活中。有的附属在汽、柴油动机上，供蓄电池充电用于原动机的启动；有的安装于车、船等移动设备上，或在矿井、边疆、荒野地区配以蓄电池作为主电源，所以这类永磁发电机要求输出的是直流低电压(12～36V)电能。这类发电机的输出功率为2千瓦及以下，目前国内市场年需求量约千万台，广泛用于运输、工矿、农业、野外作业等部门。输出直流低压永磁发电机，其内部按主要功能结构，可分为二部分：第一部分为三相交流永磁发电机。第二部分为可控调压整流部分，其功能是将三相交流永磁发电机输送来的不同频率、不同峰值电压的交流电压变换为直流低电压，并将输出的直流电压控制在额定值内。第二部分传统的技术方案与用于数码变频永磁发电机的可控调压整流方案相似，急待改善。鉴于上述二类永磁发电机对可控调压整流部件的要求，专利技术人创新出一种全新的可控调压整流电路，将三相交流永磁发电机输出的三相中频交流电(AC)，变换为输出电压可调节控制的直流电(DC)，该器件简称为“AD变流器”。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型的AD变流器，既可以用于数码变频永磁发电机，也可用于输出直流低压永磁发电机。本专利技术所述的AD变流器，具有以下六项技术特征：一、输出直流电压任意额定——AD变流器在三相交流永磁发电机输入电压低于或等于额定输出电压时，内部电路呈三相全波整流功能，对外输出低于或等于额定值的直流电压；在三相交流永磁发电机输入电压高于额定输出电压时，对外输出等于额定值的直流电压；额定电压值在30～400伏特之间，可根据要求任意设定。二、脉冲触发可控硅——AD变流器内对三相共阳可控硅桥式整流电路的触发，采用恒流脉冲触发形式，触发的恒流峰值为可控硅管IGT的1.5～2倍，触发脉冲宽度为数微秒，触发瞬间功率为数拾毫瓦。三、自动嵌定触发相位——AD变流器利用可控硅管的阳极对阴极之间的电位差由零转正值的瞬间作为触发起始相位，在三相交流永磁发电机输入电压低于或等于额定输出电压时，能自动嵌定各相起始触发零相位，保持三相之间120度触发脉冲相差，确保三相不间断导通。四、无需触发驱动电源——AD变流器取可控硅管的阳极与阴极之间电位差形成脉冲触发信号，无需另外设置触发驱动电源。三相交流永磁发电机不需设置单独的触发驱动电源绕组，也不需设置类似“反激型高频斩波转换电路”来提供触发驱动电源，节省了发电机绕组空间，简化了发电机制造工艺。全部触发驱动电路所需平均功率不大于2瓦，大幅度节约了触发驱动能量。五、一体化、体积小——由于革除了触发驱动电源，AD变流器的取样比对触发电路、三相共阳可控硅桥式整流电路、三相阻容抗干扰桥式电路等可做成一体化，方便生产、测试、安装和维护。器件一体化后的体积减小，降低了永磁发电机的耗材。六、散热效果好——采用铝基覆铜箔板作为器件底板，通过铝基覆铜箔板与散热部件的紧密接触，将AD变流器的热量直接传导给散热部件。本专利技术所述AD变流器，用于数码变频永磁发电机中，其电路结构特征和工作原理如下：本专利技术所述A变换流器，用于数码变频永磁发电机中，其电路结构特征在于：由取样比对触发电路、三相共阳可控硅桥式整流电路、三相阻容抗干扰桥式电路和外接端子等四部分组成；取样比对触发电路包含有电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、稳压管D1、稳压管D8、电容C1、精密并联稳压集成电路H、光耦G、二极管D2、二极管D3、二极管D4、NPN型三极管S等15只元器件；H有三只外接脚：A脚为阳极、R脚为取样输入极、K脚为阴极，G有四只外接脚：1脚为内部LED的正极、2脚为内部LED的负极、3脚为内部NPN型三极管的发射极、4脚为内部NPN型三极管的集电极；取样比对触发电路中，R1和R2串联，串联中点接H的R脚和C1的一脚，R1未串联脚接至外接端子部分的直流外端子+，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数码变频永磁发电机使用的AD变流器，其特征在于：由取样比对触发电路、三相共阳可控硅桥式整流电路、三相阻容抗干扰桥式电路和外接端子等四部分组成；取样比对触发电路包含有电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、稳压管D1、稳压管D8、电容C1、精密并联稳压集成电路H、光耦G、二极管D2、二极管D3、二极管D4、NPN型三极管S等15只元器件；H有三只外接脚：A脚为阳极、R脚为取样输入极、K脚为阴极，G有四只外接脚：1脚为内部LED的正极、2脚为内部LED的负极、3脚为内部NPN型三极管的发射极、4脚为内部NPN型三极管的集电极；取样比对触发电路中，R1和R2串联，串联中点接H的R脚和C1的一脚，R1未串联脚接至外接端子部分的直流外端子+，R2未串联脚和C1的另一脚接至外接端子部分的直流外端子‑，R3与D8的负极串联，串联中点接G的1脚和R4的一脚，R3未串联脚接至直流外端子+，D8的正极接到直流外端子‑，H的K脚与R4的另一脚、G的2脚连接在一起，H的A脚接至直流外端子‑，R5的一脚接至直流外端子+，R5另一脚与D1的负极、R6的一脚、G的4脚连接在一起，D1的正极与D2的正极、D3的正极、D4的正极、S的发射极、G的3脚连接在一起，S的基极与R6的另一脚相接，S的集电极接至直流外端子‑；三相共阳可控硅桥式整流电路包含有单向可控硅管K1、单向可控硅管K2、单向可控硅管K3、整流管D5、整流管D6、整流管D7、电容C2、电容C3、电容C4等9只元器件；三相共阳可控硅桥式整流电路中，K1、K2、K3的阳极连接在一起并接至外接端子部分的直流外端子‑上，.K1、K2、K3的门极分别与触发电路D4、D3、D2的负极相接，K1、K2、K3的阴极分别与D5、D6、D7的正极相接后再分别接至外接端子部分的三个交流外端子～上，D5、D6、D7的负极连接在一起并接至外接端子部分的直流外端子+上，C2的二端分接到K1的门极及阴极上，C3的二端分接到K2的门极及阴极上，C4的二端分接到K3的门极及阴极上；三相阻容抗干扰桥式电路包含有电容C5、电容C6、电容C7、电阻R7、电阻R8、电阻R9等6只元器件；三相阻容抗干扰桥式电路中，C5与R7串联、C6与R8串联、C7与R9串联，分别组成三个吸收支路，三个吸收支路的电阻端分别接到外接端子部分的三个交流外端子～上，三个吸收支路的电容端均接到外接端子部分的直流外端子+上；外接端子部分包含有直流外端子+一只，直流外端子‑一只，交流外端子～三只、交流端子不分相序。...

【技术特征摘要】
1.一种数码变频永磁发电机使用的AD变流器，其特征在于：由取样比对触发电路、三相
共阳可控硅桥式整流电路、三相阻容抗干扰桥式电路和外接端子等四部分组成；
取样比对触发电路包含有电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、稳压管D1、
稳压管D8、电容C1、精密并联稳压集成电路H、光耦G、二极管D2、二极管D3、二极管D4、NPN型
三极管S等15只元器件；H有三只外接脚：A脚为阳极、R脚为取样输入极、K脚为阴极，G有四只
外接脚：1脚为内部LED的正极、2脚为内部LED的负极、3脚为内部NPN型三极管的发射极、4脚
为内部NPN型三极管的集电极；
取样比对触发电路中，R1和R2串联，串联中点接H的R脚和C1的一脚，R1未串联脚接至外
接端子部分的直流外端子+，R2未串联脚和C1的另一脚接至外接端子部分的直流外端子-，
R3与D8的负极串联，串联中点接G的1脚和R4的一脚，R3未串联脚接至直流外端子+，D8的正
极接到直流外端子-，H的K脚与R4的另一脚、G的2脚连接在一起，H的A脚接至直流外端子-，
R5的一脚接至直流外端子+，R5另一脚与D1的负极、R6的一脚、G的4脚连接在一起，D1的正极
与D2的正极、D3的正极、D4的正极、S的发射极、G的3脚连接在一起，S的基极与R6的另一脚相
接，S的集电极接至直流外端子-；
三相共阳可控硅桥式整流电路包含有单向可控硅管K1、单向可控硅管K2、单向可控硅
管K3、整流管D5、整流管D6、整流管D7、电容C2、电容C3、电容C4等9只元器件；
三相共阳可控硅桥式整流电路中，K1、K2、K3的阳极连接在一起并接至外接端子部分的
直流外端子-上，.K1、K2、K3的门极分别与触发电路D4、D3、D2的负极相接，K1、K2、K3的阴极
分别与D5、D6、D7的正极相接后再分别接至外接端子部分的三个交流外端子～上，D5、D6、D7
的负极连接在一起并接至外接端子部分的直流外端子+上，C2的二端分接到K1的门极及阴
极上，C3的二端分接到K2的门极及阴极上，C4的二端分接到K3的门极及阴极上；
三相阻容抗干扰桥式电路包含有电容C5、电容C6、电容C7、电阻R7、电阻R8、电阻R9等6
只元器件；
三相阻容抗干扰桥式电路中，C5与R7串联、C6与R8串联、C7与R9串联，分别组成三个吸
收支路，三个吸收支路的电阻端分别接到外接端子部分的三个交流外端子～上，三个吸收
支路的电容端均接到外接端子部分的直流外端子+上；
外接端子部分包含有直流外端子+一只，直流外端子-一只，交流外端子～三只、交流端
子不分相序。
2.一种用于输出直流低压永磁发电机使用的AD变流器，其特征在于：由取样比对触发
电路、三相共阳可控硅桥式整流电路和外接端子等三部分组成；
取样比对触发电路包含有电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、稳压管D1、
电容C1、精密并联稳压集成电路H、光耦G、二极管D2、二极管D3、二极管D4、NPN型三极管S等
14只元器件；H有三只外接脚：A脚为阳极、R脚为取样输入极、K脚为阴极，G有四只外接脚：1
脚为内部LED的正极、2脚为内部LED的负极、3脚为内部三极管的发射极、4脚为...

【专利技术属性】
技术研发人员：程德明，程学飞，王玲珍，程子琦，
申请(专利权)人：程德明，
类型：新型
国别省市：安徽;34