用于可控整流器的脉冲发生器制造技术

一种可适应诸如永磁体交流发电机的发电机的输出中的宽泛变化、同时提供具有相对较均匀的相位纹波的输出的控制系统。控制系统包括零交叉检测器（２０６Ｂ）和可调斜坡发生器（２０８Ａ），以生成对开关整流器的控制信号，从而生成调节ＤＣ信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在机械能与电能之间进行转换的诸如无刷AC发电机的机器 的电压和电流控制系统，尤其涉及紧凑型永磁体大功率交流发电机的控制系统，诸 如适于汽车用的紧凑型永磁体大功率交流发电机。
技术介绍
交流发电机通常包括安装在旋转轴上并相对于固定定子同轴设置的转子。转 子通常被置于定子内部。然而，定子可有选择地同轴设置在转子内部。诸如电机或 涡轮机的外部能源一般直接或者经由诸如传动带的中间系统来驱动旋转元件。定子 和转子两者都具有一系列磁极。转子或定子产生磁场，该磁场与另一结构的磁极上 的绕组相互作用。当磁场被绕组截断时，产生提供给适当负载的电场。通常将感生 电场(一般称为电压源)施加到整流器一有时也加以调节，并且用作DC输出电源。 通常将感生电流施加到整流器一有时也加以调节，并且提供为DC输出电源。在一 些实例中，经调节的DC输出信号被施加到DC-AC逆变器以提供AC输出。按照惯例，机动车辆应用中所采用的交流发电机通常包括外壳，安装在发 动机的外部；具有3相绕组的定子，装在外壳中；皮带传动爪极型(例如伦德尔式 (Lundell))转子，可旋转地支承于外壳中的定子内。然而，为了增加功率输出， 必须显著增加常规交流发电机的大小。因此，车辆中的空间限制往往使得难以在诸 如对空调、致冷或通信装置供电的诸如5kW的大输出应用中使用这种交流发电机。另外，承载绕组的爪极型转子相对较重(常常构成重达交流发电机的总重的 四分之三)，并且产生相当大的惯性。实际上，每次发动机被加速时，这种惯性就 对发动机形成负载。这往往降低发动机的效率，从而导致附加燃料消耗。另外，这 种惯性在诸如电气或混合机动车的应用中可能会产生问题。混合机动车利用汽油发 动机来以例如30Kph (通常与汽油发动机最有效的RPM范围相对应)的高于预定阈值的速率推进车辆。类似地，在所谓"轻度混合"中，采用起动器-发电机在驾 驶员压下加速器踏板时提供一个初始推进脉冲，从而便于在交通中车辆停止时关闭 车辆发动机以节省燃料并降低排放。这种轻度混合系统通常考虑使用高压(例如 42伏特)电气系统。这种系统中的交流发电机必须能够使蓄电池再充电至足以驱 动起动器-发电机在连续停止之间一特别是在启停之间提供初始推进脉冲的程度。 因而，需要相对大功率低惯性的交流发电机。通常，需要用于向车辆中的控制和驱动系统、空调装置和附属设备供电的附 加电源。这对用于娱乐、诸如致冷的工业运输应用、建筑应用和军事应用的车辆而 言是特别切实的。例如，机动车行业中的一种趋势是采用智能电气的而不是机械或液压的控制 和驱动系统来降低车辆发动机上的功率负载和增长燃料经济性。例如，可结合转向 伺服机构(通常仅在要求转向校正时有效)、减震器(使用反馈来根据道路和速度 情况调节减震器的刚度)和空调装置(以维持恒温所需的最小速度操作压縮机)来 使用这种系统。这种电控制和驱动系统的使用往往提高了对车辆电源系统的要求。类似地，期望汽车致冷系统可被电驱动。例如，以可变速度驱动致冷系统(不 依赖于车辆发动机的每分钟转数rpm)可提高效率。另外，使用电驱动系统，连接有例如压缩机(在发动机上)、冷凝器(设置成暴露于空气)和蒸发单元(位于冷 冻室中)的各种元件的软管可被替换成与家用冰箱或空调装置相似的电驱动密封系 统。因此，期望这种应用中的车辆电源系统能向电驱动单元提供所必需的功率电平。还特别需要一种"拆换"大功率交流发电机来改进现有车辆。通常仅在车辆 的发动机舱内提供有限空间来容纳交流发电机。除非替换交流发电机能装在此可用 空间内，否则即使如果可能安装也是相当复杂的，而且通常需要拆卸诸如散热器、 保险杆等的主要元件并安装附加支架、传动带和配件。因此，期望替换交流发电机 能装在所提供的原有空间内，并且连接原有配件。通常，永磁体交流发电机是众所周知的。这种交流发电机使用永磁体来生成必需磁场。永磁体发电机往往比传统绕线磁极式发电机更轻更小得多。在1997年 4月29日授予Scott等人的美国专利5,625,276、 1998年1月6日授予Scott等人的 美国专利5, 705,917、 1999年3月23日授予Scott等人的美国专利5,886,504、 1999 年7月27日授予Scott等人的美国专利5,92,611、 2000年3月7日授予Scott等人 的美国专利6,034,511、 2002年8月27日授予Scott的美国专利6,411,522中描述 了永磁体交流发电机的多个示例。特别轻且紧凑的永磁体交流发电机可通过采用"外部"永磁体转子和"内部" 定子来实现。转子包括空心圆柱外壳，并且高能永磁体被置于该圆柱体的内表面。 定子被同轴设置于转子外壳内，并且适当地包括软磁芯和导电绕组。磁芯通常是具 有带预定数量等距的齿和槽孔的轴向锯齿状外周边表面的圆柱体。导电绕组(由诸 如涂漆电动机铜线的适当绝缘导体构成)穿过一个相应槽孔在外表沿磁芯侧面绕着 预定数量的齿巻绕，然后穿过另一个槽孔返回。沿磁芯的侧面在锯齿状槽孔的外部 延伸的绕组部分在本文中称为端匝。转子绕着定子旋转导致从转子磁铁发出的磁通 量与定子绕组相互作用并在其中感生电流。例如，在前述1998年1月6日授予Scott 等人的美国专利5,705,917和1999年7月27日授予Scott等人的美国专利5,92,611 中描述了这种交流发电机的一个示例。由永磁体发电机提供的功率根据转子的速度显著地变化。在许多应用中，由 于例如汽车中发动机速度的变化或负载特性的改变，常常引起转子速度的改变。因此，通常采用电子控制系统。因此，在前述1997年4月29日授予Scott等人的美 国专利5,625,276中描述了永磁体交流发电机和控制系统的一个示例。在2000年1 月25日授予Anderson等人的美国专利6,018,200中描述了其它控制系统的示例。 在由Quazi等人共同拥有的、题为"Controller For Permanent Magnet Alternator (永 磁体交流发电机的控制器)"并在2004年6月6日提交的待批美国专利申请No. 10/860,393中描述了控制系统的其它示例。前述Quazi等人的申请通过如在本文中 逐字阐述般的引用结合于此。在机动车辆应用中，对适应宽泛范围转子速度的需求特别强烈。例如，大型 柴油机货车发动机通常工作于从空转下的600 RPM到高速公路速度下的2600 RPM，并且当发动机被用来减速运货车的速度时偶尔猝发至3000RPM。因而，交 流发电机的RPM进行5:1的变化。轻型柴油机在例如从600到4,000 RPM的略宽 范围内工作。与汽油车辆发动机一起使用的交流发电机通常必须适应例如从600 到6500 RPM的更宽范围RPM。另外，交流发电机必须适应负载变化，即从无负 载到满负载。因而，与汽油车辆发动机一起使用的永磁体交流发电机的输出电压可 进行12:1的变化。因此，如果常规永磁体交流发电机在空转且有给定负载时需要 提供工作电压(例如12伏特)，则在承载此负载的满发动机RPM时需要提供多 倍的工作电压，例如10倍一即120伏特。其中例如用于电驱动空调装置或通信装 置时，空转时的电压为120V，则满发动机RPM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，响应于ＡＣ信号的至少一相，用于生成对开关整流器的控制信号从而生成调节ＤＣ信号，所述系统包括：　　　　零交叉检测器，响应于表示所述ＡＣ相的第一信号，用于生成所述ＡＣ相中的零交叉的标记；　　　　可调斜坡发生器，响应于表示所述ＡＣ相的第二信号和零交叉的所述标记，用于生成表示从出现零交叉时起累积并基于所出现的下一相继零交叉复位的所述ＡＣ相的电压的时间积分的斜坡信号；　　　　触发信号发生器，响应于所述时间积分斜坡信号和表示保持设定ＤＣ输出的所需点火角的基准信号，用于根据所述时间积分斜坡信号与所述基准信号的比较生成对所述开关整流器的所述控制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：IS法伯曼，SC考齐，CY拉弗塔尼，DE威廉姆斯，HC斯科特，
申请(专利权)人：磁应用股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]