一种永磁发电机的微机控制移相脉冲触发稳压装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种永磁发电机的微机控制移相脉冲触发稳压装置，包括：工作电源电路、电机三相电压频率采集电路、稳压和反馈设定电路、单片机电路和可控硅驱动电路等电路构成，利用单片机的运算功能实现软件的闭环控制和三相移相触发脉冲驱动可控硅的导通，通过内置或配置于永磁发电机中，永磁发电机可以输出稳定的直流电压。本发明专利技术提高了发电机的可靠性，减少维护工作，提高了发电机的机械能转换为电磁能的效率；另外，本发明专利技术采用了自启动方式，发电机不需要外加电压就可以输出稳定的电压，因此可以避免励磁式的电机在没有外加的直流电的情况下无法发输出电压的现象。本发明专利技术还具有负载特性好，电压调整快，电压的输出精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发电机稳压输出装置，特别是涉及到一种永磁发电机的微机控制移相脉冲触发稳压装置。
技术介绍
目前发电机所采用的是励磁式的交流发电机，其调压模式是采用调节转子励磁绕组的磁通φ来实现调节发电机输出的三相电压的，其电机相电压Ee1与励磁绕组磁通φ关系为Ee1＝4.44NKn1fφ (1)式中，Ee1——电机相电压；N——电机绕组的砸数；Kn1——电机绕组系数f——动势的频率；φ——励磁绕组磁通由公式(1)可知，电机相电压Ee1与励磁绕组磁通φ和转速是成正比的，随着电机转速的增加，频率f增大，为了维持输出的相电压Ee1不变，只能降低励磁绕组的磁通φ。而转子的磁通与转子的励磁电流相关，其关系如下所示φ=N*IR*S---(2)]]>式中，φ——励磁绕组磁通；N——电机绕组的砸数；I——励磁电流；R——电机绕组的电阻；S—磁路的有效横截面积由公式(2)可知，励磁绕组的磁通φ与励磁绕组的电流是成正比的，因此调节励磁电流就可以实现相电压的稳压输出，其实现电路原理如图1所示。电子电压调节器的基本电路，有信号监测电路、信号放大与控制电路、功率放大电路和保护电路四部分组成。其工作原理如下电阻R1和R2稳压管VS构成信号监测电路，电阻R1、R2串联在交流发电机输出端子“B”和搭铁端子“E”之间，构成分压器，直接监测发电机输出电压U的变化。R1上的分压UR1=R1R1+R2U]]>由此可见，发电机电压U升高时，分压电阻R1上的分压值UR1升高，反之，当发电机电压U下降时，分压值UR1下降。稳压二极管VS一端连接三极管VT1的基极，另一端接在分压电阻R1、R2之间，VS与三极管VT1的发射极串联后再与分压电阻R1并联，从而监测发电机电压的变化，并控制三极管VT1的导通与截止。三极管VT1和电阻构成信号放大与控制电路，其作用是将电压监测电路输入的信号进行放大处理后，控制功率三极管VT2导通与截止。电阻既是三极管VT1的负载电阻，又是功率三极管VT2的偏流电阻。三极管VT1为小功率三极管，接在大功率三极管VT2的前一级，起功率放大作用，也称为前级放大电路。功率三极管VT2通常采用达林顿三极管构成功率放大电路，VT2为型大功率三极管，串联在励磁绕组与搭铁端之间，这是外搭铁型调节器的显著特点。励磁绕组的电阻是VT2的负载电阻。VT2导通时，励磁电路接通，有励磁电流；VT2截止时，励磁电流被切断。因此，通过控制三极管的导通与截止，就可以改变励磁电流使发电机输出电压稳定。续流二极管VD构成保护电路，其功用是防止励磁绕组产生的自感电动势击穿三极管而造成损坏。励磁式的交流电机的电子调节器装置是调节转子的励磁磁通来实现的，因此励磁式的交流电机的转子上必须装上滑环，通过碳刷的滑动接触作为过度，才能实现转子电路与外电源接通。这样一来由于碳刷在运转中会逐渐磨损，弹簧压力的变化或装置不良会影响接触的可靠性，增加了维护和维修的工作量，励磁式的交流电机转子励磁需要从外部供电，因此在没有外部电源的情况下，电机无法发电，同时励磁绕组本身不可避免的要损耗能量，从而降低了电机的效率，如在汽车上使用时，需要蓄电池提供的电流来驱动励磁绕组产生磁场，如此就占用了蓄电池的部分能量，并且将减短了蓄电池的寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中励磁调压装置机械磨损大、维护不便、电机效率低的问题，提供一种永磁发电机的微机控制移相脉冲触发稳压装置。为实现上述专利技术目的，永磁发电机的微机控制移相脉冲触发稳压装置，包括工作电源电路、电机三相电压频率采集电路、稳压和反馈设定电路、单片机电路和可控硅驱动电路，其特征在于所述电机三相电压频率采集电路输入端加载三相电机的X、Z两相的线电压，输出端将方波信号提供给单片机电路中的单片机中断管脚；所述稳压和反馈设定电路的输入端接收永磁发电机中三相半控桥式整流电路输出端的电压反馈，输出端连接单片机电路中的单片机模拟信号采集管脚；所述单片机电路输出三相的触发控制角脉冲，并提供给可控硅驱动电路的输入端；所述可控硅驱动电路的输出作为脉冲控制输出控制三相半控桥式整流电路从而获得稳压输出。上述技术方案中，所述单片机电路中包括运算并调节得到可控硅的控制触发角，再根据三相电路的相位差设置三相电压的触发控制角的单片机。上述技术方案中，所述的工作电源电路是不需要外加电压就可以在电机旋转后自我启动的独立的三相整流供电电路，该电路为所述的电机三相电压频率采集电路、稳压和反馈设定电路、单片机电路提供工作电源。上述技术方案中，所述的电机三相电压频率采集电路是采用同步变压器和比较器构成的同步采样电路，该电路用来实现测量电机电压频率的功能。上述技术方案中，所述的可控硅驱动电路采用三极管放大电路，该电路中接有防止可控硅误触发导通的去藕电容。上述技术方案中，所述工作电源电路包括依次连接的整流滤波电路和直流-直流变换电路，所述整流滤波电路的输入端接入永磁发电机的三相电压X、Y、Z，所述直流-直流变换电路输出作为工作电源的直流电压。上述技术方案中，所述稳压和反馈设定电路采用电阻分压电路。上述技术方案中，所述单片机电路采用PHILIP的高度集成、小封装低功耗的的单片机P89LPC925芯片(如附图7所示)，并利用单片机软件进行了电机三相电压的频率采集、输出电压反馈采集，PI(比例积分)闭环控制、脉冲触发控制角的运算。本专利技术的优点在于采用了单片机控制移相脉冲触发稳压装置代替了励磁式交流发电机的励磁调压装置，使发电机可以省去易损坏的励磁绕组、炭刷和滑环，从而提高了发电机的可靠性，减少维护工作，并且免去了产生转子磁场所需的励磁功率损耗和炭刷，滑环之间摩擦的机械损耗，从而提高了发电机的机械能转换为电磁能的效率；本专利技术采用了自启动方式，发电机不需要外加电压就可以输出稳定的电压，因此可以避免励磁式的电机在没有外加的直流电的情况下无法发输出电压的现象。本专利技术还具有负载特性好，电压调整快，电压的输出精度高等优点。附图说明图1是现有技术中励磁式交流发电机的电子电压调节器基本电路图；图2是本专利技术的车用永磁发电机输出稳压整流装置电路示意图；图3是本专利技术中可控硅导通角控制原理波形图；图4是本专利技术的一个实施例的工作电源电路的示意图；图5是本专利技术的一个实施例的电机相电压频率采集电路的示意图；图6是本专利技术的一个实施例的稳压和反馈设定电路的示意图；图7是本专利技术的一个实施例的单片机电路的示意图；图8是本专利技术的一个实施例的可控硅驱动电路的示意图；图9是本专利技术的一个实施例的单片机主程序流程示意图；图10是本专利技术的一个实施例的单片机中断控制流程示意图；图11是本专利技术的模块示意图。具体实施例方式由于永磁发电机的转子是采用永磁体的材料，转子的磁通φ是恒定的，根据公式(1)可知，其电机输出的相电压Ee1与相电压的频率(即转速)是成正比的，因此随着电机转速的增加，电机相电压Ee1也随着增大，为了实现永磁发电机的输出恒定直流电压的，本专利技术采用了三相半控桥式整流，其可控硅的导通顺序采用了微机控制移相触发脉模块来实现整流稳压输出的，整流稳压输出控制装置如图2所示，三个可控硅功率管为共阳极的接法，三个整流二级管的接法为共阴极接法，由于永磁发电机输出的相电压之间互差120°(2π/3)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁发电机的微机控制移相脉冲触发稳压装置，包括工作电源电路、电机三相电压频率采集电路、稳压和反馈设定电路、单片机电路和可控硅驱动电路，其特征在于：所述电机三相电压频率采集电路的输入端加载三相电机的Ｘ、Ｚ两相的线电压，输出端将方波信号提供给单片机电路中的单片机中断管脚；所述稳压和反馈设定电路的输入端接收永磁发电机中三相半控桥式整流电路输出端的电压反馈，输出端连接单片机电路中的单片机模拟信号采集管脚；所述单片机电路输出三相的触发控制角脉冲，该触发控制角脉冲提供给可控硅驱动电路的输入端；所述可控硅驱动电路的输出作为脉冲控制输出控制三相半控桥式整流电路从而获得稳压输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林进生，李隘遵，吴晓峰，
申请(专利权)人：深圳市金奇稀土电机有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]