专利名称：可连续调压的发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及国际专利分类HOlF变压器、H02J供电或配电的电路装置或系统、H02K电机、HOlP谐振器、或者H02P机电变换器的控制或调节技术领域，尤其是一种可连续调压的发电机。
背景技术：
现有技术中，移动式发电机的电压输出均为固定的220V或380V制式，且根据电流的大小来确定其发电机功率，但是，对于日益用用广泛的野外电法勘探仪器使用中，往往需要根据不同要求必须对供电电压进行及时调节，基于这种情况，目前所采用的是发电机连接变压器来调节，笨重不方便，特别是当供电功率越较大时，变压器设备要求投资和维护成本以及重量都巨大，造成工作十分不便，可见，这种依靠变压器进行电压调节的方式并不理
本巨
o在现有技术中，已有的电压调节器的作用是将发电机发出的电压稳定在一定的范围内，传统的电压调节器多是采用一个可控硅，或两个可控硅分别控制调整单相永磁发电机输出电压，稳压效果较差，特别是在高转速时，对交流分量的控制效果不能满足实际应用的需要。对于三相永磁发电机而言，需要专用的三相永磁发电机电压调节器。电压调节电路一般包含电压调节器，电压调节器通过检测信号接脚来连接至整流桥的输出端，以检测交流发电机的输出电压，并且进而得以依据所检测到的电压来控制励磁线圈的占空比以进一步调节交流发电机的输出电压。目前常见的在电压调节器的检测信号接脚会进一步搭配电阻Rl及R2的设计，以利用电阻分压的原理来检测交流发电机经整流桥所输出的输出电压。于是，电压调节器便会将检测到的检测电压Vs与内部的参考电压进行比较而做电压调整控制，也就是当该检测到的检测电压Vs比该参考电压低时，电压调节器就会控制把该励磁线圈的占空比增加；反之则把该励磁线圈的占空比减少，以达到调整电压及稳定电压的目的。改变电阻Rl及R2所产生的分压值便可以变更电压调节器所接收的检测电压Vs，进而控制变更交流发电机经整流桥所输出的输出电压；于是，通过改变检测电压Vs的值而使电压调节器可以根据交流发电机的输出电压的不同需求，例如不同的车载规格，就会有不同的电压需求；但是，由于电阻Rl及R2的改变是仅能在电压调节电路前端生产时进行改变，而另一设计则是采用可变电阻来代替原本的电阻Rl及R2。然而对后端使用而言，上述的设计方式所设计出的电压调节电路都是属于固定式电压调节电路或半固定式电压调节电路；如此一来，现有所用的电压调节电路便无法随着根据不同车况，如轻载、重载、高温、低温、怠速、超车等状况，而轻易且即时地进行输出电压的调整。于是，目前市场上进一步开发出另一电压调节电路的设计方式，就是利用特定功能集成电路(ASIC)来取代原本的电压调节器，或者是电压调节器使用单一微处理器的方式来设计。而其方法就是可以进一步通过通信协议(Communication Protocol)来接收外部的控制以改变内部的参考电压,而来达到调整输出电压的目的；但是，如果使用ASIC的设计，其需要花费很大的成本和时间来开发；而如果以单一微处理器的方式来设计的话，则微处理器一方面须控制电压调节器的稳定，另一方面要随时检测及判断外部传送过来的参考电压设定信号，于是会造成整体的稳定性会较差。对于有针对性的改进技术，从已公开的专利文献检索到相关文献较少，如中国专利申请号200810095697可调式电压调节电路及其运作方法，其中该可调式电压调节电路为反馈电路，用以调节车载的交流发电机所输出的输出电压，其包括分压电路、电压调变元件、微处理器及电压调节器。其中，分压电路接收输出电压所形成的反馈电压，并经由分压计算以产生检测电压，而电压调变元件连接分压电路。微处理器连接电压调变元件，用以接收外部设定信号来控制电压调变元件的运作，以进一步调整该检测电压。电压调节器则是连接分压电路，用以依据该检测电压来进行调节输出电压达到目标电压值。 又如中国专利申请200720140617三相永磁发电机电压调节器。在发电机的三个定子线圈上各连接一电压调整电路，所述的电压调整电路包括并联在定子线圈输出端的整流二极管和单向可控硅、并联在负载输出端的取样电路，单向可控硅的控制极连接到电压采样电路的输出端，电压采样电路的输入端连接到取样电路。中国专利申请200710172559稀土永磁发电机智能调控系统。该系统由单片机、继电器组、大功率开关器件组、伺服电机以及相关功能电路组成；系统通过接线端子与外部的稀土永磁发电机的绕组连接来收集发电机参数，并且通过继电器组和大功率开关器件组来控制输出额定电压和频率；所述系统内部通过电路连接与设置又分别设有三大功能电路组调压电路、频率调节电路以及保护电路。该发明中，稀土永磁发电机的磁场是由稀土磁钢提供的永久磁场，这种磁场不象普通电励磁发电机那样可以通过调节励磁电流的大小来调控磁场强度以保持输出电压的基本稳定。稀土永磁发电机通常是由小型内燃机带动，随着负荷的增加，原动机的转速要下降，从而使发电机输出电压和频率也跟着下降。发电机带上负载后，定子绕组里有电流通过，就会产生电枢反应，这也会使发电机输出电压下降。因此没有调控装置的稀土发电机从空载到满载，其电压、频率变化都比较大，调压率通常在±10%左右，频率变化也在6%左右，不能满足大多数用户的要求，严重影响了稀土永磁发电机的推广使用。为了降低空载电压，提高调压率，减少频率波动，也可采用配置较大马力的内燃机的办法，这样随着负荷的增加，大马力内燃机转速要下降少一些，电压和频率也就相应降得少些。同时调低发电机的额定输出，尽量使在额定输出时电压保持在额定电压。该发明的原理，受到有些发明人的关注和借鉴。虽然通过牺牲发电机效率，可以使稀土发电机组的调压率提闻到土 5 左右，频率变化在4%左右,但是这样将更进一步提闻稀土发电机组的成本，也提高了日常的运行费用，抵消了稀土发电机效率高节能的优势，更是绝大多数用户难以接受的。中国专利申请201010152670第三绕组多级粗细连续调压整流变压器，其特征是主变压器的粗调绕组W c和细调绕组W t通过有载分接开关实现多级粗细连续调压，并向串联变压器的高压绕组W 5供电；主变压器的低压绕组W 4和串联变压器的低压绕组W 6在电气上串联连接，形成变压器的二次侧。该发明一次侧、二次侧和三次侧在电气上相互隔离，容量系数是I . 5，而降压自耦电路的容量系数是I . 7 5，递降电路的容量系数是2，据称可以实现从4 8级到I 0 7级的多级粗细连续调压。总之，目前的发电机输出电压主要以变压器作为调压稳定器，只是在小范围为输出稳定电压的一个调节，因此，设计出可在大范围内可连续调整交流发电机的输出电压技术，才能弥补现有技术之不足。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种可连续调压的发电机，该发电机可在较大范围直接调节输出电压，且不再需要配合使用变压器调整电压。实现本发明的发明目的措施在于无需变压器，直接由发电机实现连续电压调节，电源与控制器连接，该控制器与发动机中的励磁线圈连接，发电机的励磁线圈部分由控制器控制，控制器通过改变发电机励磁线圈的励磁电压变化，从而改变发电机的输出电压；控制器输入12 — 100V的电压给励磁线圈，发电机连续调压范围在直流DC 100 1000V或交流AC 100 730V。本发明的优点在于，通过控制器与发动机中的励磁线圈连接，具稳定性、安全性及适用性，可以达到可即时地进行调整交流发电机的输出电压的目的；稳压效果好，控制幅度大，省略传统变压器70%部分的重量，更加便于搬迁移动；通过恒压或恒流调节控制，可实 现精准供电，满足野外电法勘探的需求，可以实现100— 1000V可调节直流输出。结构简单、操作方便、便于对现有技术改进。
图I是本发明中实现发电机电压连续可调的设计原理和连接结构示意图 图2是本发明中控制器电路中模块结构图
图3是本发明中实施例I针对直流DC12V输入后产生可调电压输出的工作步骤图 图4是实施例I中的电路图
具体实施例方式以下通过附图和实施例进一步说明。如图I所示，电源与控制器连接，该控制器与发动机中的励磁线圈连接。本发明针对普通的发电机，无需变压器，直接由发电机实现连续电压调节，电源与控制器连接，该控制器与发动机中的励磁线圈连接，发电机的励磁线圈部分由控制器控制，控制器通过改变发电机励磁线圈的励磁电压变化，从而改变发电机的输出电压；控制器输A 12—100V的电压给励磁线圈，发电机连续调压范围在直流DC 100 1000V或交流AC100 730V，其中，如整流滤波后最大可以达到1000V直流输出，满足电法勘探仪的最大1000V直流输出的要求，且省略了笨重的变压器部分，显著减轻野外工作强度。前述中，如图2所示，控制器包含直流DC输入、DC-AC转换模块、隔直升压模块、功率放大电路、升压整流和可调直流电压输出模块，DC-AC转换模块与隔直升压模块、功率放大电路、升压整流模块和输出模块依次串联连接；即直流DC输入后，经过DC-AC转换模块、隔直升压模块、功率放大电路，再进行升压整流，由输出模块输出可调电压。作为实施例I :如图3所示，电源输入直流DC12V给控制器，发电机的励磁线圈部分由控制器控制，控制器输出25V-100V可调直流电压到发电机励磁线圈，改变发电机励磁线圈的励磁电压变化，从而改变发电机的输出电压；使发电机输出相电压在100—421V之间，总电压在100— 730V之间，整流滤波后最大可以达到1000V直流输出。
如图3所示，本实施例工作流程包括直流DC12V电压经过DC-AC转换模块转为交流电压信号，通过隔直升压模块将交流电压信号放大并滤除直流成分，再经过功率放大电路和升压整流电路得到25V-100V可调直流电压输出到发电机励磁线圈，再通过改变励磁线圈的强弱来调整发电机的连续调压输出。本实施例中，如图4所示，控制器包含直流DC输入、DC-AC转换模块、隔直升压模块、功率放大电路、升压整流和可调直流电压输出模块，其中的DC-AC转换模块中采用9c3628CM0S作为处理单元，在隔直升压模块中采用二极管Dl、D2和耦合感应元件T3完成滤直升压，在功率放大、升压整流电路中采用双路三级可调耦合绕组Q3-Q8连接U2-U5整流后，由输出模块中J3、J4输出。本发明省略传统变压器70%部分的重量，更加便 于搬迁移动；通过恒压或恒流调节控制，可实现精准供电，满足野外电法勘探的需求，可以实现100— 1000V可调节直流DC输出。在以上实施例中，未及叙述的涉及实施的其他必要技术等采用现有技术，不再依次列举详述。
权利要求
1.可连续调压的发电机，其特征是无需变压器，直接由发电机实现连续电压调节，电源与控制器连接，该控制器与发动机中的励磁线圈连接，发电机的励磁线圈部分由控制器控制，控制器通过改变发电机励磁线圈的励磁电压变化，从而改变发电机的输出电压；控制器输入12 — IOOV的电压给励磁线圈，发电机连续调压范围在直流DC 100 1000V或交流AC 100 730V。
2.如权利要求I所述的可连续调压的发电机，其特征在于，控制器包含直流DC输入DC-AC转换模块、隔直升压模块、功率放大电路、升压整流和可调直流电压输出模块，即直流DC输入后，经过DC-AC转换模块、隔直升压模块、功率放大电路，再进行升压整流，由输出模块输出可调电压。
3.如权利要求I所述的可连续调压的发电机，其特征在于，电源输入直流DC12V给控制器，发电机的励磁线圈部分由控制器控制，控制器输出25V-100V可调电压到发电机励磁线圈，改变发电机励磁线圈的励磁电压变化，从而改变发电机的输出电压；使发电机输出相电压在100— 421V之间，总电压在交流100— 730V之间。
4.如权利要求I所述的可连续调压的发电机，其特征在于，控制器包含直流DC输入、DC-AC转换模块、隔直升压模块、功率放大电路、升压整流和可调直流电压输出模块，其中的DC-AC转换模块中采用9c3628CMOS作为处理单元，在隔直升压模块中采用二极管D1、D2和耦合感应元件T3完成滤直升压，在功率放大、升压整流电路中采用双路三级可调耦合绕组Q3-Q8连接U2-U5整流后，由输出模块中J3、J4输出。
全文摘要
可连续调压的发电机，无需变压器，直接由发电机实现连续电压调节，电源与控制器连接，该控制器与发动机中的励磁线圈连接，发电机的励磁线圈部分由控制器控制，控制器通过改变发电机励磁线圈的励磁电压变化，从而改变发电机的输出电压；控制器输入12—100V的电压给励磁线圈，发电机连续调压范围在直流DC100～1000V或交流AC100～730V。稳压效果好，控制幅度大，克服现有技术中仅能依靠变压器对发电机输出调压的不足，省略原设备中70%的变压器部分的重量，更加便于搬迁移动；通过恒压或恒流调节控制，可实现精准供电，满足野外电法勘探的需求，结构简单、操作方便、便于对现有技术改进。
文档编号H02P9/36GK102857168SQ20121035383
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者陈龙, 陆焕文, 周惠维, 陆海云 申请人:上海艾都能源科技有限公司