专利名称：永磁发电机脉冲移相触发式电压调节器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种永磁发电机电压调节器中可控硅的脉冲移相触发技术。
背景技术：
目前，与三相交流永磁发电机配接的电压调节器，均采用“三相可控硅共阳半控桥整流电路”来控制永磁发电机的输出直流电压，此技术方案在1995年11月15日公开的公告号CN2212850专利“汽车交流永磁发电机电压调节器”中已阐明，其典型代表电路如附图 1，产品早已上市。其工作原理简述如下当A-C 二点间电压低于输出电压的额定值时，由于稳压管DW的阻挡作用，三极管Tl，T2截止，电阻R3对三极管T3提供基极电流，T3进入饱和状态，A点通过电阻R4，T3与B点相连，至于B点再通过二极管Dl或D2或D3对可控硅 Ql或Q2或Q3进行触发，有很大的随机性，只有阴极相对A点电位最低的某只可控硅管，且阴极与A点间电位差值在R4上能形成大于可控硅管触发电流值时，该可控硅触发，发电机定子线圈与输出电路连接；反之，Tl，T2饱和，T3截止，三只可控硅管均关断，电路无输出。该技术方案存在着不足，其缺点一图1中，采样控制电路中的三只三极管T1，T2， Τ3反复工作在“通-断”的开关状态，三只可控硅Q1，Q2，Q3的触发导通几率是随机的，触发导通角度也是随机的。可控硅管导通周期内，将发电机定子线圈上的高电动势(发电机高速空载时约80V)与负载电路(国标规定为14. 5V)不加控制地直接连通，流经发电机-调节器_负载的大电流在各种内阻上产生很大的热损耗；可控硅管全部关断时，负载电路又得不到电能供应，设备处于“闲置”状态，经测试，在发电机高速状态下，对电瓶负载充电，关断时间约是导通时间的几十倍；三只可控硅管的“通_断”周期受电容Cl，电阻Rl，R2所组成的充放电电路时间常数影响，约为30ms，比50赫兹市电全波整流后的IOms周期还长，输出电压的纹波严重。低劣的供电质量，致使有丰富稀土资源的我国，具有高效节能之称的永磁发电机却不能得到普及推广。缺点二图1电路，不适用于纯电阻的负载电路，例如照明灯泡负载，这类负载要求对输出电压的峰值和有效值都应进行采样控制，但图1的采样电路采取的对象是平均电压，电路只能工作在“通-断”状态，能调节的只是通断的时间比例，而不能调节输出电压的峰值和有效值。在发电机运转速度稍高时，输出的高电压大功率，极易烧毁负载。这样的采样导通技术方案，使永磁发电机不配带电瓶便不能对单独照明灯泡类的纯电阻负载供电， “永磁发电机不用电瓶可以发电，，的优点，至今未付诸商用，由于重量或成本原因不配置电瓶的便携车辆、内燃机和农机具，不能使用廉价的永磁发电机。缺点三图1中，对可控硅管的触发是直流触发技术方案，与车辆配接的永磁发电机转速变化近10倍，发电机定子线圈输出的空载电压峰值约在8-80V间变化，图1中触发电流的大小约等于发电机输出电压峰值在电阻R4上产生的电流当R4取值偏大，发电机在低速状况下，由于触发电流小不能触发可控硅管，电路便不能对外供电，影响了电路的低压供电特性；而R4取值偏小，发电机在高速状况下，R4上产生的相比低速状况下约10倍的电流和100倍的功耗，除了能耗太大外，还对电阻R4本身和可控硅管的控制极造成安全隐患。发明内容
为了克服上述电路的不足，本实用新型提供一种脉冲移相触发的技术方案，能有效解决现有技术对电压调节器中可控硅管触发的缺点。本实用新型解决以上问题的技术方案是保留现有技术中“三相可控硅共阳半控桥整流电路”的功率电路部分，对采样控制触发电路重新设计，使用脉冲触发电路，移相电路、调压控制电路和复合采样电路。其中脉冲触发电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C3、稳压管DW2、三极管 T3、三极管T4，移相电路包括三极管T2、二极管D2和电阻R5，调压控制电路包括三极管T1、 电阻R4、电容C2和稳压管DWl，复合采样电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管Dl和电容Cl。对于不同输出相数的永磁发电机，上述电路的使用组数不同。用于单相永磁发电机时包括有二组脉冲触发电路、二组移相电路、一组调压控制电路和一组复合采样电路，如附图3所示。用于三相永磁发电机时包括有三组脉冲触发电路、三组移相电路、一组调压控制电路和一组复合采样电路，如附图2所示。具体技术方案是对三只可控硅管分别设立独立的脉冲移相触发电路，当某可控硅阳极相对其阴极电位由零电位升高转成正电位时，与其相对应的触发电路自动启动，通过一个电阻对一个电容器充电，充电的速度受控于采样控制电路，当电容器上的电压充到一定值时，或称向后移动到一定相位时，电路动作，电容器上所充电量产生一个电脉冲，去触发可控硅，使其导通，发电机定子线圈向输出电路送出电能，直到可控硅管阳极电压过零时关断或因下一只可控硅管导通而被强迫关断为止，这样，就实施了每只可控硅管在阳极正半周时都能得到相同的脉冲移相触发。在永磁发电机发出的交流电的每个周期内，三只可控硅管轮流均衡地触发导通一次，对外电路供电电流相对平缓，电流在永磁发电机线圈内阻和电压调节器功率元件上造成的热损耗明显降低，输出电源中的纹波系数大为减小。 在永磁发电机转速增加，定子线圈输出电压随之增高时，移相角度自动增大，移相触发的相位处于发电机线圈电势下降的斜坡部分，输出电源中的电压峰值得到抑制，和负载需要的额定电压匹配较好；在永磁发电机极低速运转，定子线圈输出电压低于额定值时，使用脉冲触发技术仍可对可控硅管进行全波触发，使永磁发电机在极低速运转时还能对外输出一定电压。脉冲触发使用的能量很小，且与发电机转速无关，电压调节器自身能耗下降到原能耗的几分之一，不但节能，元件还可进一步小型化，使电压调节器的生产成本降低而可靠性得到了提高。本技术方案中设计的输出电压复合采样电路，由电压峰值采样电路和电压有效值采样电路组成，使永磁发电机既可对电瓶充电，亦可对不配接电瓶的灯泡类电阻负载直接供电。本实用新型的特征是采用了脉冲触发技术、移相技术、调压控制技术和复合采样技术，使永磁发电机和电压调节器所组成的系统，高速、低速的供电性能及电源质量大为改善，能耗降低，可靠性提高，能承载电瓶充电或单独灯泡照明等各类负荷。
图1是背景技术所使用的典型电路原理图。[0013]图2是本实用新型用于三相永磁发电机电路原理图。图3是本实用新型用于单相永磁发电机电路原理图。
具体实施方式
本实用新型技术方案的工艺实施较为简便，以三相永磁发电机用电压调节器为例，现有技术中的功率电子元件无需更换改变，如图2中的可控硅管Q1，Q2，Q3，整流二极管 D3，D4，D5，和与其配接的散热装置。计算选用二极管D2，电阻R5，R6，R7，R8，电容器C3，三极管T2，T3，T4，稳压管DW2等10只小功率电子元件为一组，组成 脉冲移相触发单元电路。 配接三相永磁发电机时，全电路需用三组单元电路；配接单相永磁发电机时，全电路需用二组单元电路。计算选用电阻Rl，R2，R3，R4，电容器Cl，C2，二极管Dl，稳压管DWl，三极管Tl 等9只小功率元件，组成复合采样调节电路。调整R4，R5，R6，的参数，来确定T1，T2在放大状态下的工作点；调整R6，R7，R8，的参数，保证低速时的输出电压；调整R3的参数，控制输出电压峰值，调整R2的参数，控制输出电压有效值；调整Rl的参数，控制输出功率。脉冲触发电路能耗小，含采样控制、移相触发全部电路可集中安装在单面印刷电路板上，所有元件可以选用贴片式。以配接三相永磁发电机为例，本实用新型技术方案计用电子元件39只，因均是功耗小于1/8瓦的小功率元件，按目前市场价测算，元件成本约1. 19 元，比现有技术方案的元件成本(约1.87元)要低得多。综上，本实用新型技术方案在工艺技术上和经济成本上均是可行的。
权利要求1.一种永磁发电机脉冲移相触发式电压调节器，其特征在于所述电压调节器包括脉冲触发电路、移相电路、调压控制电路和复合采样电路，脉冲触发电路包括电阻R6、电阻 R7、电阻R8、电容C3、稳压管DW2、三极管T3和三极管T4，移相电路包括三极管T2、二极管 D2和电阻R5，调压控制电路包括三极管Tl、电阻R4、电容C2和稳压管DWl，复合采样电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管Dl和电容Cl。
2.根据权利要求1所述的永磁发电机脉冲移相触发式电压调节器，其特征在于所述电压调节器用于单相永磁发电机时包括有二组脉冲触发电路、二组移相电路、一组调压控制电路和一组复合采样电路，用于三相永磁发电机时包括有三组脉冲触发电路、三组移相电路、一组调压控制电路和一组复合采样电路。
专利摘要本实用新型提供一种永磁发电机脉冲移相触发式电压调节器，涉及永磁发电机电压调节器中可控硅的脉冲移相触发技术。其特征在于所述电压调节器包括脉冲触发电路、移相电路、调压控制电路和复合采样电路，脉冲触发电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C3、稳压管DW2、三极管T3和三极管T4，移相电路包括三极管T2、二极管D2和电阻R5，调压控制电路包括三极管T1、电阻R4、电容C2和稳压管DW1，复合采样电路包括电阻R1、电阻D2、电阻R3、二极管D1和电容C1。使永磁发电机和电压调节器所组成的系统，高速、低速的供电性能及电源质量大为改善，能耗降低，可靠性提高，能承载电瓶充电或单独灯泡照明等各类负荷。适用于三相或单相交流永磁发电机。
文档编号H02P9/48GK202068372SQ201120047540
公开日2011年12月7日 申请日期2011年2月20日 优先权日2011年2月20日
发明者程德明 申请人:程德明