專利名稱：雙環(huán)路勵磁電流直控式車用發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
汽車應(yīng)用電子技術(shù)背景技術(shù) 汽車發(fā)電機(jī)輸出電壓調(diào)節(jié)裝置通常采用利用發(fā)電機(jī)輸出電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的誤差信號直接控制發(fā)電機(jī)勵磁回路供電的開關(guān)狀態(tài)。這種控制方式下發(fā)電機(jī)的輸出電壓紋波、動態(tài)響應(yīng)速度、輸出電壓的負(fù)載效應(yīng)和輸出電壓的轉(zhuǎn)速效應(yīng)均受到輸出電壓相對于勵磁電流的滯后效應(yīng)的影響。部分產(chǎn)品在勵磁回路有保護(hù)取樣電阻以避免勵磁電流的過流，對勵磁線圈故障起保護(hù)作用，保護(hù)取樣電阻對環(huán)路穩(wěn)態(tài)控制特性沒有影響。

發(fā)明內(nèi)容
本裝置設(shè)計(jì)同時對發(fā)電機(jī)的輸出電壓和發(fā)電機(jī)勵磁電流進(jìn)行采樣，用輸出電壓的采樣值與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后產(chǎn)生的誤差電壓信號與三角波信號合成后產(chǎn)生勵磁電流的基準(zhǔn)信號，將勵磁電流的采樣值與勵磁電流基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，比較的結(jié)果形成脈寬調(diào)制信號用于驅(qū)動勵磁供電回路的開關(guān)。這種控制方式可降低車用發(fā)電機(jī)輸出電壓紋波，消除負(fù)載變化和轉(zhuǎn)速變化對發(fā)電機(jī)輸出電壓的影響。


點(diǎn)劃線框外為車用發(fā)電機(jī)及負(fù)載、電池原理圖，23為蓄電池，24為車上負(fù)載，25為發(fā)電機(jī)輸出繞組，26為輸出整流器，27為發(fā)電機(jī)勵磁供電整流器，28為發(fā)電機(jī)勵磁繞組。點(diǎn)劃線框內(nèi)為本發(fā)明所指的車用發(fā)電機(jī)輸出電壓調(diào)節(jié)裝置。1、2為分壓采樣電阻，電阻3、電容4為低通濾波元件；電阻5、穩(wěn)壓二極管6、電阻7及三極管8構(gòu)成簡單線性穩(wěn)壓器，電容10、電阻11為比例積分網(wǎng)絡(luò)，電阻12、穩(wěn)壓管13構(gòu)成電壓基準(zhǔn)，14、19為比較器，16為鋸齒波發(fā)生器，電阻15、電阻17起信號合成作用；18為限幅穩(wěn)壓管；20為勵磁回路開關(guān)器件電阻21為勵磁電流采樣器件；二極管22為續(xù)流二極管。
具體實(shí)施例方式
本裝置采用電壓環(huán)路和電流環(huán)路雙環(huán)復(fù)合控制，電壓環(huán)路為輸出電壓經(jīng)電阻1、2分壓采樣，然后經(jīng)電阻3、電容4對采樣電壓進(jìn)行低通濾波；采樣信號送至比較器14與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，其誤差信號與三角波合成以后與勵磁電路再度經(jīng)比較器19比較，輸出定頻脈寬調(diào)制信號驅(qū)動功率管20，達(dá)到控制勵磁電流以穩(wěn)定輸出電壓的目的。電流環(huán)路包含于電壓環(huán)路之內(nèi)，勵磁電流取樣電阻21、比較器19、功率開關(guān)20構(gòu)成閉環(huán)，每一工作周期內(nèi)勵磁電流的峰值都受到前級電路輸出給定值的限制；另外由于比較器19的輸入幅值受穩(wěn)壓管18的限制，由此限制了勵磁電流的最大值，從而此部分電路可以容許勵磁線圈的持續(xù)短路或其它形式的故障，對本裝置起到保護(hù)作用。電壓環(huán)路的基準(zhǔn)電壓由電阻12、穩(wěn)壓管13構(gòu)成。本裝置內(nèi)集成電路的工作電源由電阻5、穩(wěn)壓二極管6及三極管8構(gòu)成的線性穩(wěn)壓電源提供，電阻7用于降低三極管8的功耗，電容9用于對三極管8輸出電壓的高頻濾波。電容10和電阻11構(gòu)成比較器14的PID網(wǎng)絡(luò)。16為固定頻率三角波發(fā)生器，可由專用集成電路或者普通運(yùn)算放大器或者放構(gòu)建而成。比較器14的輸出信號與三角波發(fā)生器16的輸出信號經(jīng)電阻15、17合成并經(jīng)穩(wěn)壓管18限幅后作為勵磁電流幅值比較器19的基準(zhǔn)。二極管22構(gòu)成勵磁回路在開關(guān)20關(guān)斷期間的續(xù)流二極管。本裝置中，基準(zhǔn)元件13使用溫度系數(shù)小于40ppm的種類。功率開關(guān)元件使用普通功率三極管或者普通功率場效應(yīng)管。續(xù)流二極管采用快恢復(fù)品種以降低電路損耗。
虛線框內(nèi)的電路，包括基準(zhǔn)元件12、13，比較器14、19，三角波發(fā)生電路16，信號合成限幅網(wǎng)絡(luò)15、17、18，可以使用普通集成運(yùn)算放大器或者普通電壓比較集成電路制成模塊實(shí)現(xiàn)多個單元電路的功能，或者通用PWM集成電路全部或者部分實(shí)現(xiàn)各單元電路的功能。本裝置使用500hz到2Khz之間的某一固定調(diào)制頻率，工作頻率由三角波發(fā)生器16來決定。實(shí)測發(fā)電機(jī)在環(huán)境溫度0到90度時，在輸出電流為發(fā)電機(jī)額定輸出電流的10％到100％的變化情況下，輸出電壓漂移為0.5％～0.6％，電壓紋波為0.3％～0.5％。
權(quán)利要求
發(fā)明名稱雙環(huán)路勵磁電流直控式車用發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器本發(fā)明專門針對車用發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器，技術(shù)特征為根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出電壓取樣值與基準(zhǔn)電壓設(shè)定值進(jìn)行比較的誤差信號來設(shè)定勵磁電流基準(zhǔn)值，將勵磁電流基準(zhǔn)設(shè)定值與發(fā)電機(jī)勵磁電流采樣值與進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對勵磁供電回路進(jìn)行固定頻率開關(guān)控制，從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)輸出電壓閉環(huán)控制和勵磁電流閉環(huán)控制的雙環(huán)復(fù)合控制技術(shù)。申請人要求如下3項(xiàng)權(quán)利1，用集成運(yùn)算放大器或集成電壓比較器構(gòu)建的電流控制比較器(19)、勵磁功率開關(guān)管(20)、勵磁電流取樣電阻(21)組合實(shí)現(xiàn)車用發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的勵磁電流閉環(huán)固定頻率開關(guān)控制。
2，利用厚膜技術(shù)或集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)將電流比較器(19)、勵磁功率開關(guān)(20)勵磁電流取樣電阻(21)全部或部分組合制成集成模塊實(shí)現(xiàn)車用發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的勵磁電流閉環(huán)固定頻率開關(guān)控制。
3，利用現(xiàn)有特定功能的集成電路將電流控制比較器(19)、勵磁功率開關(guān)管(20)、勵磁電流取樣電阻(21)組合實(shí)現(xiàn)車用發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器的勵磁電流閉環(huán)固定頻率開關(guān)控制。
全文摘要
雙環(huán)路勵磁電流直控式車用發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器，本裝置設(shè)計(jì)為同時對發(fā)電機(jī)的輸出電壓和發(fā)電機(jī)勵磁電流進(jìn)行采樣，用輸出電壓的采樣值與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后產(chǎn)生的誤差電壓信號與固定頻率三角波信號合成后產(chǎn)生勵磁電流的基準(zhǔn)信號，將勵磁電流的采樣值與勵磁電流基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，比較的結(jié)果形成脈寬調(diào)制信號用于驅(qū)動勵磁供電回路的開關(guān)。這種控制方式實(shí)現(xiàn)了車用發(fā)電機(jī)輸出電壓的閉環(huán)控制與勵磁電流閉環(huán)控制的復(fù)合調(diào)節(jié)裝置，降低車用發(fā)電機(jī)輸出電壓紋波，消除負(fù)載變化和轉(zhuǎn)速變化對發(fā)電機(jī)輸出電壓的影響；電流閉環(huán)控制技術(shù)同時實(shí)現(xiàn)了對發(fā)電機(jī)勵磁回路故障的快速保護(hù)。
文檔編號H02P9/30GK1417938SQ02153080
公開日2003年5月14日 申請日期2002年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月10日
發(fā)明者王運(yùn)國 申請人:王運(yùn)國