專利名稱：可連續(xù)調(diào)壓的發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及國際專利分類HOlF變壓器、H02J供電或配電的電路裝置或系統(tǒng)、H02K電機(jī)、HOlP諧振器、或者H02P機(jī)電變換器的控制或調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種可連續(xù)調(diào)壓的發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，移動式發(fā)電機(jī)的電壓輸出均為固定的220V或380V制式，且根據(jù)電流的大小來確定其發(fā)電機(jī)功率，但是，對于日益用用廣泛的野外電法勘探儀器使用中，往往需要根據(jù)不同要求必須對供電電壓進(jìn)行及時調(diào)節(jié)，基于這種情況，目前所采用的是發(fā)電機(jī)連接變壓器來調(diào)節(jié)，笨重不方便，特別是當(dāng)供電功率越較大時，變壓器設(shè)備要求投資和維護(hù)成本以及重量都巨大，造成工作十分不便，可見，這種依靠變壓器進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)的方式并不理
本巨
o在現(xiàn)有技術(shù)中，已有的電壓調(diào)節(jié)器的作用是將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器多是采用一個可控硅，或兩個可控硅分別控制調(diào)整單相永磁發(fā)電機(jī)輸出電壓，穩(wěn)壓效果較差，特別是在高轉(zhuǎn)速時，對交流分量的控制效果不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。對于三相永磁發(fā)電機(jī)而言，需要專用的三相永磁發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器。電壓調(diào)節(jié)電路一般包含電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器通過檢測信號接腳來連接至整流橋的輸出端，以檢測交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓，并且進(jìn)而得以依據(jù)所檢測到的電壓來控制勵磁線圈的占空比以進(jìn)一步調(diào)節(jié)交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓。目前常見的在電壓調(diào)節(jié)器的檢測信號接腳會進(jìn)一步搭配電阻Rl及R2的設(shè)計，以利用電阻分壓的原理來檢測交流發(fā)電機(jī)經(jīng)整流橋所輸出的輸出電壓。于是，電壓調(diào)節(jié)器便會將檢測到的檢測電壓Vs與內(nèi)部的參考電壓進(jìn)行比較而做電壓調(diào)整控制，也就是當(dāng)該檢測到的檢測電壓Vs比該參考電壓低時，電壓調(diào)節(jié)器就會控制把該勵磁線圈的占空比增加；反之則把該勵磁線圈的占空比減少，以達(dá)到調(diào)整電壓及穩(wěn)定電壓的目的。改變電阻Rl及R2所產(chǎn)生的分壓值便可以變更電壓調(diào)節(jié)器所接收的檢測電壓Vs，進(jìn)而控制變更交流發(fā)電機(jī)經(jīng)整流橋所輸出的輸出電壓；于是，通過改變檢測電壓Vs的值而使電壓調(diào)節(jié)器可以根據(jù)交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓的不同需求，例如不同的車載規(guī)格，就會有不同的電壓需求；但是，由于電阻Rl及R2的改變是僅能在電壓調(diào)節(jié)電路前端生產(chǎn)時進(jìn)行改變，而另一設(shè)計則是采用可變電阻來代替原本的電阻Rl及R2。然而對后端使用而言，上述的設(shè)計方式所設(shè)計出的電壓調(diào)節(jié)電路都是屬于固定式電壓調(diào)節(jié)電路或半固定式電壓調(diào)節(jié)電路；如此一來，現(xiàn)有所用的電壓調(diào)節(jié)電路便無法隨著根據(jù)不同車況，如輕載、重載、高溫、低溫、怠速、超車等狀況，而輕易且即時地進(jìn)行輸出電壓的調(diào)整。于是，目前市場上進(jìn)一步開發(fā)出另一電壓調(diào)節(jié)電路的設(shè)計方式，就是利用特定功能集成電路(ASIC)來取代原本的電壓調(diào)節(jié)器，或者是電壓調(diào)節(jié)器使用單一微處理器的方式來設(shè)計。而其方法就是可以進(jìn)一步通過通信協(xié)議(Communication Protocol)來接收外部的控制以改變內(nèi)部的參考電壓,而來達(dá)到調(diào)整輸出電壓的目的；但是，如果使用ASIC的設(shè)計，其需要花費(fèi)很大的成本和時間來開發(fā)；而如果以單一微處理器的方式來設(shè)計的話，則微處理器一方面須控制電壓調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定，另一方面要隨時檢測及判斷外部傳送過來的參考電壓設(shè)定信號，于是會造成整體的穩(wěn)定性會較差。對于有針對性的改進(jìn)技術(shù)，從已公開的專利文獻(xiàn)檢索到相關(guān)文獻(xiàn)較少，如中國專利申請?zhí)?00810095697可調(diào)式電壓調(diào)節(jié)電路及其運(yùn)作方法，其中該可調(diào)式電壓調(diào)節(jié)電路為反饋電路，用以調(diào)節(jié)車載的交流發(fā)電機(jī)所輸出的輸出電壓，其包括分壓電路、電壓調(diào)變元件、微處理器及電壓調(diào)節(jié)器。其中，分壓電路接收輸出電壓所形成的反饋電壓，并經(jīng)由分壓計算以產(chǎn)生檢測電壓，而電壓調(diào)變元件連接分壓電路。微處理器連接電壓調(diào)變元件，用以接收外部設(shè)定信號來控制電壓調(diào)變元件的運(yùn)作，以進(jìn)一步調(diào)整該檢測電壓。電壓調(diào)節(jié)器則是連接分壓電路，用以依據(jù)該檢測電壓來進(jìn)行調(diào)節(jié)輸出電壓達(dá)到目標(biāo)電壓值。 又如中國專利申請200720140617三相永磁發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器。在發(fā)電機(jī)的三個定子線圈上各連接一電壓調(diào)整電路，所述的電壓調(diào)整電路包括并聯(lián)在定子線圈輸出端的整流二極管和單向可控硅、并聯(lián)在負(fù)載輸出端的取樣電路，單向可控硅的控制極連接到電壓采樣電路的輸出端，電壓采樣電路的輸入端連接到取樣電路。中國專利申請200710172559稀土永磁發(fā)電機(jī)智能調(diào)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由單片機(jī)、繼電器組、大功率開關(guān)器件組、伺服電機(jī)以及相關(guān)功能電路組成；系統(tǒng)通過接線端子與外部的稀土永磁發(fā)電機(jī)的繞組連接來收集發(fā)電機(jī)參數(shù)，并且通過繼電器組和大功率開關(guān)器件組來控制輸出額定電壓和頻率；所述系統(tǒng)內(nèi)部通過電路連接與設(shè)置又分別設(shè)有三大功能電路組調(diào)壓電路、頻率調(diào)節(jié)電路以及保護(hù)電路。該發(fā)明中，稀土永磁發(fā)電機(jī)的磁場是由稀土磁鋼提供的永久磁場，這種磁場不象普通電勵磁發(fā)電機(jī)那樣可以通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小來調(diào)控磁場強(qiáng)度以保持輸出電壓的基本穩(wěn)定。稀土永磁發(fā)電機(jī)通常是由小型內(nèi)燃機(jī)帶動，隨著負(fù)荷的增加，原動機(jī)的轉(zhuǎn)速要下降，從而使發(fā)電機(jī)輸出電壓和頻率也跟著下降。發(fā)電機(jī)帶上負(fù)載后，定子繞組里有電流通過，就會產(chǎn)生電樞反應(yīng)，這也會使發(fā)電機(jī)輸出電壓下降。因此沒有調(diào)控裝置的稀土發(fā)電機(jī)從空載到滿載，其電壓、頻率變化都比較大，調(diào)壓率通常在±10%左右，頻率變化也在6%左右，不能滿足大多數(shù)用戶的要求，嚴(yán)重影響了稀土永磁發(fā)電機(jī)的推廣使用。為了降低空載電壓，提高調(diào)壓率，減少頻率波動，也可采用配置較大馬力的內(nèi)燃機(jī)的辦法，這樣隨著負(fù)荷的增加，大馬力內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速要下降少一些，電壓和頻率也就相應(yīng)降得少些。同時調(diào)低發(fā)電機(jī)的額定輸出，盡量使在額定輸出時電壓保持在額定電壓。該發(fā)明的原理，受到有些發(fā)明人的關(guān)注和借鑒。雖然通過犧牲發(fā)電機(jī)效率，可以使稀土發(fā)電機(jī)組的調(diào)壓率提聞到土 5 左右，頻率變化在4%左右,但是這樣將更進(jìn)一步提聞稀土發(fā)電機(jī)組的成本，也提高了日常的運(yùn)行費(fèi)用，抵消了稀土發(fā)電機(jī)效率高節(jié)能的優(yōu)勢，更是絕大多數(shù)用戶難以接受的。中國專利申請201010152670第三繞組多級粗細(xì)連續(xù)調(diào)壓整流變壓器，其特征是主變壓器的粗調(diào)繞組W c和細(xì)調(diào)繞組W t通過有載分接開關(guān)實(shí)現(xiàn)多級粗細(xì)連續(xù)調(diào)壓，并向串聯(lián)變壓器的高壓繞組W 5供電；主變壓器的低壓繞組W 4和串聯(lián)變壓器的低壓繞組W 6在電氣上串聯(lián)連接，形成變壓器的二次側(cè)。該發(fā)明一次側(cè)、二次側(cè)和三次側(cè)在電氣上相互隔離，容量系數(shù)是I . 5，而降壓自耦電路的容量系數(shù)是I . 7 5，遞降電路的容量系數(shù)是2，據(jù)稱可以實(shí)現(xiàn)從4 8級到I 0 7級的多級粗細(xì)連續(xù)調(diào)壓?？傊?，目前的發(fā)電機(jī)輸出電壓主要以變壓器作為調(diào)壓穩(wěn)定器，只是在小范圍為輸出穩(wěn)定電壓的一個調(diào)節(jié)，因此，設(shè)計出可在大范圍內(nèi)可連續(xù)調(diào)整交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓技術(shù)，才能彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)之不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種可連續(xù)調(diào)壓的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)可在較大范圍直接調(diào)節(jié)輸出電壓，且不再需要配合使用變壓器調(diào)整電壓。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的措施在于無需變壓器，直接由發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)電壓調(diào)節(jié)，電源與控制器連接，該控制器與發(fā)動機(jī)中的勵磁線圈連接，發(fā)電機(jī)的勵磁線圈部分由控制器控制，控制器通過改變發(fā)電機(jī)勵磁線圈的勵磁電壓變化，從而改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓；控制器輸入12 — 100V的電壓給勵磁線圈，發(fā)電機(jī)連續(xù)調(diào)壓范圍在直流DC 100 1000V或交流AC 100 730V。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過控制器與發(fā)動機(jī)中的勵磁線圈連接，具穩(wěn)定性、安全性及適用性，可以達(dá)到可即時地進(jìn)行調(diào)整交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓的目的；穩(wěn)壓效果好，控制幅度大，省略傳統(tǒng)變壓器70%部分的重量，更加便于搬遷移動；通過恒壓或恒流調(diào)節(jié)控制，可實(shí) 現(xiàn)精準(zhǔn)供電，滿足野外電法勘探的需求，可以實(shí)現(xiàn)100— 1000V可調(diào)節(jié)直流輸出。結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于對現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)。


圖I是本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)電壓連續(xù)可調(diào)的設(shè)計原理和連接結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本發(fā)明中控制器電路中模塊結(jié)構(gòu)圖
圖3是本發(fā)明中實(shí)施例I針對直流DC12V輸入后產(chǎn)生可調(diào)電壓輸出的工作步驟圖 圖4是實(shí)施例I中的電路圖
具體實(shí)施例方式以下通過附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明。如圖I所示，電源與控制器連接，該控制器與發(fā)動機(jī)中的勵磁線圈連接。本發(fā)明針對普通的發(fā)電機(jī)，無需變壓器，直接由發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)電壓調(diào)節(jié)，電源與控制器連接，該控制器與發(fā)動機(jī)中的勵磁線圈連接，發(fā)電機(jī)的勵磁線圈部分由控制器控制，控制器通過改變發(fā)電機(jī)勵磁線圈的勵磁電壓變化，從而改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓；控制器輸A 12—100V的電壓給勵磁線圈，發(fā)電機(jī)連續(xù)調(diào)壓范圍在直流DC 100 1000V或交流AC100 730V，其中，如整流濾波后最大可以達(dá)到1000V直流輸出，滿足電法勘探儀的最大1000V直流輸出的要求，且省略了笨重的變壓器部分，顯著減輕野外工作強(qiáng)度。前述中，如圖2所示，控制器包含直流DC輸入、DC-AC轉(zhuǎn)換模塊、隔直升壓模塊、功率放大電路、升壓整流和可調(diào)直流電壓輸出模塊，DC-AC轉(zhuǎn)換模塊與隔直升壓模塊、功率放大電路、升壓整流模塊和輸出模塊依次串聯(lián)連接；即直流DC輸入后，經(jīng)過DC-AC轉(zhuǎn)換模塊、隔直升壓模塊、功率放大電路，再進(jìn)行升壓整流，由輸出模塊輸出可調(diào)電壓。作為實(shí)施例I :如圖3所示，電源輸入直流DC12V給控制器，發(fā)電機(jī)的勵磁線圈部分由控制器控制，控制器輸出25V-100V可調(diào)直流電壓到發(fā)電機(jī)勵磁線圈，改變發(fā)電機(jī)勵磁線圈的勵磁電壓變化，從而改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓；使發(fā)電機(jī)輸出相電壓在100—421V之間，總電壓在100— 730V之間，整流濾波后最大可以達(dá)到1000V直流輸出。
如圖3所示，本實(shí)施例工作流程包括直流DC12V電壓經(jīng)過DC-AC轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)為交流電壓信號，通過隔直升壓模塊將交流電壓信號放大并濾除直流成分，再經(jīng)過功率放大電路和升壓整流電路得到25V-100V可調(diào)直流電壓輸出到發(fā)電機(jī)勵磁線圈，再通過改變勵磁線圈的強(qiáng)弱來調(diào)整發(fā)電機(jī)的連續(xù)調(diào)壓輸出。本實(shí)施例中，如圖4所示，控制器包含直流DC輸入、DC-AC轉(zhuǎn)換模塊、隔直升壓模塊、功率放大電路、升壓整流和可調(diào)直流電壓輸出模塊，其中的DC-AC轉(zhuǎn)換模塊中采用9c3628CM0S作為處理單元，在隔直升壓模塊中采用二極管Dl、D2和耦合感應(yīng)元件T3完成濾直升壓，在功率放大、升壓整流電路中采用雙路三級可調(diào)耦合繞組Q3-Q8連接U2-U5整流后，由輸出模塊中J3、J4輸出。本發(fā)明省略傳統(tǒng)變壓器70%部分的重量，更加便 于搬遷移動；通過恒壓或恒流調(diào)節(jié)控制，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供電，滿足野外電法勘探的需求，可以實(shí)現(xiàn)100— 1000V可調(diào)節(jié)直流DC輸出。在以上實(shí)施例中，未及敘述的涉及實(shí)施的其他必要技術(shù)等采用現(xiàn)有技術(shù)，不再依次列舉詳述。
權(quán)利要求
1.可連續(xù)調(diào)壓的發(fā)電機(jī)，其特征是無需變壓器，直接由發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)電壓調(diào)節(jié)，電源與控制器連接，該控制器與發(fā)動機(jī)中的勵磁線圈連接，發(fā)電機(jī)的勵磁線圈部分由控制器控制，控制器通過改變發(fā)電機(jī)勵磁線圈的勵磁電壓變化，從而改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓；控制器輸入12 — IOOV的電壓給勵磁線圈，發(fā)電機(jī)連續(xù)調(diào)壓范圍在直流DC 100 1000V或交流AC 100 730V。
2.如權(quán)利要求I所述的可連續(xù)調(diào)壓的發(fā)電機(jī)，其特征在于，控制器包含直流DC輸入DC-AC轉(zhuǎn)換模塊、隔直升壓模塊、功率放大電路、升壓整流和可調(diào)直流電壓輸出模塊，即直流DC輸入后，經(jīng)過DC-AC轉(zhuǎn)換模塊、隔直升壓模塊、功率放大電路，再進(jìn)行升壓整流，由輸出模塊輸出可調(diào)電壓。
3.如權(quán)利要求I所述的可連續(xù)調(diào)壓的發(fā)電機(jī)，其特征在于，電源輸入直流DC12V給控制器，發(fā)電機(jī)的勵磁線圈部分由控制器控制，控制器輸出25V-100V可調(diào)電壓到發(fā)電機(jī)勵磁線圈，改變發(fā)電機(jī)勵磁線圈的勵磁電壓變化，從而改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓；使發(fā)電機(jī)輸出相電壓在100— 421V之間，總電壓在交流100— 730V之間。
4.如權(quán)利要求I所述的可連續(xù)調(diào)壓的發(fā)電機(jī)，其特征在于，控制器包含直流DC輸入、DC-AC轉(zhuǎn)換模塊、隔直升壓模塊、功率放大電路、升壓整流和可調(diào)直流電壓輸出模塊，其中的DC-AC轉(zhuǎn)換模塊中采用9c3628CMOS作為處理單元，在隔直升壓模塊中采用二極管D1、D2和耦合感應(yīng)元件T3完成濾直升壓，在功率放大、升壓整流電路中采用雙路三級可調(diào)耦合繞組Q3-Q8連接U2-U5整流后，由輸出模塊中J3、J4輸出。
全文摘要
可連續(xù)調(diào)壓的發(fā)電機(jī)，無需變壓器，直接由發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)電壓調(diào)節(jié)，電源與控制器連接，該控制器與發(fā)動機(jī)中的勵磁線圈連接，發(fā)電機(jī)的勵磁線圈部分由控制器控制，控制器通過改變發(fā)電機(jī)勵磁線圈的勵磁電壓變化，從而改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓；控制器輸入12—100V的電壓給勵磁線圈，發(fā)電機(jī)連續(xù)調(diào)壓范圍在直流DC100～1000V或交流AC100～730V。穩(wěn)壓效果好，控制幅度大，克服現(xiàn)有技術(shù)中僅能依靠變壓器對發(fā)電機(jī)輸出調(diào)壓的不足，省略原設(shè)備中70%的變壓器部分的重量，更加便于搬遷移動；通過恒壓或恒流調(diào)節(jié)控制，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供電，滿足野外電法勘探的需求，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于對現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)。
文檔編號H02P9/36GK102857168SQ20121035383
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者陳龍, 陸煥文, 周惠維, 陸海云 申請人:上海艾都能源科技有限公司