[實(shí)用新型]逆變式交流永磁發(fā)電機(jī)組

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620163948.X
• 申請日: 2006-12-31
• 公開（公告）號: CN201001068Y
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何培祥;楊仕;鮮繼凱
• 申請（專利權(quán)）人: 何培祥
• 主分類號: H02K7/18
• 分類號: H02K7/18;H02P9/14;H02P6/16
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李海華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種小型內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組，特別是由逆變控制器控制的小型永磁體交流發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)

小型內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組有傳統(tǒng)的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)組(又稱傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組)和永磁發(fā)電機(jī)組兩種。傳統(tǒng)發(fā)電動機(jī)組使用調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)電壓，使用機(jī)械式調(diào)速器穩(wěn)定油機(jī)轉(zhuǎn)速。而永磁發(fā)電機(jī)組則需要使用逆變控制器，逆變控制器實(shí)現(xiàn)交流一直流一交流的轉(zhuǎn)換，其控制過程為：先將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電整流、濾波為直流，再用脈寬調(diào)制(PWM)控制功率管將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。為穩(wěn)定電壓，逆變控制器還要檢測輸出電壓、電流，并控制汽油機(jī)節(jié)氣門開度，起到調(diào)速的作用(又稱電子調(diào)速)。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，逆變控制器上設(shè)有控制電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不但使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且由此導(dǎo)致逆變控制器在可靠性、穩(wěn)定性方面降低，同時(shí)本身的成本也大幅增加，這正是盡管永磁發(fā)電機(jī)組的尺寸、金屬材料用量都比同功率等級的傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組大大減小，而現(xiàn)在市場上應(yīng)用的主要還是傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的原因。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性和穩(wěn)定性高、生產(chǎn)成本低的逆變式交流永磁發(fā)電機(jī)組。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：逆變式交流永磁發(fā)電機(jī)組，包括內(nèi)燃機(jī)、永磁發(fā)電機(jī)和逆變控制器，所述內(nèi)燃機(jī)上設(shè)有對內(nèi)燃機(jī)調(diào)速的機(jī)械式調(diào)速器。

在逆變控制器上設(shè)有電流檢測電路，該電流檢測電路由導(dǎo)磁環(huán)、霍爾傳感器和比較電路構(gòu)成，導(dǎo)磁環(huán)套在輸出電線上，霍爾傳感器設(shè)置于導(dǎo)磁環(huán)的開口處，比較電路用于接受霍爾傳感器的輸出信號。

在逆變控制器功率管旁安裝有溫度傳感器，溫度傳感器與單片機(jī)連接。

本實(shí)用新型去掉電子調(diào)速器，使用傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組中的機(jī)械式調(diào)速器，使逆變控制器只負(fù)責(zé)交流一直流一交流的轉(zhuǎn)換，不再承擔(dān)調(diào)速的任務(wù)。該改進(jìn)一方面簡化了逆變控制器的結(jié)構(gòu)，提高了整機(jī)工作的可靠性，降低了成本；另一方面，與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組中的機(jī)械式調(diào)速器所不同，這里的機(jī)械式調(diào)速器可以設(shè)定在從低到高的任意轉(zhuǎn)速下而不會影響發(fā)電機(jī)組輸出交流電的頻率，穩(wěn)定性高。

本實(shí)用新型使用單片機(jī)按規(guī)定頻率50Hz或60Hz的正弦波輸出高頻的PWM信號和低頻的換向信號，由光耦控制四個(gè)功率管(IGBT、FET或SCR)的開關(guān)控制。功率管輸出經(jīng)電感、電容濾波后對外輸出。檢測輸出電壓，根據(jù)電壓高低對PWM信號作出相應(yīng)的調(diào)整，以穩(wěn)定輸出電壓。使用開口導(dǎo)磁環(huán)、霍爾元件檢測輸出電流，在電流過大時(shí)，停止控制信號的輸出，以關(guān)斷功率管起到過流、短路保護(hù)。

總之，本數(shù)碼發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡練、輸出電壓波形畸變率小、負(fù)載范圍寬、體積小、機(jī)組可靠性和穩(wěn)定性高、生產(chǎn)成本低。

附圖說明

圖1-本實(shí)用新型的構(gòu)成框圖；

圖2-本實(shí)用新型逆變控制器的系統(tǒng)構(gòu)成框圖(虛線框內(nèi)為逆變控制器)；

圖3-本實(shí)用新型的全橋逆變、LC濾波電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1，本實(shí)用新型的逆變式交流永磁發(fā)電機(jī)組，包括內(nèi)燃機(jī)、永磁發(fā)電機(jī)和逆變控制器，所述內(nèi)燃機(jī)上設(shè)有對內(nèi)燃機(jī)調(diào)速的機(jī)械式調(diào)速器。由于取消了電子調(diào)速器，由此簡化了逆變控制器的結(jié)構(gòu)，提高了整機(jī)工作的可靠性，降低了成本。圖2為本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的逆變器的系統(tǒng)構(gòu)成框圖。永磁發(fā)電機(jī)由油機(jī)驅(qū)動的飛輪轉(zhuǎn)子與定子(圖中未示出)構(gòu)成。定子上繞制有三相繞組和一個(gè)單相輔助小繞組。如圖1所述的那樣，油機(jī)化油器節(jié)氣門由機(jī)械式調(diào)速器控制，以穩(wěn)定油機(jī)的轉(zhuǎn)速。發(fā)電機(jī)飛輪轉(zhuǎn)子內(nèi)圈有多極永久磁鐵，三相輸出繞組輸出與油機(jī)轉(zhuǎn)動頻率乘永久磁鐵極對數(shù)的高頻率交流。高頻率交流經(jīng)整流、濾波變換為直流。圖3是由4個(gè)功率管組成全橋逆變電路、LC濾波電路原理圖。直流的正、負(fù)接到全橋逆變電路的正、負(fù)端。

根據(jù)設(shè)定頻率，單片機(jī)按正弦規(guī)律變化PWM控制信號的占空比，PWM控制信號經(jīng)光耦隔離，控制功率管1和2。單片機(jī)發(fā)出與設(shè)定輸出交流電頻率一致的控制信號，經(jīng)光耦隔離，驅(qū)動功率管3和4換向，再經(jīng)電感L1、L2、電容C低通濾波，輸出平滑的正弦交流電。

從圖上可以看出，在逆變控制器上設(shè)有電壓檢測電路和電流檢測電路，電壓檢測電路和電流檢測電路與單片機(jī)連接。

電壓檢測電路跟現(xiàn)有技術(shù)一樣，由整流、濾波、分壓構(gòu)成，得到與輸出電壓成比例的模擬信號，送給單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。如果檢測電壓高于設(shè)定值，則減小PWM信號的占空比；如果檢測電壓高于設(shè)定值，則增大PWM信號的占空比，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。