[實用新型]機車電壓調整器

無效

• 申請號: 92220171.4
• 申請日: 1992-08-28
• 公開（公告）號: CN2137050Y
• 公開（公告）日: 1993-06-23
• 發明（設計）人: 陳正威;張列平;王小明
• 申請（專利權）人: 鐵道部資陽內燃機車工廠專用設備制造廠
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30
• 代理公司: 四川省專利服務中心
• 代理人: 郭肖凌

本實用新型涉及一種機車電壓調整器。

電壓調整器是機車的關鍵部件之一，其質量狀況關系到機車主電壓的質量，關系到機車蓄電池、儀表、各類照明燈等的使用壽命，也關系到機車的安全運行。

目前，國內機車普遍使用的電壓調整器基本上均采用可控硅定寬調頻式斬波電路。所謂定寬，即是發電機勵磁繞組的導通時間寬度為一恒定值7ms。隨著發電機的轉速變化，電壓調整器對電機勵磁繞組的關斷時間進行調節，不斷改變開關頻率，使發電機保持一定的輸出值，轉速越低，關斷時間越短；轉速越高，關斷時間越長。此種機車電壓調整器存在的缺點是：

①、轉速／電壓調整范圍窄。當發電機轉速為1100轉／秒時，輸出電壓為下偏值108伏，低于標準輸出電壓110伏，而實際勵磁導通時間需要27ms，顯然，只導通7ms是造成發電電壓不足的根本原因。然而，當發電機轉速為3400轉／秒時，7ms的導通時間已使發電機輸出電壓達112伏，超出標準輸出電壓2伏。

②、調壓精度差。在發電機低轉速時，輸出下差值大，反之，高速運轉時輸出上差值大，整個電路采用分立元件，參數離數性大，調試繁瑣，顧此失彼，線路無溫度補償措施，元器件漂移性增大。因此，用不變的7ms為運行機制來控制發電機這樣寬的轉速范圍難以達到高精度的輸出電壓。

鑒于現有機車電壓調整器存在的缺點，本實用新型的任務是設計一種電壓調整范圍寬、精度高、電路簡化、便于生產和調試的新型機車電壓調整器。

本實用新型通過以下具體措施完成了上述任務：它由光電隔離限流取樣電路、電壓取樣電路、PWM脈寬調制電路，MOSFET開關電路、勵磁過流保護電路和穩壓電源構成，電壓取樣電路將輸出電壓取樣信號送入PWM脈寬調制電路；PWM脈寬調制電路根據電機運轉速度調整勵磁電流，其輸出端控制MOSFET開關電路的通斷時間，發電機勵磁電流信號送入勵磁過流保護電路，該電路輸出信號送至PWM脈寬調制電路，由PWM脈寬調制電路控制MOSFET開關電路通斷。

當機車發電機轉速較低時，輸出電壓Vo下降，PWM電路的誤差輸入電壓下降，PWM電路開通脈寬展寬，MOSFET開關電路開通，勵磁電流上升，輸出電壓Vo上升；

當Vo上升時，PWM電路誤差輸入電壓上升，PWM電路開通脈沖壓窄，MOSFET開關電路關斷，勵磁電流下降，Vo下降，如此循環，達到自動跟蹤控制機車電機輸出電壓穩定的目的。

同理，對于電壓調整器回路電流的限流及勵磁限流過程與穩壓過程相仿，取樣電路將取樣信號送入PWM，控制MOSFET開關通斷，達到控制負載設定電流和勵磁設定電流的目的。

圖1為電原理圖

下面結合附圖詳細說明本實用新型。

R1、R2、R3、BG2、D1、C1、C2、C3組成串聯式穩壓電路向系統提供14.5V的電源，BG2為調整管，采用DK55，IC＝6A，Vce＝450V，回路電流I₁＜200mA；W1、R20、D7、D8、C5和IC1構成光電隔離、限流取樣電路，對發電機內阻RF兩端進行檢測。當電流達到200A時，V_Rf＝200·RF＝1.2V，RF＝0.006Ω，此時，光電耦合集成電路IC1輸入端導通，4.5腳導通，Vcc（＋13V）經R14、D12將IC2的6腳誤差放大器輸入端電位升高，IC25腳發出低電平，關斷勵磁電流，這樣，將發電機電壓下拉4V左右，使輸出電流下降，達到限流目的。

脈寬調制電路由集成電路IC2擔任。IC2為二次集成模塊PWM，它將集成電路與微型電子器件組裝為一體，用來完成某一特殊功能，為當代整機設計大量采用。該PWM模塊由基準電壓、比較放大、施密特觸發器和振蕩器構成，該集成塊大大簡化了電路設計，其制造工藝先進、性能可靠、體積小、重量輕、簡化了調試，有效地防止技術失密和被仿造，便于安裝和維修。

BG1、D5、D6、C4、R4組成MOSFET開關電路。BG1為發電機勵磁開關管，是關鍵器件之一，采用MOSFET高速功率管，它具有開關速度快，無二次擊穿，安全工作區寬、開關損耗極小，可靠性高的優點。C4、R4為吸收回路，在BG1關斷時吸收勵磁伐圈的反向釋放電壓，使脈沖峰峰值低于150V。D5為阻尼二極管，D6為勵磁伐圈的續流二極管。