Ad變流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]用于數(shù)碼變頻永磁發(fā)電機(jī)或用于輸出直流低壓永磁發(fā)電機(jī)的AD變流器，在2014年《國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品計(jì)劃支持領(lǐng)域》中，屬于電子核心基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的新型元器件技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]—、數(shù)碼變頻永磁發(fā)電機(jī)，是近年發(fā)展起來(lái)的綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的高科技智能產(chǎn)品。其內(nèi)部采用永磁中頻發(fā)電機(jī)、可控調(diào)壓整流和交流逆變的電力電子技術(shù)，有發(fā)電效率高、體積重量小、價(jià)格低廉、波形失真小、與原動(dòng)機(jī)配接簡(jiǎn)易等諸多優(yōu)點(diǎn)。已取代需勵(lì)磁繞組、勵(lì)磁電源、電刷和滑環(huán)裝置，體積重量大、金屬耗材多的傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)。目前，這類發(fā)電機(jī)的輸出功率為5千瓦及以下，市場(chǎng)年需求量超過(guò)千萬(wàn)臺(tái)，成為包括發(fā)達(dá)國(guó)家在內(nèi)的市場(chǎng)熱銷
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[0003]數(shù)碼變頻永磁發(fā)電機(jī)，其內(nèi)部按功能可分為三部分:第一部分為三相交流永磁發(fā)電機(jī)，其功能是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能高效地轉(zhuǎn)換成三相中頻交流電能。第二部分為可控調(diào)壓整流部分，其功能是將三相交流永磁發(fā)電機(jī)輸送來(lái)的不同頻率、不同峰值電壓的交流電壓變換為直流電壓，并將輸出的直流電壓控制在額定值。第三部分為交流逆變部分，其功能是將可控調(diào)壓整流部分輸送來(lái)的直流電壓逆變?yōu)轭l率和有效值滿足客戶所需的單相正弦波交流電。
[0004]目前，數(shù)碼變頻永磁發(fā)電機(jī)的第一部分、第三部分的技術(shù)已趨于成熟，第二部分技術(shù)尚未完善。市場(chǎng)調(diào)研表明，我國(guó)目前數(shù)碼變頻永磁發(fā)電機(jī)第二部分的可控調(diào)壓整流產(chǎn)品，普遍使用有以下傳統(tǒng)的技術(shù)方案:
[0005]采用三相共陰可控硅橋式整流電路為功率部件，與輸出電壓控制電路共同組成可控調(diào)壓整流電路。當(dāng)電路輸出的直流電壓低于輸出額定值時(shí)，可控硅處于全開(kāi)通狀態(tài)，將三相交流永磁發(fā)電機(jī)輸出的交流電壓經(jīng)三相整流后直接向后級(jí)輸送；當(dāng)電路輸出的直流電壓高于輸出額定值時(shí)，可控硅處于全關(guān)斷狀態(tài)，切斷三相交流永磁發(fā)電機(jī)的能量向后級(jí)輸送。由于調(diào)壓需要，電路反復(fù)工作在高速通斷狀態(tài)，輸出的是脈動(dòng)式直流電壓。該方案優(yōu)點(diǎn)是成本較低、工藝技術(shù)簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是，必須另備一組低壓直流電源，去觸發(fā)三只可控硅的通或斷。這就需在三相交流永磁發(fā)電機(jī)的定子線圈中另設(shè)置一組低壓繞組，來(lái)產(chǎn)生這組低壓直流電源，占用了發(fā)電機(jī)功率繞組的空間；也可以另設(shè)立一組“反激型高頻斬波轉(zhuǎn)換電路”，將三相交流永磁發(fā)電機(jī)輸出的交流電轉(zhuǎn)換為5V左右的直流電源，供控制觸發(fā)用。由于設(shè)置一組低壓直流電源引起了結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)壓觸發(fā)控制部件與功率部件只能分置二處，難以做成小型一體化，部件之間引線繁多，故障率及制造成本相對(duì)較高。又由于用一組觸發(fā)信號(hào)同時(shí)觸發(fā)三只可控硅的通或斷，其功率部件只能采用“共陰式”可控硅橋式整流電路。該方案的電路原理方框圖如本說(shuō)明書(shū)附圖1所示。
[0006]二、由于永磁發(fā)電機(jī)的高耗、節(jié)能、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)，輸出直流低壓永磁發(fā)電機(jī)，大量地用于生產(chǎn)和生活中。有的附屬在汽、柴油動(dòng)機(jī)上，供蓄電池充電用于原動(dòng)機(jī)的啟動(dòng);有的安裝于車、船等移動(dòng)設(shè)備上，或在礦井、邊疆、荒野地區(qū)配以蓄電池作為主電源，所以這類永磁發(fā)電機(jī)要求輸出的是直流低電壓(12?36V)電能。這類發(fā)電機(jī)的輸出功率為2千瓦及以下，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)年需求量約千萬(wàn)臺(tái)，廣泛用于運(yùn)輸、工礦、農(nóng)業(yè)、野外作業(yè)等部門。
[0007]輸出直流低壓永磁發(fā)電機(jī)，其內(nèi)部按主要功能結(jié)構(gòu)，可分為二部分:第一部分為三相交流永磁發(fā)電機(jī)。第二部分為可控調(diào)壓整流部分，其功能是將三相交流永磁發(fā)電機(jī)輸送來(lái)的不同頻率、不同峰值電壓的交流電壓變換為直流低電壓，并將輸出的直流電壓控制在額定值內(nèi)。第二部分傳統(tǒng)的技術(shù)方案與用于數(shù)碼變頻永磁發(fā)電機(jī)的可控調(diào)壓整流方案相似，急待改善。
[0008]鑒于上述二類永磁發(fā)電機(jī)對(duì)可控調(diào)壓整流部件的要求，發(fā)明人創(chuàng)新出一種全新的可控調(diào)壓整流電路，將三相交流永磁發(fā)電機(jī)輸出的三相中頻交流電(AC )，變換為輸出電壓可調(diào)節(jié)控制的直流電(DC)，該器件簡(jiǎn)稱為“AD變流器”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種新型的AD變流器，既可以用于數(shù)碼變頻永磁發(fā)電機(jī)，也可用于輸出直流低壓永磁發(fā)電機(jī)。本發(fā)明所述的AD變流器，具有以下六項(xiàng)技術(shù)特征:
[0010]—、輸出直流電壓任意額定一一AD變流器在三相交流永磁發(fā)電機(jī)輸入電壓低于或等于額定輸出電壓時(shí)，內(nèi)部電路呈三相全波整流功能，對(duì)外輸出低于或等于額定值的直流電壓;在三相交流永磁發(fā)電機(jī)輸入電壓高于額定輸出電壓時(shí)，對(duì)外輸出等于額定值的直流電壓;額定電壓值在30?400伏特之間，可根據(jù)要求任意設(shè)定。
[0011 ] 二、脈沖觸發(fā)可控硅一一AD變流器內(nèi)對(duì)三相共陽(yáng)可控硅橋式整流電路的觸發(fā)，采用恒流脈沖觸發(fā)形式，觸發(fā)的恒流峰值為可控硅管Ict的1.5?2倍，觸發(fā)脈沖寬度為數(shù)微秒，觸發(fā)瞬間功率為數(shù)拾毫瓦。
[0012]三、自動(dòng)嵌定觸發(fā)相位一一AD變流器利用可控硅管的陽(yáng)極對(duì)陰極之間的電位差由零轉(zhuǎn)正值的瞬間作為觸發(fā)起始相位，在三相交流永磁發(fā)電機(jī)輸入電壓低于或等于額定輸出電壓時(shí)，能自動(dòng)嵌定各相起始觸發(fā)零相位，保持三相之間120度觸發(fā)脈沖相差，確保三相不間斷導(dǎo)通。
[0013]四、無(wú)需觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電源一一AD變流器取可控硅管的陽(yáng)極與陰極之間電位差形成脈沖觸發(fā)信號(hào)，無(wú)需另外設(shè)置觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電源。三相交流永磁發(fā)電機(jī)不需設(shè)置單獨(dú)的觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電源繞組，也不需設(shè)置類似“反激型高頻斬波轉(zhuǎn)換電路”來(lái)提供觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電源，節(jié)省了發(fā)電機(jī)繞組空間，簡(jiǎn)化了發(fā)電機(jī)制造工藝。全部觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路所需平均功率不大于2瓦，大幅度節(jié)約了觸發(fā)驅(qū)動(dòng)能量。
[0014]五、一體化、體積小一一由于革除了觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電源，AD變流器的取樣比對(duì)觸發(fā)電路、三相共陽(yáng)可控硅橋式整流電路、三相阻容抗干擾橋式電路等可做成一體化，方便生產(chǎn)、測(cè)試、安裝和維護(hù)。器件一體化后的體積減小，降低了永磁發(fā)電機(jī)的耗材。
[0015]六、散熱效果好一一采用鋁基覆銅箔板作為器件底板，通過(guò)鋁基覆銅箔板與散熱部件的緊密接觸，將AD變流器的熱量直接傳導(dǎo)給散熱部件。
[0016]本發(fā)明所述AD變流器，用于數(shù)碼變頻永磁發(fā)電機(jī)中，其電路結(jié)構(gòu)特征和工作原理如下:
[0017]本發(fā)明所述A變換流器，用于數(shù)碼變頻永磁發(fā)電機(jī)中，其電路結(jié)構(gòu)特征在于:由取樣比對(duì)觸發(fā)電路、三相共陽(yáng)可控硅橋式整流電路、三相阻容抗干擾橋式電路和外接端子等四部分組成；
[0018]取樣比對(duì)觸發(fā)電路包含有電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、穩(wěn)壓管Dl、穩(wěn)壓管D8、電容Cl、精密并聯(lián)穩(wěn)壓集成電路H、光耦G、二極管D2、二極管D3、二極管D4、NPN型三極管S等15只元器件;H有三只外接腳:A腳為陽(yáng)極、R腳為取樣輸入極、K腳為陰極，G有四只外接腳:1腳為內(nèi)部LED的正極、2腳為內(nèi)部LED的負(fù)極、3腳為內(nèi)部NPN型三極管的發(fā)射極、4腳為內(nèi)部NPN型三極管的集電極；
[0019]取樣比對(duì)觸發(fā)電路中，Rl和R2串聯(lián)，串聯(lián)中點(diǎn)接H的R腳和Cl的一腳，Rl未串聯(lián)腳接至外接端子部分的直流外端子+，R2未串聯(lián)腳和Cl的另一腳接至外接端子部分的直流外端子-，R3與D8的負(fù)極串聯(lián)，串聯(lián)中點(diǎn)接G的I腳和R4的一腳，R3未串聯(lián)腳接至直流外端子+，D8的正極接到直流外端子-，H的K腳與R4的另一腳、G的2腳連接在一起，H的A腳接至直流外端子-，R5的一腳接至直流外端子+，R5另一腳與Dl的負(fù)極、R6的一腳、G的4腳連接在一起，Dl的正極與D2的正極、D3的正極、D4的正極、S的發(fā)射極、G的3腳連接在一起，S的基極與R6的另一腳相接，S的集電極