一種發(fā)電機(jī)變頻器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)電機(jī)變頻器，包括LC低通濾波器，關(guān)鍵在于：所述LC低通濾波器的輸入端連接有低頻全橋換向電路的輸出端，整流電路的輸出端連接低頻全橋換向電路的輸入端，在低頻全橋換向電路和整流電路之間連接有PWM斬波調(diào)制電路，其中三相不控整流電路由三條并聯(lián)的支路組成，每條支路上均串聯(lián)有兩個(gè)二級(jí)管，PWM斬波調(diào)制電路為開(kāi)關(guān)晶體管。本發(fā)明成本低，降低電路損耗，減少發(fā)熱現(xiàn)象，增加了電路的可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種發(fā)電機(jī)變頻器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)用的變頻器。
【背景技術(shù)】
[0002]—般變頻數(shù)碼發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)為一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，一臺(tái)永磁電機(jī)，一個(gè)變頻器和發(fā)電機(jī)外殼及其他輔助元件組成.這種數(shù)碼發(fā)電機(jī)是傳統(tǒng)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的替代產(chǎn)品，具有電源品質(zhì)高，體積小重量輕，效率高，噪音低等優(yōu)點(diǎn)。其中變頻器的價(jià)格較高，直接導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)整體的價(jià)位較高。圖1中顯示了現(xiàn)有技術(shù)中標(biāo)準(zhǔn)的AC-DC-AC拓?fù)?，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電路中有電容C2’濾波，C2’兩端的電壓完全是直流電壓，同時(shí)現(xiàn)有電路中的絕緣珊雙極型晶體管SI’至絕緣珊雙極型晶體管S4’不是起極性開(kāi)關(guān)的作用，而是起PWM調(diào)制的作用。也就是說(shuō)，現(xiàn)有電路中絕緣珊雙極型晶體管SI’至絕緣珊雙極型晶體管S4，都工作在較高頻率的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，其開(kāi)關(guān)損耗非常高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種成本低、壽命長(zhǎng)的發(fā)電機(jī)變頻器。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:一種發(fā)電機(jī)變頻器，包括LC低通濾波器，其特征在于:所述LC低通濾波器的輸入端連接有低頻全橋換向電路的輸出端，整流電路的輸出端連接低頻全橋換向電路的輸入端，在低頻全橋換向電路和整流電路之間連接有PWM斬波調(diào)制電路，其中三相不控整流電路由三條并聯(lián)的支路組成，每條支路上均串聯(lián)有兩個(gè)二級(jí)管，PWM斬波調(diào)制電路為開(kāi)關(guān)晶體管。
[0005]所述低頻全橋換向電路為兩條并聯(lián)的支路組成，每條支路上串聯(lián)有兩個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管。
[0006]所述開(kāi)關(guān)晶體管為絕緣珊雙極型晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、大功率三極管或者集成門(mén)極換流晶閘管，或者其他起開(kāi)關(guān)作用的元件。
[0007]所述整流電路為三相不控整流電路或者單相全橋整流電路。
[0008]本發(fā)明的具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)降低電路損耗，減少發(fā)熱。本發(fā)明只有一個(gè)較高工作頻率的開(kāi)關(guān)元件絕緣珊雙極型晶體管Q1，絕緣珊雙極型晶體管srs4工作在低頻率的極性切換狀態(tài)中，其開(kāi)關(guān)損耗幾乎可以忽略。
[0009](2)降低了設(shè)計(jì)成本。本發(fā)明中的絕緣珊雙極型晶體管SrS4只需要低頻開(kāi)關(guān)元件，低頻開(kāi)關(guān)元件比高頻開(kāi)關(guān)元件便宜得多，并且由于其工作時(shí)的開(kāi)關(guān)損耗很小，僅有導(dǎo)通損耗的情況下發(fā)熱要少得多，所以可以使用更低額定電流的元件即可滿足使用要求。本發(fā)明中絕緣珊雙極型晶體管Ql的技術(shù)參數(shù)要求與現(xiàn)有技術(shù)中使用的絕緣珊雙極型晶體管SI，飛4’是相同的，而本發(fā)明中絕緣珊雙極型晶體管SfS4的元件成本要比絕緣珊雙極型晶體管Ql便宜得多，所以總的成本得到降低。
[0010](3)本發(fā)明中還取消了電解電容C2’，既降低成本，減少損耗，還提高了產(chǎn)品的可靠性和壽命。電解電容壽命短，在較高頻率的電流下發(fā)熱明顯，損耗較大。在現(xiàn)有技術(shù)中，電解電容C2’的成本是非常高的，特別是在大功率的數(shù)碼發(fā)電機(jī)變頻器中，該電容既昂貴又降低了產(chǎn)品的可靠性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電路原理圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)的具體電路圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的電路原理圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的具體電路圖；
圖5為圖4中Al點(diǎn)的波形圖；
圖6為圖4中A2點(diǎn)的波形圖；
圖7為圖4中BI點(diǎn)的波形圖；
圖8為圖4中B2點(diǎn)的波形圖；
圖9為圖4輸出端的波形圖；
圖10為圖4中絕緣珊雙極型晶體管Ql、絕緣珊雙極型晶體管S1、絕緣珊雙極型晶體管S2、絕緣珊雙極型晶體管S3和絕緣珊雙極型晶體管S4的控制信號(hào)圖；
圖11為本發(fā)明具體應(yīng)用的電原理圖；
圖12為實(shí)施例3的電原理圖；
圖13為實(shí)施例3的具體電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]實(shí)施例1:如圖3和圖4所示，一種發(fā)電機(jī)變頻器，包括LC低通濾波器，所述LC低通濾波器的前部連接有低頻全橋換向電路和三相不控整流電路，在低頻全橋換向電路和三相不控整流電路之間連接有PWM斬波調(diào)制電路，其中三相不控整流電路由三條并聯(lián)的支路組成，每條支路上均串聯(lián)有兩個(gè)二級(jí)管，PWM斬波調(diào)制電路為一只集電極連接并聯(lián)支路上二級(jí)管陰極、發(fā)射級(jí)連接低頻全橋換向電路的絕緣珊雙極型晶體管。其中低頻全橋換向電路為兩條并聯(lián)的支路組成，每條支路上串聯(lián)有兩個(gè)絕緣珊雙極型晶體管，串聯(lián)的兩只絕緣珊雙極型晶體管中上管的發(fā)射極和下管的集電極相連，然后與低通濾波器相連.上管的集電極連接全橋換向電路的高電平端，下管的發(fā)射極連接全橋換向電路的低電平端。
[0014]下面介紹一下本電路的工作原理:
A、電機(jī)的三相輸出連接到二極管Dl至二級(jí)管D6組成的三相整流橋的輸入，三相整流橋的輸出為Al對(duì)地，見(jiàn)圖5中的Al ;
B、接下來(lái)經(jīng)絕緣珊雙極型晶體管Ql進(jìn)行PWM斬波調(diào)制后的輸出為A2對(duì)地，見(jiàn)圖6，其中的包絡(luò)線為輸出的有用成分，實(shí)際的PWM頻率更高，圖中為了方便顯示，把PWM的頻率降低了很多倍，實(shí)際的PWM頻率一般為IOk以上；
C、再經(jīng)過(guò)絕緣珊雙極型晶體管SI至絕緣珊雙極型晶體管S4做極性切換后得到BI和B2，見(jiàn)圖7和圖8所示；
D、最后經(jīng)過(guò)LC濾波后得到Uout，見(jiàn)圖9，Uout波形就是本發(fā)明的輸出電壓波形。[0015]絕緣珊雙極型晶體管Ql的控制信號(hào)為Vql，絕緣珊雙極型晶體管SI至S4的控制信號(hào)分別為對(duì)應(yīng)的Vsl至Vs4。其中Vql為PWM調(diào)制信號(hào)，頻率通常在IOK以上，在圖10中為了顯示而降低了很多倍。Vsl?Vs4為正負(fù)極性切換信號(hào)，頻率一般為50HZ或者60HZ，
與輸出頻率一致。
[0016]Vsf Vs4信號(hào)是固定不變的，在邊沿均插入了死區(qū)時(shí)間來(lái)避免開(kāi)關(guān)元件出現(xiàn)直通，而Vql信號(hào)是根據(jù)輸出電壓和電流來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，這部分PWM信號(hào)控制與現(xiàn)有技術(shù)是相似，所不同的是，本發(fā)明只需要一路PWM控制信號(hào)，而現(xiàn)有技術(shù)中的絕緣珊雙極型晶體管S1?S4常常需要使用帶有死區(qū)控制的4路PWM控制信號(hào)。相比于本發(fā)明，在較高頻率開(kāi)關(guān)信號(hào)中插入死區(qū)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的性能影響要大得多，因?yàn)樗绤^(qū)時(shí)間與最大脈沖寬度的比值較大，達(dá)到了數(shù)十分之一。而本發(fā)明由于死區(qū)時(shí)間插入在低頻極性切換信號(hào)中，死區(qū)時(shí)間與開(kāi)關(guān)信號(hào)脈沖寬度的比值可達(dá)到數(shù)萬(wàn)分之一，影響非常小。
[0017]現(xiàn)有電路中的絕緣珊雙極型晶體管SI’至絕緣珊雙極型晶體管S4’不是起極性開(kāi)關(guān)的作用，而是起PWM調(diào)制的作用，也就是說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)電路中SI’至S4’都工作在較高頻率的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，其損耗比本發(fā)明中的Sf S4僅工作在低頻的極性切換下要高得多.同樣，本發(fā)明的絕緣珊雙極型晶體管Ql也工作在PWM調(diào)制狀態(tài)中，其開(kāi)關(guān)損耗也非常高。但是本發(fā)明中只有Ql的開(kāi)關(guān)損耗高，而Sf S4的開(kāi)關(guān)損耗幾乎可以忽略。
[0018]如圖11所示,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或者柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁發(fā)電機(jī)的輸出三相高壓電源和低壓電源連接到變頻器的輸入端。其高壓電源為數(shù)百伏特和數(shù)百赫茲不定，低壓電源為數(shù)十伏特和數(shù)百赫茲。高壓電源經(jīng)過(guò)三相不控整流電路和PWM斬波調(diào)制電路后得到全波整流的正弦包絡(luò)電壓，其帶有PWM調(diào)制分量，并且只有正極性。在經(jīng)過(guò)低頻全橋換向電路后得到既有正極性也有負(fù)極性的正弦包絡(luò)電壓，最后經(jīng)LC低通濾波器得到低頻電源輸出。整個(gè)電路由MCU控制單元(MicroControllerUnit)進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制,它負(fù)責(zé)根據(jù)輸出采樣的電壓和電流大小生成合適的PWM信號(hào)，通過(guò)IGBT隔離驅(qū)動(dòng)電路去驅(qū)動(dòng)PWM斬波調(diào)制器，同時(shí)輸出合適的換向信號(hào)經(jīng)過(guò)IGBT驅(qū)動(dòng)電路去控制低頻全橋換向電路，使輸出得到正弦波的正負(fù)極性。
[0019]同時(shí)低壓電源穩(wěn)壓電路為MCU控制單元以及其他電路提供需要的低壓工作電源，在需要調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的產(chǎn)品中還有轉(zhuǎn)速脈沖整形電路為MCU控制單元提供轉(zhuǎn)速脈沖，并在MCU中生成步進(jìn)電機(jī)控制脈沖，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路去驅(qū)動(dòng)油門(mén)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0020]實(shí)施例2:與實(shí)施例1不同的是，絕緣珊雙極型晶體管改用MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)來(lái)代替。
[0021]實(shí)施例3:如圖12和圖13所示的輸出端為雙電壓輸出的變頻器的原理圖和具體電路圖，其實(shí)質(zhì)為單電壓輸出的串聯(lián)，其控制部分完全一樣。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電機(jī)變頻器，包括LC低通濾波器，其特征在于:所述LC低通濾波器的輸入端連接有低頻全橋換向電路的輸出端，整流電路的輸出端連接低頻全橋換向電路的輸入端，在低頻全橋換向電路和整流電路之間連接有PWM斬波調(diào)制電路，其中三相不控整流電路由三條并聯(lián)的支路組成，每條支路上均串聯(lián)有兩個(gè)二級(jí)管，PWM斬波調(diào)制電路為開(kāi)關(guān)晶體管。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)變頻器，其特征在于:所述低頻全橋換向電路為兩條并聯(lián)的支路組成，每條支路上串聯(lián)有兩個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電機(jī)變頻器，其特征在于:所述開(kāi)關(guān)晶體管為絕緣珊雙極型晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、大功率三極管或者集成門(mén)極換流晶閘管。
4.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電機(jī)變頻器，其特征在于:所述整流電路為三相不控整流電路或者單相全橋整流電路。
【文檔編號(hào)】H02M5/458GK103887992SQ201410142401
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】龔治俊 申請(qǐng)人:重慶瑜欣平瑞電子有限公司