一種ac-ac逆變式發電機系統的製作方法

2023-06-11 18:29:36 1

一種ac-ac逆變式發電機系統的製作方法
【專利摘要】一種AC-AC逆變式發電機系統，包括由發動機驅動用於產生電能的中頻永磁式多級發電機，所述的中頻永磁式多級發電機內置控制繞組和三相繞組；AC-AC逆變器，其用於控制所述四線步進電機運動並調節中頻永磁式多級發電機所產生交流電頻率；四線步進電機，其輸出端與所述發動機化油器的節氣門相連，用於控制所述發動機化油器的節氣門開關；AC-AC逆變器包括控制器、與所述三相繞組輸出端連接的可控橋式電路、與該可控橋式電路輸出端電性連接的平滑濾波電路，所述的控制繞組的輸出端與所述控制器相連，所述的控制器輸出端分別與所述的可控橋式電路、四線步進電機電性連接。本實用新型提供了一種結構簡單、製造成本低且輸出電量穩定的AC-AC逆變式發電機系統。
【專利說明】—種AC-AC逆變式發電機系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種逆變式發電機，特別涉及一種由發動機驅動的AC-AC逆變式發電機系統。

【背景技術】
[0002]隨著社會和科技的飛速發展，傳統的小型汽油同步發電機組由於笨重、體積龐大、電源質量差等劣勢，已經不能滿足用戶和用電設備的需求。為了解決上述的技術問題，人們發明了變頻發電機系統。雖然，變頻發電機系統可在一定程度上解決傳統小型汽油同步發電機組笨重、體積龐大及電源質量差的問題，但是，由於目前的變頻發電機系統，一方面其逆變器的調節仍然採用的是電壓式調節方式來實現其對發動機的轉速調節；另一方面是採用可控矽整流+IGBT管組做功率放大的AC-DC-AC逆變器，從而導致了，現有的變頻發電機系統，不僅輸出電量不好，而且其結構複雜，體積相對較大，且製造和生產成本較高，最終導致其價格居高不下，難以滿足實際需要。


【發明內容】

[0003]為解決上述技術問題，本實用新型的目的在於提供一種結構簡單、製造成本低且輸出電量穩定的AC-AC逆變式發電機系統。
[0004]為實現上述目的，本實用新型提供一種AC-AC逆變式發電機系統，包括由發動機驅動用於產生電能的中頻永磁式多級發電機，所述的中頻永磁式多級發電機內置控制繞組和三相繞組；四線步進電機，其輸出端與發動機化油器的節氣門相連，用於控制所述發動機化油器的節氣門開關；AC-AC逆變器，其用於控制所述四線步進電機運動並調節中頻永磁式多級發電機所產生交流電頻率；其特徵在於:所述的AC-AC逆變器包括控制器、與所述三相繞組輸出端連接的可控橋式電路、與該可控橋式電路輸出端電性連接的平滑濾波電路，所述的控制繞組的輸出端與所述控制器相連，所述的控制器輸出端分別與所述的可控橋式電路、四線步進電機電性連接。
[0005]在上述方案的基礎上優選，所述的可控橋式電路由六組兩個反向串聯的單向可控矽並聯所構成。
[0006]在上述方案的基礎上優選，所述的控制器與可控橋式電路之間設有用於高低壓隔離和放大所述控制器的驅動信號的隔離放大驅動電路。
[0007]在上述方案的基礎上優選，所述AC-AC逆變器還包括一用於檢測輸出單項交流電的電壓電流檢測電路，所述電壓電流檢測電路與所述的平滑濾波電路的輸出端電性相連。
[0008]在上述方案的基礎上優選，所述的控制繞組與所述控制器之間還設有用於將所述控制繞組產生的正弦波轉換為方形波的波形變換電路。
[0009]在上述方案的基礎上優選，所述的AC-AC逆變器還包括與所述控制器電性相連的溫度傳感器，且所述的控制器為MCU。
[0010]本實用新型與現有技術相比，其有益效果是:本實用新型與傳統的發電機相比較，採用無刷結構的中頻永磁式多級發電機，使得發電機的故障率降低，節省了發電機的維護成本；並採用包括控制器、可控橋式電路、平滑濾波電路的AC-AC逆變器，通過控制器實現其對發動機智能電子式調速控制，有效降低了負載變化所引起的中頻永磁式多級發電機產生電量的波動性，確保其產生電壓和頻率穩定，降低對用電設備的傷害；該可控橋式電路由12個單向可控矽所構成，與傳統使用可控矽整流+IGBT管做功率放大的AC-DC-AC的逆變器相比，其結構更加簡單，製造成本更低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的AC-AC逆變式發電機系統的結構原理圖。
[0012]圖2是本實用新型的AC-AC逆變器與中頻永磁式多級發電機的連接示意圖。
[0013]圖3是本實用新型AC-AC逆變器的可控橋式電路部分結構示意圖。

【具體實施方式】
[0014]為詳細說明本實用新型之技術內容、構造特徵、所達成目的及功效，以下茲例舉實施例並配合附圖詳予說明。
[0015]請參閱圖1所示，本實用新型提供本實用新型提供一種AC-AC逆變式發電機系統，包括發動機10、中頻永磁式多級發電機20、AC-AC逆變器30、四線步進電機40，其中，中頻永磁式多級發電機20內置控制繞組21和三相繞組22，控制繞組21和三相繞組22分別與AC-AC逆變器30電性相連，且該中頻永磁式多級發電機20的定子安裝自發動機10的機箱上，其轉子裝設在發動機10的曲軸上，四線步進電機40的輸入端與AC-AC逆變器30電性連接，其輸出端與發動機10化油器的節氣門開關相連。啟動發動機10時，發動機10的曲軸轉動帶動中頻永磁式多級發電機20的轉子轉動，切割固定在發動機10機箱上定子所產生的磁感線，從而產生與發動機10轉速對應的中頻交流電，控制繞組21上的中頻交流電為AC-AC逆變器30提供工作電源，同時AC-AC逆變器30也根據控制繞組21提供的交流電頻率判斷發動機10轉速，以驅動四線步進電機40實現對發動機10轉速的調節，而三相繞組22產生的中頻交流電經過AC-AC逆變器30的變換後轉化成為用電設備需要頻率的交流電。
[0016]為了進一步詳細說明AC-AC逆變器30的調節和變頻工作原理，請繼續參閱圖1，並結合圖2所示，本實用新型的AC-AC逆變器30包括控制器31、與三相繞組22輸出端連接的可控橋式電路32及與可控橋式電路32電性連接的平滑濾波電路33，控制繞組21的輸出端與控制器31相連，控制器31輸出端分別與可控橋式電路32、四線步進電機40電性連接。在發動機10啟動後，中頻永磁式多級發電機20的控制繞組21輸出與發動機10轉速相對應頻率的交流電，不僅為控制器31提供控制電源，同時，控制器31根據控制繞組21提供交流電的頻率來判斷發動機10的轉速，然後根據需要調節四線步進電機40工作，四線步進電機40通過控制化油器的節氣門開度達到控制發動機10轉速的目的，並通過控制器31鎖定控制繞組21的相位，實現檢測A、B、C三相交流電相位的作用，從而確保控制器31能夠有效控制可控橋式電路32的導通，防止控制錯誤驅動可控橋式電路32導通，而導致可控橋式電路32的單向可控矽管和中頻永磁式多級發電機20的損壞。優選的，在控制器31與可控橋式電路32之間設有用於高低壓隔離和放大控制器31的驅動信號的隔離放大驅動電路34，避免可控橋式電路32中的單向可控矽錯誤導通，影響輸出電量的最終質量。
[0017]為了進一步說明可控橋式電路32的變頻工作方式，請繼續參閱圖3所示，本實用新型的可控橋式電路32由12個單向可控矽所構成，將12個單向可控矽分成六組，並將每一組的兩個單向可控矽反向串聯在一起後，將六組串聯後的電路分成反向並聯，且該控制器31的輸出端分別通過隔離放大電路與12個可控矽的控制極G相連，經三項繞組輸出的A/B/C相的電流信號分別與兩個單向可控矽的共極點連接。以下將以A相功率放大作為說明，請繼續參閱圖3所示，由三相繞組22產生的A相交流電進入可控橋式電路32後，由於四個單向可控矽分別導通A相正弦波的1/4個周期，控制器31通過控制四個單向可控矽的導通，可改變A相交流電的頻率，從而實現對中頻永磁式多級發電機20的輸出電量質量的調節。B相和C相交流電的頻率調節方式同A相交流電，在此不再贅述。
[0018]在此過程中，由於中頻永磁式多級發電機20的輸出交流電頻率和功率放大，僅僅是通過12個單向可控矽所組成的可控橋式電路32實現，這樣在相同功率的情況下選擇電流更小的單向可控矽，不僅可達到節省成本的目的，而且整個系統是直接把交流電變成交流電，沒有AC轉DC的過程，所以組成發電機組後整機轉換效率達到88%，優於數碼發動機10中AC-DC-AC逆變系統。
[0019]優選的，為了進一步保證輸出交流電的質量，防止因負載變化引起輸出交流電的功率和頻率，該AC-AC逆變器30還包括一用於檢測輸出單項交流電的電壓電流檢測電路35，該電壓電流檢測電路35與滑濾波電路的輸出端電性相連，工作時，電壓電流檢測電路35通過檢測用電設備上的電壓和電流大小信息，將其反饋至控制器31，控制器31可實時通過控制A/B/C三相電的驅動信號，以調節可控橋式電路32中的單向可控矽導通，實現對輸出交流電的功率和頻率大小的調節。
[0020]請繼續參閱圖2所示，在控制繞組21與控制器31之間還設有用於將控制繞組21產生的正弦波轉換為方形波的波形變換電路50，且該AC-AC逆變器30還包括與所述控制器31電性相連的溫度傳感器36，且所述的控制器31為MCU。
[0021]綜上所述，僅為本實用新型之較佳實施例，不以此限定本實用新型的保護範圍，凡依本實用新型專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆為本實用新型專利涵蓋的範圍之內。
【權利要求】
1.一種AC-AC逆變式發電機系統，包括由發動機驅動用於產生電能的中頻永磁式多級發電機，所述的中頻永磁式多級發電機內置控制繞組和三相繞組；四線步進電機，其輸出端與發動機化油器的節氣門相連，用於控制所述發動機化油器的節氣門開關；AC-AC逆變器，其用於控制所述四線步進電機運動並調節中頻永磁式多級發電機所產生交流電頻率；其特徵在於:所述的AC-AC逆變器包括控制器、與所述三相繞組輸出端連接的可控橋式電路、與該可控橋式電路輸出端電性連接的平滑濾波電路，所述的控制繞組的輸出端與所述控制器相連，所述的控制器輸出端分別與所述的可控橋式電路、四線步進電機電性連接。
2.如權利要求1所述的一種AC-AC逆變式發電機系統，其特徵在於:所述的可控橋式電路由六組兩個反向串聯的單向可控矽並聯所構成。
3.如權利要求2所述的一種AC-AC逆變式發電機系統，其特徵在於:所述的控制器與可控橋式電路之間設有用於高低壓隔離和放大所述控制器的驅動信號的隔離放大驅動電路。
4.如權利要求2所述的一種AC-AC逆變式發電機系統，其特徵在於:所述AC-AC逆變器還包括一用於檢測輸出交流電的電壓電流檢測電路，所述電壓電流檢測電路與所述的平滑濾波電路的輸出端電性相連。
5.如權利要求2所述的一種AC-AC逆變式發電機系統，其特徵在於:所述的控制繞組與所述控制器之間還設有用於將所述控制繞組輸出的正弦波轉換為方形波的波形變換電路。
6.如權利要求1-5任一項所述的一種AC-AC逆變式發電機系統,其特徵在於:所述的AC-AC逆變器還包括與所述控制器電性相連的溫度傳感器，且所述的控制器為MCU。
【文檔編號】H02P9/30GK203933482SQ201420305529
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】袁敏 申請人:美國戴納發電機有限公司