永磁發電機的控制器的製作方法

2023-06-11 05:45:36

專利名稱：：永磁發電機的控制器的製作方法
背景技術：
：本發明一般涉及發電機，更具體地說，涉及永磁發電機以及用於這類發電機的電壓和電流控制系統。發電機有著各種廣泛的應用。小型發電機通常可用於汽車發電系統、便攜型機器以及應急系統等。類似地，大型發電機可為大型設備、結構和居住區提供電力。由於有著種種廣泛的應用和需求，所以對發電機的研製仍在繼續之中，以便能為更多的場合提供更多和更高質量的電力。無論其尺寸和應用如何，發電機通常包括一安裝在轉軸上並且相對一固定的定子同心設置的轉子。或者，可在一轉動的定子中同心地設置一固定的轉子。轉動元件通常是由一外部能源，例如電動機或葉輪機來驅動的。定子和轉子都具有一系列的磁極。轉子或者定子產生的磁場與處在其它結構的磁極上的諸繞組產生相互作用。當磁場切割繞組時便可產生電流，於是就可向一合適的負載供電。通常把感應電流供給一橋式整流器，有時加以穩流，並且作為一輸出電流供給負載。雖然在便攜型裝置中一般不用交流輸出，但還是可以通過把直流信號施加於一逆變器而獲得交流輸出。永磁發電機，顧名思義，是利用永磁鐵來產生所需磁場。永磁發電機旨在比傳統的線繞式磁場發電機(woundfieldgenerators)更為輕便和小巧。由永磁發電機所供給的電力比較難於調節和控制。首先，由這種發電機所供給的電壓會隨著轉子速度的變化而發生很大變化。在很多場合下，轉子的速度會因為例如汽車發動機速度的變化，或者是因為負載特性的變化而發生變化。此外，永磁發電機的電壓會隨輸送電流相反地變化，即，當電流增加時電壓下降。電壓的這些變化對傳統的負載而言通常是不能接受的，必須被嚴格地控制。這在汽車應用領域顯得更為突出。例如，汽車發動機的空轉速度通常在600RPM左右。然而，當發動機在公路上運行時其速度可高一個數量級，例如6000RPM左右。因此，如果一個傳統的永磁交流發電機需要在空轉時提供例如12伏特的工作電壓，那麼它在全速發動時就會提供一個大約10倍於此的電壓，例如120伏特。如果空轉時的電壓是120V(例如用於空調的電力驅動)，那麼全速發動的電壓就會是1200伏特。這樣的電壓電平實際上處理起來是非常困難和危險的。此外，電壓和電流的極端變化需要用較昂貴的元件，與中等額定電壓的元件相比，額定成在高發動機轉速(例如公路速度)下所產生的高壓和大電流的元件是非常昂貴的。因此，汽車一般採用爪極型交流發電機，與相應的永磁鐵交流發電機相比，爪極型交流發電機顯然是既大且重，而且爪極型交流發電機還存在著一定的尺寸限制，因此在高輸出的場合下，例如5kw(為空調或冰櫃供電)，這種發電機很難使用。此外，爪極型交流發電機對電壓調節也是非常不利的，因為它需要調製旋轉磁場。這樣的調製會影響所有的繞組。因此，很難實現對電壓的調節和對各繞組的控制。在永磁發電機的其它應用場合也出現了類似問題。例如，希望在電焊機中使用永磁發電機，但是電焊機通常需要有一個特別的電流-電壓關係。例如，電弧焊機需要電流和電壓呈反坡關係，而金屬惰性氣體(MIG)電焊機(線進給式電焊機)需要恆定的電壓和變化的電流，而鎢惰性氣體電焊機(TIG)則需要恆定的電流和變化的電壓。由於永磁發電機的輸出取決於發電機的速度，所以它們通常不適於電焊機場合，對於能進行多種形式電焊的多用途電焊機而言尤其如此。發明概要本發明提供了一種無論速度和電流如何波動，均能提供穩定電壓的發電機。該發電機重量輕、體積小而且適用於高輸出的場合。根據本發明的一個方面，為發電機配置了一個能選擇性地激活各別繞組以實現所需輸出的控制器。諸繞組可以以完全並聯的方式聯接以在相對較低的電壓下提供較大的電流，或者是串聯連接以提供較高的電壓。根據本發明的另一方面，所述控制器能根據系統的參數，例如電流或溫度來改變發電機的電力輸出。例如，可以設置一個能防止電流過載或系統過熱的限制性特徵。根據本發明的另一方面，所述控制器能改變諸繞組被激活和去激活的次序。改變激活的次序是為了在諸繞組中獲得最優的熱量分布。本發明的另一方面在於，提供一種能響應較大範圍的輸入驅動轉速而產生多種穩定直流幹線電壓的系統。這樣的系統在多模式電焊機中特別有用。本發明的另一方面在於，提供一種能產生多種穩定直流幹線電壓以及一交流信號的系統。本發明的另一方面在於，提供一種控制多相系統整流器電橋中所用的SCR點火角的特別好的方法。根據本發明的還有一個方面，採用了一種相對較為簡單的微機，以對多種SCR產生輸出信號。根據本發明的還有一個方面，可根據負載執行節流控制，以利於節省燃料並減少噪聲。附圖的簡要說明下面將結合附圖詳細描述本發明，附圖中相同的標號表示相同的元件。圖1是根據本發明各不同方面的一示意性發電機系統的框圖；圖2是一根據本發明的可攜式發電機系統的局剖側視圖；圖3是一根據本發明的局部繞線定子的側面示意圖，它在一個12極系統中採用了一個單極繞組；圖4是一根據本發明的局部繞線定子的側面示意圖，它在一個12極系統中採用了一個三極繞組；圖5是一根據本發明的完整繞線定子的側面示意圖，它在一個12極系統中採用了三極的繞組；圖6A、6B和6C分別是根據本發明一個方面的12極轉子的前視圖、側面剖視圖以及分解的前視圖；圖7是各元件和傳感器連接的示意框圖；圖8是一適用於電流相對較大而電壓相對較低場合的數字控制開關電路的電路圖；圖9是一適用於電壓相對較高而電流相對較小場合的模擬控制開關電路的電路圖；圖1O是一數字控制電路的示意圖，該電路中包括了一微處理器；圖11是一基於微處理器的數字控制電路的示意圖；圖12是一模擬控制電路的示意圖，該電路中包括分立邏輯元件；圖13是一用來產生參考電壓的分壓電路的示意圖；圖14是一分壓器的示意圖，該分壓器具有能改變諸繞組之激活狀況的諸開關；圖15是一用來產生多種穩定直流幹線電壓和一交流輸出的多線圈系統的示意框圖；圖15A是適用於圖15系統的一個過零檢測器的示意圖；圖16A是由極性相反的第一和第二脈衝所模擬的正弦波的示意圖；圖16B是由疊加脈衝組所模擬的正弦波的示意圖；圖17是另一種基於微處理器的數字控制電路的示意圖；圖18是圖17中微處理器所採用的固定功能寄存器的示意圖；圖19是圖17中微處理器所採用的變量寄存器的示意圖；圖20是由圖17中微處理器執行的一「主」程序的功能流程圖21是由圖17中微處理器執行的一「IRQ0」(in)程序的功能流程圖；圖22是由圖17中微處理器執行的一「IRQ2」(in)程序的功能流程圖；圖23是由圖17中微處理器執行的一「計時器0」程序的功能流程圖；圖23A是由圖17中微處理器執行的一「逆變器修正」程序的功能流程圖；圖24是由圖17中微處理器執行的一過零子程序的功能流程圖；圖25是由圖17中微處理器執行的一串行輸出程序的功能流程圖；圖26是由圖17中微處理器執行的一「計時器1」程序的功能流程圖；圖27是由圖17中微處理器執行的一電力輸出子程序的功能流程圖；圖28是由圖17中微處理器執行的一「按鈕」程序的功能流程圖；圖29是由圖17中微處理器執行的一「節流」(THROTTLE)程序的功能流程圖；圖30A和30B是說明在由圖17中微處理器執行的相應程序中節流控制的示意圖；圖31是適用於圖15所示系統的一電力逆變器的示意圖；圖32是適用於圖15所示系統的一逆變器幹線發生器的示意框圖；圖33和34是適用於圖15所示系統的另一逆變器幹線發生器的示意框圖；以及圖35和36是適用於圖15所示系統的另一電力逆變器的示意圖；對一較佳實施例的詳細描述請參見圖1和圖2，根據本發明的一系統10接一負載15。系統10最好包括能源，例如內燃發動機12；以及發電機單元14。發電機單元14最好包括多繞組定子210；轉子220；控制電路16；開關電路18；輸出端17和19；以及至少一個傳感器20。能源12可以包括任何一種旋轉動力源，例如傳統的蒸汽驅動葉輪機、傳統的柴油發動機、或者是內燃發動機12，它們通過帶動轉軸200(圖2)旋轉即可將動力傳遞給發電機單元14。發電機單元14可將機械能(例如軸200的轉動能量)轉換成能選擇性地供給負載15的電能。定子210和轉子220設置成能藉助轉子220的旋轉在定子210的各繞組中產生感應電流。開關電路18在控制電路16的幫助下有選擇地將各定子繞組連接到發電機的輸出端(進而是負載15)，以實現所需的輸出特性。這種控制最好是通過傳感器20的反饋來實現。發動機12和發電機14可以直接聯接，也就是說轉軸200可以是發動機的輸出軸，或者也可以間接聯接，例如應用於汽車時，轉軸200就是一個藉皮帶傳動的轉軸。如果需要，可以把發動機12和發電機14作為一個單元安裝到同一個機架上，例如可以作為一個機組(genset)。如圖2所示，一機組可採用一機架216，為發動機12和發電機單元14提供一個輕型的共同裝配。這樣的機架216最好是由輕型的、剛性的、導電並導熱的材料製成，例如鋁，發動機12和發電機單元14分別安裝在垂直機架164的相對兩側。定子210和轉子220最好是同軸設置。較合適的是，把轉子220安裝在轉軸200上以隨其一起轉動。較合適的是，定子210是固定安裝於例如垂直機架164(進而是發動機12)，並且是和轉軸200同心設置，而且從垂直機架164偏離一定距離。轉軸200的同心度靠螺栓212維持，而偏離是靠調整墊圈214來維持的。轉子220被接納在定子210的一中心孔內。轉軸200上設置了一個調整墊圈206，以使轉子220和定子210沿軸向對準。轉子220最好是一個永磁鐵轉子，它的重量輕得足以使其保持沿軸向對準，並且除了發動機12內傳統上包括的那些軸承以外，無需另外加入軸承就可以以非常接近定子210的方式(即，只有一個相對比較小的預定的氣隙242，例如可以是0.020英寸到0.060英寸，較佳的是0.030英寸)來轉動。較合適的是，轉子220能顯示發電機輸出功率與轉子重量的比值超過150或200瓦特/磅，較佳的是超過500，更好的是超過700，最好是超過800。該較佳實施例所顯示的發電機輸出功率與轉子重量的比值在800到900瓦特/磅。例如，對一個2千瓦的裝置而言，較合適的轉子220的重量是不超過約2.40磅。類似地，對一個900瓦裝置而言，轉子220的重量最好是不超過1.06磅。如下所述，這可以通過採用高能積磁鐵以及各中間極來非常經濟地實現。與轉軸200沿軸向對準設置的一個風扇延伸段230，把風扇240聯接於轉軸200。風扇240隨轉軸200一起轉動，它可產生空氣流來冷卻發電機單元14的各種元件，特別是冷卻定子210和電路16和18。較合適的是，採用相對較輕的塑料，例如聚甲撐氧來製造風扇240。轉子220、延伸段230和風扇240最好是作為一個單元並通過螺栓414以及張力機構(例如墊圈或開口墊圈)而固定於轉軸200。螺栓414穿過諸墊圈並穿過風扇延伸段230的中心孔後止推固定。螺栓414上的螺紋與轉軸200末端的軸向螺紋孔420相嚙合。張力機構旨在防止螺栓414與轉軸200脫開嚙合。採用直接連接於發動機輸出軸200的風扇的特別有利之處在於，空氣流可作為需求的函數來變化。發動機12的轉速越高，產生的電力就越大，隨之而來的是各元件產生的熱量也增大。然而，當發動機的轉速增加時，風扇240所產生的空氣流也增大，因此可以緩解額外增加的熱量。定子210最好包括多個三相繞組，以產生低電壓、大電流的輸出，最好是把每一相的繞線組繞制在一起，並且作為一個單元圍繞一疊片鐵心來繞制，以提供特別優越的散熱特性。在本實施例中，定子210包括12個線圈，它們構成四組三相星形繞組400(例如圖10所示)。繞組400包括與繞組400的輸出電壓相關的預定匝數。更具體地說，參見圖3和圖4，定子210包括一個軟磁鐵心302，這個軟磁鐵心具有雉堞狀的內周邊，其上有預定數量並且等距離間隔的齒304和槽306。槽306的數量等於轉子220磁極數與相數乘積的預定倍數。槽306的最小數量等於磁極數與相數的乘積，即，每個磁極上的最小齒數等於相數。對一個採用12極的三相發電機而言，在定子鐵心302上至少應設置36條槽306。在鐵心302上設置了預定數量的獨立繞組，它們是穿過槽306後圍繞預定數量的齒306繞制的。預定的繞線組的數量是磁極數量的一個整分數，即對12個極而言，單個組利用了所有12個極(傳統的)；兩個組的話，每個組用6個極；三個組的話，每個組用4個極；四個組的話，每個組用3個極；六個組的話，每個組用2個磁極；如果是十二個組，則每個組用1個極；每個組所提供的電力相對不受其它組狀況的影響。下文中將詳細描述，控制器電路16可以有選擇地構成每個繞線組的電流通道，以便實現所希望的輸出。請特別參見圖3，三相系統內的一單極繞組310包括三相的各線圈A、B和C，它們在一端聯結成一個星形結構。相應於每個相的線圈都是圍繞預定數量與一個極相對應的齒(例如3個)來繞制的，下一個連續的相線圈則是移動一個槽並與前一個相的線圈反向地繞制。因此，一個極的繞組是圍繞一組五個齒來繞制的；第一相A線圈圍繞齒304A、304B和304C繞制；第二相B圍繞齒304B、304C和304D繞制；而第三相C則圍繞齒304C、304D和304E繞制。在一磁極組的構造中，可圍繞定子鐵心302設置12個這樣的一磁極繞線組310(圖中只示出了一個)。如下文中將要討論的那樣，相應於每個繞線組可設置一條單獨控制的電流通道，以對輸出進行控制。參見圖4和5，在該較佳實施例中，定子採用了四個3極繞線組400(圖4中只示出了一個)。每個組400的每個相線圈(A，B，C)是方向交替地圍繞連續成一組的三個齒(每三個一組的齒相應於一個磁極)繞制的，每個連續的相線圈都與前一個相線圈錯開一個槽。如圖5所示，某一相的一個繞線組可以和一相鄰相的繞線組部分地重疊，即，某一相的繞線組可以與一相鄰的繞線組分享兩個(相數)齒。繞組的重疊造成相鄰的兩個組之間產生小的磁力互作用。然而，在不相鄰的組之間不會有磁力互作用，相鄰組之間微小的磁力互作用不會對系統的工作產生很大影響。如前所述，轉子220最好是一個足夠輕的永磁轉子，它能夠保持沿軸向的對準，並且無需加入比傳統的發動機12中更多的軸承，即可與定子210相對旋轉。在該較佳實施例中，這是通過採用高能積磁鐵以及各磁極來實現的。參見圖6A、6B和6C，轉子220最好包括一個大致呈圓盤狀的內芯600，其外周面上設置了多個高能積磁鐵602。磁鐵602最好設置在外周面的鑲邊(inset)603上，內芯600的交錯部分包括了諸磁極606。磁鐵602包括一外表面608和一內表面610。磁鐵602設置在鑲邊603內，其內表面610座落在內芯600的相配表面605上，並且與相鄰的磁極606隔開一個預定的間隙612。磁鐵602最好包括磁通密度至少為5千高斯的高能積磁鐵，並最好是由稀土金屬，例如釹鐵硼或釤鈷等組成。這些稀土材料是非常昂貴的，因此需要儘量減低其使用量。然而，還是希望產生相對較高的磁通密度。在該較佳實施例中，磁鐵602相對較薄，其厚度僅為0.2英寸左右，但是它具有相對較大的面積(例如3/4英寸×1英寸)，以儘量降低高能積磁鐵的使用量。根據本發明的一個方面，裝置的總尺寸以及高能積磁鐵材料的使用量相對某一給定的磁通密度而言，能減至最小。特別是，磁鐵表面608的面積要大於各中間極表面606的面積，其比率大約是永磁鐵所產生的磁通密度相對磁極可允許的磁通密度之比率。因此，通過使永磁鐵的面積相對中間極的比值變得儘可能地大，對某一給定磁通而言就只需要一個直徑較小的內芯。對某一給定磁通而言，一個直徑較小的內芯的重量較輕、所需磁性材料也比較少。磁鐵的內表面610(圖6C)和鑲邊603的鑲接面605最好是沿著一個與磁鐵外表面608以及磁極606的外表面同心的圓弧呈彎曲狀。每個磁鐵602和相鄰中間極606之間保持著相應的間隙612。間隙612最好遠大於轉子220和定子210之間的氣隙242(見圖2、3和4)，例如可以大到是氣隙的6倍，以便確保大部分磁能被導向定子210。較合適的是，磁鐵602用一合適的粘合劑固定於內芯600。如果需要，轉子220也可以用一種非金屬的材料，例如纖維玻璃帶來包覆，這樣就可以使磁鐵602免受由於轉動而產生的慣性/離心力的影響。磁鐵的內表面610和相應的鑲接面605可以是任何構造，只要它們能相互吻合即可。例如，磁鐵602的內表面610和內芯600上的配接面605可以是平的。此外，業已被確定的是，有時需要在磁鐵與中間極的氣隙612附近、表面605的下方設置一個沿徑向延伸的凹槽614。凹槽614能增大從轉子220引入定子210的磁通量。請重新參見圖1，諸傳感器20可探測系統10的電流狀況。傳感器20最好是能探測各種系統10的參數，例如電壓輸出、電流輸出和/或溫度。例如，請參見圖7，較合適的是，電壓傳感器700與開關電路18的輸出端17、19相連，以用來測量系統10的輸出電壓。電壓傳感器700產生一個提供給控制電路16的、指示輸出電壓的信號。此外，電流傳感702器可以連接於端子17、19中的一個，以用來測量系統10的電流輸出，該傳感器也同樣連接於控制電路16。系統10還可以包括一個溫度傳感器704，它被合適地定位在發電機單元14上，例如殼體260(見圖2)上，用以確定發電機單元14是否過熱。傳感器700、702和704中的每一個均能給控制電路16發出合適的信號，以便指示出系統10是否提供了合適的輸出電壓或電流，或者是否已超過預定的最大電壓、電流或溫度。在傳感器700、702和704所產生信號的基礎上，控制電路16能合適地激活或去激活各個不同的繞組400，以便實現所需的輸出或溫度。例如，如果來自電壓傳感器700的信號顯示系統10的輸出電壓低於所需電壓，控制電路16可激活更多的繞組400，這樣就可以加入由其它繞組400產生的電流，因而能把總的電流和電壓提高到所希望的電平。相反，如果已經產生過多的電流，或者是電壓已經過高，可去激活一個或多個繞組400，以減少向負載15供電的繞組400的數量。因此，開關電路18在控制電路16的幫助下，可以有選擇地構成經過各繞線組的電流通道，以便實現所希望的輸出特性或溫度。開關電路18可以構造成能有效地使各繞組並聯聯接，以在相對較低的電壓電平下提供較大的電流輸出(圖8)，或者是構造成能有效地使各繞組串聯聯接，以提供較高的電壓容量(圖9)。開關電路18可以響應於數字式發生的控制信號，或者是模擬式發生的控制信號。現請參見圖8，一個合適的數字控制開關電路800構造成能有效地並聯各繞組400，以便在相對較低的電壓電平下提供較大的電流輸出，該開關電路包括電容器810以及多個可控整流電路812。更具體地說，對(連接於)每一繞組400(這裡是4個)可設置一個電子控制的三相整流器電橋812。然而，為清楚起見，在圖8中只示出了根據本發明實施例的四個整流電路812中的三個。在每一繞組400的正工作周期內，當繞組400的電壓超過電容器810的電壓時，繞組400向電容器810充電，當繞組400的電壓低於電容器810的電壓時，電容器向負載15供電。因此，電容器810可支持發電機單元14的輸出電壓，並且能給負載15提供一個平滑的、變化較小的輸出電壓。整流電路812能將發電機單元14所提供的交流信號轉換成直流信號。每個整流電路812包括每一相的引腳；功率二極體814；連接開關或繼電器，例如半導體可控整流器(SCR)816；控制二極體818；以及控制開關或繼電器，例如電晶體820。從下文中結合圖10和11所作的詳細描述可以看出，整流器812的每個引腳均響應於一控制信號，特別是從數字控制電路16來的信號。每個整流電路812最好是基本相同的，因此，下面將只描述一個整流電路。功率二極體814的負極連接於電容器810(以及負載15)，而其正極則連接於一相關繞組400以及相關SCR816的負極。通常，當功率二極體814的正極電壓大於負極電壓時，電流可通過功率二極體814。然而，當正極電壓小於負極電壓時，功率二極體814作為斷路操作。因此，功率二極體814隻有在繞組400提供的電壓高於電容器810電壓時才會導通。較合適的是，每個電晶體820均包括一pnp雙極結型小信號電晶體(BJT)並目控制著相應的SCR816。每個BJT820的基極均通過第一電阻822而連接於數字控制電路16，例如圖10所示的控制電路1100，這個控制電路能產生用來激活或去激活各BJT820的信號。BJT820的基極通過第二電阻824而連接於負極端子19，所述第二電阻形成了BJT820基極處的分壓器。第一和第二電阻822、824具有合適的電阻值，因此由控制電路16確定的控制信號可以激活BJT820。BJT820的集電極連接於控制二極體818的正極，而BJT820的發射極則連接於SCR816的正極以及負極端子19。為了保護控制電路16，可以在控制電路16和開關電路800之間設置一緩衝器(未圖示)。SCR816的柵極連接於控制二極體818的負極；通過電阻815而連接於SCR816的負極；以及通過電阻815連接於繞組400。當繞組400產生正電壓時，SCR816的狀態是不相干的；SCR816和控制二極體818能防止大電流從SCR816的負極流向其正極。因此，儘管電流從功率二極體814流向負載15，但SCR816實際上是作為開路工作的。然而，在激活狀態下，SCR816可以像一個二極體那樣工作，允許電流從正極流向負極，但是不讓電流從負極流向正極。因此，當繞組400提供一負電壓，SCR816的狀態確定了電流是否流向繞組400。當BJT820被去激活時，不會從在SCR816柵極處的控制二極體818判定信號，而且繞組400可通過電阻815驅動柵極電壓。因此，柵極電壓可保持為基本等於繞組400的電壓，而SCR816則保持去激活狀態。然而，當BJT820被從控制電路16來的信號激活時，控制二極體818和SCR816的正極通過BJT820連接，所述BJT820可激活SCR816。SCR816的正極連接於發電機單元14的負極端子19，因此，繞組400的負電壓可導致電流通過SCR816流向繞組400。於是，當SCR816被激活時，繞組400可驅動發電機單元14的負極端子19。通過正確地切換各BJT820，可以維持所需的電壓或電流。如果系統10的輸出電壓或電流小於所需的電平，可激活更多的BJT820，因此能加入更多的繞組400來驅動負載15。相反地，如果系統10的輸出電壓或電流過高，BJT820被去激活，去除多餘的繞組400，使電壓或電流降到所希望的電平。較合適的是，控制電路16包括一基於微處理器的系統，它用以接收來自傳感器20的信號，並且相應地激活或去激活開關電路的BJT820。參見圖10和圖11，一個示範性的基於微處理器的系統1100包括一傳統的微機1102，它可以通過例如定時詢問或中斷來接收來自傳感器20的信號，並相應地調節BJT820而提供合適的輸出。圖11示出了一個用於三繞線組系統(在圖8所示的開關電路中，只控制三個繞線組)的示範性的基於微處理器的系統。從圖11清楚可見，控制系統1100合適地包括一傳統的微機，例如ZialogZ86E04型微機1102；電阻階梯1104；具有預定諧振頻率(例如4兆赫)的合適晶體1106；八分之一(oneofeight)解碼器1108，例如74HC138型解碼器；相應的輸出鎖存器1110-1118，例如74H373型鎖存器；雙向鎖存器1120，例如74HC245型鎖存器；輸入開關1122和合適的指示電路1124，該指示電路包括發光二極體和驅動器電路1124。微機1102的一輸出埠(埠2)的引腳(P20-P27)連接於每一鎖存器1110-1118的輸入引腳。鎖存器1110-1118的鎖存控制引腳與解碼器1108的相應輸出引腳(11-15)連接。鎖存器1110的輸出引腳連接於電阻階梯1104的相應電阻。鎖存器1118的各輸出引腳和鎖存器1116的一個輸出引腳連接於開關電路800(圖8)的相應控制輸入端(SCR0-SCR8)。鎖存器1114的輸出引腳和鎖存器1116的其餘輸出引腳則與指示器電路1124相連。微機1102最好是一個傳統的微機，例如ZialogZ86E04型微機，它包括內部的隨機存取存儲器(RAM)；計數器和寄存器(它們可以按照標準的工藝配備在RAM中)；能產生中斷的各別內部比較器；以及用微機控制各輸出端(引腳)的輸出信號的各埠寄存器。(為方便起見，相應的各埠寄存器有時將被同時引用。)更特別的是，微機1102最好包括至少一個內部比較器，用以比較在引腳P31處所施加的電壓(輸出電流的標記)和在引腳33處施加的電壓。在下文中將要詳細解釋，引腳33處的電壓最好是由電阻階梯1104產生的可控斜坡電壓，它可以被微機1102用作公共參考信號。解碼器1108和鎖存器1110-1120可以作為一個總線一起工作，以有選擇地將微機1102的埠2(引腳P20-P27)連接於多種裝置，例如電阻階梯1104、指示電路1124、開關電路800(圖8)的相應輸入端(SCR0-SCR8)、以及開關1122。微機1102可以在例如埠0(引腳P01-P02)產生一個地址計數，指示相應於在埠2處產生的輸出的所需接收器的某一特定鎖存器。把這個地址施加給解碼器1108，它能對指定的鎖存器產生一鎖存(俘獲)控制信號。於是，微機1102在埠2處的輸出就可以被有選擇地提供給所需裝置。微機1102可在埠2(引腳P20-P27)處產生一個能選擇性供給的計數(模擬-數字(A-D)，參見圖11A)。這個計數通過鎖存器1110而施加給電阻階梯1104。電阻階梯1104能產生一個可反映該計數的斜坡參考信號。R2R階梯兩端的電壓被濾波，並且可當作公共比較參考信號施加在微機引腳10處。下文將要描述，利用各種參數與斜坡信號的比較(例如輸出電流的標記(引腳P31))可以產生參數的數字標記，或者是特定的功能；當參數與參考電壓相等時，計數A-D的瞬時值表示參數值。這種比較也被用於有選擇地啟動中斷功能。微機1102最好是可以中斷地驅動，產生的各種中斷信號可執行預定的功能。例如，可響應於斜坡參考信號與傳感器702輸出電流標記的比較結果而產生中斷(圖7)，並且周期性地響應時鐘內計數。響應於中斷，可俘獲表示輸出電流的A-D計數，而且，相關於各被啟動或被禁止的繞線組400的SCR能將合適數量的繞線組聯接於工作電路以提供所需輸出。開關1122是用來給操作員對微機1102提供輸入。開關1122連接在鎖存器1120各相應引腳和一邏輯高壓源之間。微機1102定期為雙向鎖存器1120定址。鎖存器1120可俘獲諸開關的狀態，鎖存器1120可相應於相對開關的鎖存位的邏輯高信號來俘獲一個計數。然後，響應於從微機1102經解碼器1108而來的一控制信號，鎖存器1120內的開關狀態計數被放到總線上，即，設置在微機1102的埠P2。然後，微處理器1102探測埠P2的狀態，以確定哪一個開關已被驅動。開關電路800適用於相對低電壓、大電流的場合(例如大約12V，200A)。通過把各繞線組400有效地串聯，就可以構造出相對高電壓、小電流的開關電路18。請參見圖9，一個合適的、模擬控制的高壓開關電路900包括電容器810和一系列整流電路902。儘管示出的開關電路800是一個數控電路，而開關電路900是一個模擬控制的電路，但它們都可以被更改成由一個不同型式的電路控制，現在的結構僅僅是為了說明起見。對於每一相而言，每個整流電路最好包括功率二極體814；以及一連接開關或繼電器，例如半導體可控整流器(SCR)816。開關電路900構造成能使三相繞線組內的繞組400以並聯方式聯接。然而，各繞線組400A-D是相互串聯的。還設置了一組連接於每一組功率二極體814的負極以及每一組SCR816正極的輔助二極體904，以維持直流輸出。串聯結構可在不增加各個三相繞線組400的輸出電壓的情況下，為系統100提供較高的電壓容量。因此，可在不添加昂貴的高性能元件的情況下，增加系統10的電壓容量。SCR816由控制電路16有選擇地驅動，以便控制連接於電路的特定繞線組400，進而控制輸出電壓。對圖9所示串聯結構的SCR816的控制可以用任何合適的控制電路16，例如由微處理器控制的電路，或者由「硬線(hardwired)」模擬控制電路來執行，所述模擬控制電路可根據輸出電壓之類探測到的條件產生控制信號。例如，參見圖12，一個響應於輸出電壓傳感器700(圖7)的「硬線」控制電路1200可包括一帶有預定數量級(最好相應於定子繞組的數量)的分壓器1210、每個級的相關緩衝器1212、相關比較器1214、以及相關的開關系統904(連接於相應的SCR2116)。控制電路800對SCR816產生控制信號，以便根據輸出電壓的電平來有選擇地將各繞線組連接於工作電路或使其斷開。從例如傳感器1250來的發電機單元14的輸出電壓的標記(例如一指示電壓)通過電阻1220(例如680歐姆)而施加於分壓器1210。較合適的是，分壓器1210包括多個電阻1218，每個電阻都相應於每個定子繞組(這裡是12個)。最好是所有的電阻都具有相等的預定值(例如1K歐姆)。如果需要，可以連接一個齊納二極體1222來提供過電壓保護，該二極體的預擊穿電壓對應於表示最大允許輸出電壓的分壓器輸入電壓。因此，如果發電機單元14的輸出電壓超過允許的最大值，那麼施加給分壓器1210和齊納二極體1222的電壓將超過齊納二極體1222的擊穿電壓。因而，分壓器1210處的電壓會降到零，於是就可以使所有繞組400去激活。每一緩衝器1212均連接於分壓器1210內的各電阻1218之間的某一節點。較合適的是，緩衝器1212包括運算放大器(opamp)，該運算放大器的正相輸入端連接於分壓器1210節點，而反相輸入端直接連接於運算放大器輸出端。緩衝器1212產生一個等同於在其輸入端確定的信號的輸出信號，但是只有在緩衝器1212的正負源(或「幹線(rail)」)電壓範圍內才是這樣。因此，緩衝器1212可以使控制電路16的其餘部分與繞組400電氣絕緣。緩衝器1212的輸出端合適地連接於比較器1214的的輸入端。較合適的是，各比較器1214包括多個具有極高增益的運算放大器。緩衝器1212的輸出端最好是通過第一組電阻1224連接於比較器1214運算放大器的正相輸入端，而比較器1214的反相輸入端則通過第二組電阻1226而連接於參考電壓Vs。因為每一比較器1214均具有特別高的增益，所以它能根據正相輸入信號或反相輸入信號是否較高來產生一個大致等於其正或負幹線電壓的輸出信號。參見圖13，施加於每一比較器1214之反相輸入端的參考電壓Vs最好由第二分壓器1300產生，該分壓器包括一手動調節的電位器1302，並且連接於一基本恆定的內電壓以及地。參考電壓Vs是在電位器1302的輸出端產生的。該參考電壓Vs可以由用戶或生產廠商調節，使系統10實現所需的電壓輸出。請重新參見圖12，比較器1214的輸出信號被提供給相關的開關系統904。每一開關系統904可根據比較器1214確定的輸出信號來給開關電路18提供控制信號，以便激活或去激活繞組400。較合適的是，開關系統1214包括第一二極體1232；一耦合器，最好是一個光控晶閘管1234；以及聯接於SCR816的第二二極體1236。第一二極體1232的負極連接於比較器1214的輸出端，其正極連接於光控晶閘管1234的輸入端之一。其正極和負極均連接於負載(pull-up)電阻。當比較器1214的輸出為低(即，緩衝器1212的電壓信號低於參考電壓Vs)時，光控晶閘管1234輸入端確定的信號也為低。相反，當比較器1214的輸出為高時，光控晶閘管1234輸入端確定的信號也為高。光控晶閘管1234是一個使控制電路16的各元件與繞組400電氣絕緣的緩衝器。基本上，光控晶閘管1234輸入端的高信號可以激活內部發光二極體(LED)1240。LED1240的光照可以激活連接於輸出端的內部晶閘管1242。因此，光控晶閘管1234可使各繞組400與控制電路的其餘部分完全電氣絕緣。此外，還可以設置一個用戶可借肉眼觀察的第二LED，以供用戶參考。光控晶閘管1234的輸出端通過電阻1246連接於第二二極體1236的負極，並連接於(整流電路的)SCR816的柵極，而且通過第二電阻1248連接於SCR816的負極。當晶閘管1242被激活時，並當繞組400相對系統10產生一個正電壓時，在SCR816的柵極和正極上的電壓基本相同，因此可激活SCR816，允許電流從繞組400流出。相反，當晶閘管1242被去激活時，SCR816的柵極和負極電壓是不同的，所以會使SCR816去激活，並且從系統10的輸出中去除相應的繞組400的輸出。比較器1214的輸出信號可確定每一繞組400是否應被激活或去激活。當比較器的輸出信號為低(即，參考電壓Vs高於相應的分壓器電壓)時，繞組400被去激活。相反，當比較器的輸出信號為高(即，參考電壓Vs低於相應的分壓器電壓)時，繞組400被激活。如果系統輸出電壓降低到參考電壓Vs之下，分壓器每個節點上的電壓也會相應降低。因此，對於數量眾多的比較器而言，參考電壓可以高於分壓器電壓，這時可激活更多的繞組400以補償電壓降。類似地，如果系統電壓超過參考電壓Vs，分壓器電壓也會增大，因此更多的分壓器電壓可以高於參考電壓Vs。於是，可以去激活一個或多個繞組400，以降低系統10的輸出電壓。在本實施例中，控制電路900最好可以調節電壓，即，控制電路可以激活或去激活各個繞組，以達到所希望的輸出電壓。此外，控制電路16可以有電流和溫度的限制，如果電流或溫度超過一預定的閾值，不管電壓輸出如何，控制電路16都將自動地減少被激活繞組的數量。對電流和溫度加以限制的功能可消除發電機單元14的諸元件發生過載或燒壞的現象發生。當然，這些功能是可以改變的，以便根據任何參數來調節電壓，並且根據其它參數來限制輸出。此外，控制電路16最好是設計成可交替地激活或去激活繞組400和BJT820，並且使它們保持一定的被激活周期。例如，為了防止各繞組400過熱，BJI820可以在先進先出(FIFO)的基礎上被激活或去激活。於是，需要讓去激活最長時間的BJT820被首先激活。於是，沒有哪一個繞組400會保持比其它繞組400長得多的激活時間，因此在繞線組400中產生的熱量將會得到均勻的分布。或者，可以為SCR的用來選擇繞線組之順序的觸發選擇添加一個第三柵極。每隔幾秒，可以選一個新的繞線組來代替該繞線組，因而不會有某個繞線組發生過熱現象。參見圖14，根據另一種變化型式，系統10的輸出電壓可以被施加於使用了開關1400和1402的分壓器的相對端。周期性地驅動開關，可使被激活的繞組400發生變化，因此能使繞線組400內的熱量有效地分布。如前所述，根據本發明的定子繞組控制系統可以應用於很多種場合，特別適用於旋轉動力源(例如發動機)在轉速變化較大的情況下驅動，或者是電壓或電流必須在一個很大的範圍內得到控制或變化的情況。這些應用場合的例子包括多模式電焊機；以及由於電源特性而工作於轉子轉速變化範圍較大的發電機和逆變器，例如，在冷凍車內由柴油發動機供電的逆變器，或者是用來消除噪聲和/或提高燃油效率的節流控制。現請參見圖15，一響應於變動範圍較大的輸入轉速而產生多種可調直流幹線電壓的系統1500可以利用以下構件來形成，它們包括預定數量(例如4個)的繞線組400，用以提供相應的正直流幹線1501A、1501B；相應的三相穩壓器(例如可調整流器電橋)1502；每個穩壓器與每一繞線組400相關；單相控制線圈1504；一與控制線圈1504一同工作的單相穩壓器(例如可調整流器電橋1506)用來提供指定電平穩壓直流輸出(例如15伏、5伏)的傳統穩壓裝置1508和1510(例如摩託羅拉78LXX型三線串聯穩壓裝置)；合適的過零檢測器1512；一合適的微機控制器1700；一合適的電流傳感器1514；在微機控制器1700控制下進行工作的成組傳統模擬式開關1516和1518(例如CD4055)(或者是一個合適的模擬式轉換開關晶片)；類似於圖11中開關1122的按鈕輸入開關1520；以及相應的電壓傳感器1522和1524(例如分壓器)，用以產生合適電壓電平的直流幹線標記(R伏特)和控制線圈電壓(C伏特)。預定值的直流電壓可以是例如300V和150V或者是150V和75V，可相對於負幹線1501C(經過二極體D7而相對系統的地合適地浮動)提供給正直流幹線1501A和1501B。如果需要，系統1500還可以包括一個合適的電力逆變器(逆變器)3100，以在傳統的輸出端1526的端子L1和L2上產生一交流信號3102。在這種連接關係中，還可以設置用來提供輸出信號3102的電壓標記(Vac)和電流標記(Iac)的傳感器電路1528和3110。逆變器3100可以從一個或多個直流幹線1501A和1501B中獲得電力。然而，最好是設置一個逆變器幹線發生系統3300，以建立一個或多個獨立的逆變器幹線3304、3306。在下文中將更全面地描述，逆變器幹線發生系統3300最好是包括一套做在定子鐵心302上並與三相整流器(例如穩壓整流器電橋和/或非穩壓整流器電橋)共同工作的一個或多個繞線組400A、400B，它雖然無助於直流幹線1501A或1501B上的電壓，但是可以單獨建立一個獨立的逆變器幹線(3304，3306)。利用單獨的繞線組400A、400B以及一協同工作的整流器建立基本獨立的、供給逆變器3100的直流電壓，可以便利於逆變器和例如電焊機的同時工作。三相調節器1502可以是任何一種可調的三相調節器，例如三相的SCR整流器電橋，它可響應於各相相關的輸入控制信號，能把電壓和電流調節到系統所希望操作的電平。例如，可以採用類似於電橋812的、採用了高功率額定元件的三相調節電橋來充當電橋1502。為了產生所需的電壓和電流控制，可以並聯預定數量(例如2個)的調節器1502，並且把一定數量(例如2個)的並聯調節器組串聯起來。轉子的轉動可以在每一繞線組400(以及逆變器繞線組400A和400B)中產生感應電流。控制器1700給調節器1502提供信號，以有效地連接或斷開工作電路內的各線圈而提供所需電平的電流，並且調節各相的相對點火角以控制電壓輸出。轉子和定子設計成即使轉子的轉速最低(例如空轉速度)，它們也能產生符合標準的直流輸出信號(如果採用逆變器3100，還能產生符合標準的交流輸出信號)。在最小的工作速度(轉速)下，所有的(或者至少是大部分)繞線組400(以及400A和400B)通常被連接於工作電路，而調節器SCR「完全導通(fullon)」以實現最大點火角。然後，各線圈與工作電路連接或脫開以提供所需電平的電流，而SCR的點火角可以改變，以在較高的轉速下獲得並維持所需的輸出電壓。微機控制器1700對調節器1502和1506(如果採用了逆變器3100和逆變器幹線發生器3300，也可以為它們)提供控制信號。下面將要討論到，控制器1700響應於來自過零檢測器1512的信號；表示輸入開關1520狀態的信號；以及通過模擬開關組(MUX)1516和1518而有選擇地施加給控制器1700的傳感器信號。傳感器信號最好包括表示高直流幹線1501A的信號(R伏特)；表示控制線圈1504兩端電壓電平的信號(C伏特)；表示來自電流傳感器1514的輸出電流的信號(ISEN)；表示來自溫度傳感器704(見圖7)的溫度的信號(I伏特)；以及表示電力逆變器3100之交流輸出信號的電壓平均值的信號(Vac)。直流幹線電壓的標記(R伏特)和控制線圈電壓的標記(C伏特)分別是由電壓傳感器1522和1524提供的，它們最好是具有表示測量電壓的電壓(在一合適的範圍內)的信號。傳感器1522和1524可以是任何能提供表示測量電壓大小的信號(例如在合適範圍內的電壓)的裝置。直流輸出電流的標記(ISEN)是由電流傳感器1514提供的，它最好是具有表示系統電流輸出的電壓的信號。電流傳感器1514可以是任何能提供表示電流幅度的信號(例如在合適範圍內的電壓)的裝置。在大電流場合下，利用能避免功率損耗的霍爾效應傳感器是非常有利的。在小電流系統中，可通過測量流過一小電阻(例如0.1歐姆)的電流所產生的電壓，以產生電流標記。輸出電壓信號3102的標記(Vac)是由傳感器電路1528提供的。傳感器電路1528可以是任何一種能產生與輸出電壓3102的平均值成正比的信號(例如在合適範圍內的電壓)的裝置。例如，合適的傳感器電路1528可以包括連接於輸出端L1和L2的單相二極體電橋；合適的低通濾波器電路；齊納二極體；以及分壓器。可以把輸出端L1和L2提供的輸出信號3102施加給電橋，以產生一個平均直流信號。該直流信號被濾波器和齊納二極體濾波、平滑和限幅後施加給分壓器以產生一個與平均輸出電壓3102成正比的信號。這個信號被施加於模擬轉換開關(開關組)1516，以便有選擇地提供給微機1102的引腳8，並且與參考斜坡作比較。信號3102交流輸出電流電平的標記(Iac)由電流傳感器3110提供給模擬MUX1518。電流傳感器3110可以是任何能提供表示電流的電壓的裝置。在通常的系統中，Iac電壓可以由流經一小電阻(例如0.1歐姆)R3(見圖31)的電流產生。在大電流場合，利用霍爾效應傳感器避免功率損耗是非常有利的。控制線圈1504和某一個預定相(例如相A)繞線組400同時繞制在定子鐵心302上。儘管實際上是和一繞組400一起繞制的，但控制線圈1502仍由調節器1506單獨控制，並且無論與其一起繞制的繞組400的狀態如何均可有效地連接於系統。控制線圈1504與調節器1506以及調節裝置1508和1510共同工作，以穩定地為各電路提供電壓(例如5V、15V)。調節器1506可以是任何合適的、具有合適功率額定值的穩壓單相調節器，例如SCR整流器電橋。在轉子的轉速在一個很大範圍內變化的場合中，穩壓整流器優於非穩壓電橋，它能調節感應電壓的範圍，並且能在整個工作範圍內穩定地供給電壓。與繞組400一樣，線圈1504的各參數要選擇成能在例如空轉速度之類最低的工作速度(轉速)下產生足夠大的電流以產生電壓，這時調節器SCR處於「完全導通」狀態。接著，改變SCR的點火角，以在較高的轉速下維持所需的控制電壓。當轉子轉速的變化範圍足夠小的時候，可以採用一個非穩壓的整流器。控制線圈1504還能提供一個可從中獲得相的標記的信號。由於控制線圈1504實際上是和某一相的繞線組400一起繞制的，所以線圈1504與特定組相線圈同相。因此，在線圈1504內感應信號的過零點和與控制線圈1504一起繞制的組相線圈的過零點相一致。因此，相應於控制線圈電壓，由過零檢測器產生的過零標記可以被用來推導相應繞線組400、400A和400B的相對相位(由於實際配置是固定的，所以每一繞線組的各相應相線圈彼此同相)。參見圖15A，合適的過零檢測器1512包括合適的比較器1550，該比較器的各輸入端通過相應的電阻1552和1554而連接於控制線圈1504兩端(在端子X1和X2上)。所述輸入端最好由二極體D11、D12、D13和D14箝位，以防止輸入端的電壓超過比較器的供電電壓。當輸入端X1的電壓超過輸入端X2的電壓時，比較器1550會產生一邏輯高輸出，而當輸入端X1的電壓低於輸入端X2的電壓時，比較器1550會產生一邏輯低輸出。因此，過零點是由比較器1550的輸出信號內(ZEROX)的躍遷來表示的。對系統不同元件的供給電壓電平之間的躍遷而言，比較器1550最好是一個開路漏極(opendrain)或開路集電極(opencollector)器件；當產生低邏輯輸出時，把輸出有效地接地。當指示出高電平輸出時，接地連接被斷開，輸出信號有效連接於具有所需邏輯高電平的供電源。微機1700可對三相調節器1502產生合適的控制信號(SCR1-SCR12)以產生所需輸出，並且對調節器1506產生控制信號(SCR13-SCR14)以保證給系統的各元件提供一穩定的電源。此外，當系統中包括逆變器3100時，控制器1700能對電力逆變器3100產生開關控制信號(LHRL、RHLL，以及在各實施例中的HIV)。當採用了逆變器幹線發生器3300的時候，控制器1700還可以對它產生合適的開關控制信號(例如SCR15、SCR16、SCR17、SCR18)。電力逆變器3100(在該較佳實施例中，實際上是一個變頻逆變器)可在傳統的輸出口1526的端子L1和L2上產生輸出信號3102，它具有一模擬所需交流信號(例如在美國是120v，60Hz；在歐洲是_v，50Hz)的波形(例如具有相同的RMS值)。簡明地請參見圖16A，通過產生極性相反的第一和第二脈衝1602和1604就可以模擬一個正弦波，從T1時刻第一脈衝的後沿到T2時刻第二脈衝的前沿之間有一個中間空載時間1606。信號的RMS值是空載時間1606的函數。控制與電壓電平有關的空載時間，可提供一個基本上等於所需正弦波的RMS值的RMS值。可以例如利用由預定數量脈衝疊加起來的組來形成輸出信號波形3102，這樣就可以更精密地形成所需正弦波。例如，參見圖16B，可以這樣來精密地模擬一正弦波，即，產生極性相反的第一和第二基礎脈衝1610和1612，從T1時刻第一脈衝1610的後沿到T2時刻第二脈衝1612的前沿之間有一個中間空載時間1615；在脈衝1610上有效地疊加第三脈衝1614，其前沿在T3時刻，而後沿在T4時刻。在脈衝1612上也同樣有效疊加第四脈衝1616。對脈衝寬度以及對與電壓電平有關的空載時間進行控制，可提供近似等於所需正弦波的RMS值的RMS值。由於交流信號是由電力逆變器3100合成產生的，所以它和發動機12的轉速無關。因此，可通過調節電力逆變器3100就可以各種頻率(例如在美國是60Hz，而在歐洲是50Hz)提供滿功率。利用變頻逆變器在很多方面都是很有利的。通過改變輸出頻率作為負載電流耗用的函數以適應負載特別的瞬變需求，系統10可以同比平時更大的裝置一起工作。特別是，業已確定當啟動一大型的電動機，例如空調機上的致冷壓縮機時，所需的電流要遠大於電動機啟動後維持工作所需的電流。當電動機等負載引入的電流高於系統額定輸出時，施加於電力逆變器3100的直流幹線電壓趨向下降。業已確定的是，通過使交流輸出信號的頻率作為電壓下降的函數(例如成正比)來下降，就可以讓系統10使通常需要一大型發電機的裝置啟動並維持工作狀態。在所施加的信號上降低頻率，就可以有效地降低已被驅動的電動機，例如壓縮機的轉速。如此便可以降低電動機的負載，因而減少啟動電動機所需的電流。然後，可增高頻率，把電動機的轉速增大到設計的工作速度。例如，當電壓下降到一預定電平(例如110伏特)之下時，頻率降低，最好是讓線性跟蹤電壓下降到大約30赫茲，50伏特。一旦電動機運轉，引入電動機的電流會減小，直流幹線電壓升高，恢復正常的工作頻率。例如，根據本發明的2千瓦發電機能啟動13000BTU的空調並維持其運轉，以前為滿足啟動負載，這樣的空調需要4或5千瓦的發電機。被援引在此以作參考的申請號為08/306,120、申請日為1994年9月14日、題為輕型機組(LIGHTWEIGHTGENSET)的美國專利中，描述了一種把頻率調節作為負載電流耗用的函數以適應負載的特殊瞬變需求的配置情況。相反，由於可在不降低頻率的情況下降低發動機12的速度，所以發動機12的速度可以作為輸出耗用量的函數而變化。於是，使發動機的速度作為負載(直流或交流)的函數而變化可降低噪聲並降低燃油消耗，這樣不會對逆變器工作產生不利的影響。表示在輸出口1526引入之信號的電壓反饋信號Vac，可以像R伏特信號(表示直流幹線電壓)一樣的方式被用作為提供給驅動器1714(圖17)的信號脈衝寬度的控制參考。從下文中結合圖32、33和34所作的描述可以清楚看出，逆變幹線發生系統3300最好包括一套單獨由一個或多個(例如4個)繞線組400A、400B組成的組和共同工作的三相整流器(例如穩壓整流器電橋和/或非穩壓整流器電橋)，它們對直流幹線1501A或1501B上的電壓不起作用，但是能建立單獨的、基本獨立的逆變器幹線(3304，3306)。採用獨立的繞線組400A、400B和共同工作的整流器建立一個基本獨立的直流電壓給逆變器3100供電，可便利於逆變器同時工作以及例如電焊機的工作。例如，可採用一類似於控制器1100(圖11)的控制器，它的傳感器輸入端可通過模擬開關1516和1518有選擇地連接於微處理器1102的引腳P31。過零信號(ZEROX)可經過雙向鎖存器1120而施加於微機1102。數據總線1126上還可以包括附加鎖存器，為模擬開關以及附加SCR有選擇地提供控制信號。也可以採用其它的微機控制器結構。例如，參見圖17，另一種微機控制器1700包括一合適的微機晶片1702；預定數量的、八位串行輸入鎖存並行輸出寄存器(串行輸入計數器)1704、1705、1706和1707，例如74HC595器件；一傳統的七級計數器1708；一合適的陶瓷振蕩器1710，它能向微機1702提供預定頻率(例如8MHz)的時鐘信號；以及類似於電阻性階梯1104的電阻性階梯1712。如果需要，電路1700還可以包括一合適的節流控制驅動器1714。微機1702可以是一塊傳統的微機晶片，包括內部計數器、寄存器、隨機存存取儲器(RAM)以及只讀存儲器(ROM)。寄存器可以是可單獨尋址的硬體寄存器或者是作為RAM內的存貯位置來配置。相反，微機RAM可作為單獨可尋址的硬體寄存器來配置。較佳的是，微機晶片還包括能響應外部信號而產生中斷命令的內部比較器。也可以採用能為微機晶片的中斷埠提供輸入的外部比較器。微機晶片1702最好是能根據例如ROM內儲存的程序來執行操作順序。所述操作是利用晶片(或與晶片共同工作)的內部處理器、寄存器和比較器來實現的。在有些微機晶片中，隨機存取存儲器的數量相對受到限制。這樣的微機通常包括預定數量的固定功能的處理機寄存器；以及多個單獨的能作為RAM的可尋址寄存器。然而，在某些情況下，這些寄存器被分成幾個只在相互排斥的基礎上存取的額定的組(頁面)。通常，由微機執行的每個程序只在寄存器某個特定的頁面上工作。然而，當程序需要一個儲存在寄存器不同頁面上的數據值(變量)時，由於寄存器的各頁面只能在相互排斥的基礎上存取，所以必須執行頁面改變處理。例如，當所需的值被放在包括於固定處理機寄存器(特別是堆棧)中的某一緩衝器內時，可執行頁面改變處理以返回起始頁，所述數據值從緩衝器(堆棧)傳送到起始頁的寄存器上(該傳送過程被稱作頁面間的數據傳送)。一定的變量(這裡稱作通用變量)的存取範圍是很寬的，因此當它們被存取時可按程序進入一新的頁面。每個通用變量實際上均被賦予寄存器每一頁面內的一專用寄存器。通常要涉及多個通用變量，並採用後進先出(LIFO)堆棧來執行數據傳送。例如，微機1702以ZialogZ86EO4晶片較為合適，它包括一組固定功能的寄存器；至少一個定義了固定功能堆棧的處理器；以及16個每個均包含16個頁面的尋址寄存器。然而，存儲器的各頁面只能在互相排斥的基礎上來存取，因此要根據需要執行傳統的頁面改變處理。在控制電路1700中，微機1702最好配置成包括兩個內部比較器，它們把選定的各傳感器電壓(分別在微機引腳8和9上提供)與施加在引腳10上的一公共參考信號作比較。所述公共參考信號最好是一個可控的、基本線性的(即使是階梯狀的)、大小為0到5伏特的斜坡電壓，它是通過對電阻性階梯1712(如控制電路1100中的階梯1104)施加一增量計數而產生的。較合適的是，施加於階梯1712的數字計數是由計數器1708響應於從微機1702(引腳4)來的一時鐘信號而產生的。電阻性網絡1712兩端的電壓被過濾並在微機1702的引腳10處供給。為了便於用數量有限的微機比較器輸入端來傳感多個外部參數，傳感器的輸出端是通過模擬開關組1516和1518(圖15)有選擇地施加於比較器輸入端的。傳感到的參數被分成若干組，組的數量等於現有的微機輸入端的數量，例如對本實施例而言，是微機1702的兩個引腳8和9(圖17)。模擬開關1516和1518在微機1702的控制下被有選擇地驅動，對相關的微機輸入端施加一組選定的參數。模擬切換開關晶片(例如8對1)可以被用來容納大量的傳感器輸入端。在連續的測量周期內，開關組(MUX)1516和1518能把相關組中的每一個參數連續施加於微機輸入端。在本實施例中，從傳感器1522來的直流幹線電壓的標記(R伏特)以及從傳感器1524來的控制線圈1504兩端的電壓的標記(C伏特)通過開關組1516被編成一組，並且被有選擇地施加於微機引腳8。從傳感器1514來的輸出電流的標記ISEN和從傳感器704來的系統溫度的標記(T伏特)(圖7)被編成一組，並且通過開關組1518有選擇地施加給微機引腳9。如果系統包括逆變器3100，則表示逆變器3100上負載(平均電壓)的信號Vac以及表示逆變器3100之輸出電流的信號Iac可作為參數組的一部分分別施加給引腳8和9。利用選定的傳感參數標記與斜坡信號的比較，可以產生數字式的參數標記；在參考電壓斜坡到達參數標記的那一點，一個平行於產生該斜坡的計數器1708之內容的累積計數(A-D)就表示該參數值。下文中將要解釋，這個參數值的獲取是通過啟動一合適的中斷程序來執行的。微機1702與串行輸入-並行輸出寄存器1704-1707一起工作，對調節器1502和1506的SCR、模擬開關1516和1518、按鈕開關1520、以及逆變器電路(如果採用的話)產生控制信號。微機1702的一個輸出引腳(例如引腳13)可以被有效地當作一串行數據總線；所需的位模式被串行地提供到線路上並且被施加在所有輸出寄存器的數據輸入端上。串行數據時鐘信號(SCLK)與串行數據同步地且有選擇地施加給各輸出引腳(例如15-17)。串行數據時鐘信號只在相應(聯接)於一選定的寄存器1704-1707)的輸出引腳上提供，以便選擇並將數據存入合適的寄存器。在微機1702的引腳12上提供了-後繼控制信號(RCLK)，該信號被同時施加於每個寄存器1704-1706以將累積模式裝入輸出鎖存器，進而把該位模式作為控制信號施加給指定的接收裝置。每個串行計數器還能從微機1702接收一禁止信號。例如，串行輸入-並行輸出寄存器1704和1705與微機1702一起工作，對三相調節器1502和單相調節器1506的各控制SCR產生控制信號SCR1-SCR14。一相應於SCR1-8所需狀態的數據位模式被串行地提供在微機1702的引腳13上。串行時鐘輸入脈衝(SCLK)是在對應於串行寄存器1704的微機輸出引腳(例如引腳18)上伴隨產生的，以便將位模式移入寄存器1704。一旦寄存器1704獲取了該串行位模式，在微機1702的引腳12上就產生鎖存輸出信號(RCLK)。鎖存輸出信號(RCLK)使每個寄存器1704-1706把儲存在串行輸入寄存器內的位模式裝入裝置的輸出鎖存器，進而把該位模式作為控制信號傳送給相應的裝置(在目前情況下是計數器1704和SCR1-8)。該鎖存輸出信號(RCLK)同時被施加給每一寄存器1704-1706。然而，只有計數器1704的輸入移位寄存器會累積一些新的數據，而其它計數器的輸入寄存器中的內容保持不變。模擬過程是這樣進行的，即相對於計數器1705(利用了一個在微機引腳16上產生的串行時鐘信號)進行的，以對SCR9-14產生控制信號；相對於計數器1706(利用了一個在微機引腳17上產生的串行時鐘信號)進行的，以對輸入開關1520提供激發信號(PB01-PB04)，並對模擬開關1516和1518提供控制信號(ANALOG1-ANALOG4)，以便選擇所需的傳感器輸入端；以及，在採用逆變器的場合下，相對於計數器1707(利用了在微機引腳18上產生的串行時鐘信號)進行，以給逆變器電路3100提供控制信號。輸入按鈕開關1520(圖15)是用來讓操作者針對所希望的工作方式、所需的輸出電壓和輸出電流對系統進行輸入操作。例如，在一個多模式焊接機的場合下，按鈕開關1520可包括一焊接方式按鈕，它被依次按下以依次進行各種不同方式的焊接；一增量按鈕，它可以根據選定的工作方式被按下以使電流或電壓值增加到一個目標值；以及一減量按鈕，它可以根據選定的工作方式被按下以使電流或電壓值降低到一目標值。簡言之，每個輸入開關1520均連接於寄存器1706的一相應輸出引腳(PB01-PB04)，且通常連接到按鈕輸入線(PBTNIN)而與微機1702(腳1，見圖17)相聯。微機1702可產生串行數據和伴隨的時鐘信號，從而在寄存器1706中產生一位模式，寄存器1706向某一個開關1520提供邏輯高信號。輸入信號(PBTNIN)的狀態是在微機1702的一個引腳上讀取的。如果相應於邏輯高位的某一特定開關閉合，將對微機1702的引腳1提供高電平的輸入信號PBTNIN。如果開關沒有閉合，PBTNIN信號將是邏輯低。寄存器(PBNT)內相應於指定開關的位的狀態可根據需要作適當調整。施加於寄存器1706的串行數據依次經每一輸入開關1520按周期變化。參見圖18，較合適的是，微機1702的固定功能寄存器中包括計時器模式寄存器1802、各別計時器、計時器零(T0)1804和計時器1(T1)1806；相應的預定標器(PRE0，PRE1)1808、1810，用以設定計時器的輸出間隔；相應的寄存器1820、1822、1824，用以控制各裝置I/O埠(P2M，P3M，P01M)的(輸入輸出)模式；一中斷屏蔽寄存器(IMR)1826，用以允許或禁止各中斷；一中斷優先寄存器(IPR)1828，用以設定中斷的相對優先級；一中斷請求寄存器(IRQ)1830，用以讀取並控制中斷狀態；一堆棧指針(SPL)1837，用以控制對固定功能堆棧的存取；一寄存器指針(RP)1834，用以判斷寄存器的現時可存取頁；以及一不同標誌的寄存器1836。下文中將要詳細解釋，微機1702可在RAM產生和/或保持若干變量。如前所述，根據微機1702所採用的微機晶片的型式，可對每一變量使用單獨的硬體寄存器。如果寄存器被安排成各個分開的頁，可以採用傳統的通用變量以及頁面改變技術。參見圖19，各變量的例子包括表1在所述的較佳實施例中，微機1702被斷續地驅動；根據預定產生各種中斷信號以完成預定功能。例如，在所述較佳實施例中，會產生下列表2中所列出的諸中斷表2除了根據各種中斷而起動的各種程序之外，還可以採用各種子程序。在採用硬體寄存器的情況中，子程序的使用是極有利的，以促進頁面更改(pagechanging)。在表3中描述了示範性子程序。表3微機1702最好工作在一連續主迴路(簡單的競爭跟蹤(racetrack))程序中，用來產生斜坡基準電壓。其它的功能是由表2中所列的中斷來驅動。現請參閱圖20，當首先將電源供至微機1702時，各種計時器、寄存器、埠和指定變量(例如，節流脈衝寬度、具有最小值和最大值的節流脈衝，第一循環標誌、逆變器切換時間T1、T2、T3、T4)都被初始化(步驟2002)。在初始化之後，微機1702執行一連續的主迴路，以產生所述用來產生(develop)被測外部參數(例如，幹線電壓。輸出電流等)標記的斜坡基準電壓，並遞增寄存器1920內的POINT以循環穿過各感測參數(穿過模擬MUXs1516，1518的地址)，並在逐次循環中將每一參數施加於微機1702。正如前文已指出的，所述斜坡差動電壓是通過在計數器1708內產生一計數，並將該計數施加於電阻階梯1712而產生的。這樣，產生了一個在0至5伏特範圍內變化的可控斜坡電壓並將該電壓施加在微機1702的引腳10上。將同量的模一數轉換計數A-D保存在寄存器1902內。更具體地說，遞增寄存器1902內的所述A-D計數，並將在微機1702引腳4上產生的時鐘信號傳送到計數器1708(步驟2004)。所述A-D計數最好從0滾動至256，然後再滾改到0。(計數器1708亦作同樣滾改)。每次遞增所述A-D計數時，對所述計數進行測試以確定是否已經發生滾改現象(步驟2006)。假定未發生滾改現象，則再次遞增所述A-D計數，並且將所產生的另一時鐘信號傳送至計數器1708(步驟2004)。當發生滾改現象(表示一個新的感測循環)時，修改寄存器1826(圖18)內的中斷屏蔽(IMR)內容，以重新允許中斷IRQ0和IRQ2(傳感器比較中斷)(步驟2008)。正如將在下文中進行說明的那樣，只有在每次斜坡循環中才允許發生所述傳感器電壓中斷，以避免出現亂真讀數。正如前文中已指出的，將一指示待驅動模擬開關的指針保存在寄存器1920內作為通用變量POINT。實際上是使用單個指針在每一組開關(MUX)內進行相對尋址；點寄存器的內容被用來導出(derive)位模式，所述位模式提供給串行寄存器1706並對開關組1516和1518呈現為控制信號(ANALOG1-ANALOG4；圖17)位於一組內的各傳感器都依次與微機1702相聯接。因此，遞增模擬通道指針POINT(步驟2008)。正如前文中已指出的，對從第一組參數中選擇出來的諸參數(例如，幹線電壓R伏特、控制線圈電壓C伏特、或者交流輸出電壓Vac)的測量是根據每一IRQ0中斷而進行的。同樣，對從第二組參數中選擇出來的諸參數(例如，直流輸出電流ISEN、溫度T伏特或交流電流lac)的測量是根據所述IRQ2中斷而進行的。當微機1702插卻10上的基準斜坡(referenceramp)最初超過在所述基準斜坡循環過程中引腳8上的所選第一組參數標記時，產生所述IRQ0中斷。同樣，當所述基準斜坡最初超過引腳9上的所選第二組參數標記時，產生所述IRQ2中斷。現請參閱圖21和圖19，IRQ0程序2100是根據所述IRQ0中斷的發生而執行的。由於所述中斷是發生在所述斜坡電壓最初超過所選感測電壓時，因此，寄存器1902內的所述A-D計數字讀數表示所述感測參數(例如，幹線電壓或線圈電壓)的取樣值。但是，為了避免亂真讀數的不良效果，諸參數最好是預定數量取樣值例如八(8)個取樣值的平均值。更具體地說，寄存器(1938，1940和1941)的各陣列是為每一個待均化的參數、最好是組內每一感測參數而建立的，例如，幹線電壓(R伏特)，控制線圈電壓(C伏特)和交流電壓(Vac)。每一陣列最好包括一與每一預定數量的取樣值相對應的寄存器。具體陣列是在所述程序被模擬通道指示寄存器1920的內容POINT識別時運行的，(最好是某一位的狀態，例如，寄存器的0位)。最好陣列1938和1940的各寄存器交叉配置，其中保存了平均值的諸寄存器(如1904或1906)編以連續的地址，以方便利用寄存器1920的POINT內容(例如，指定寄存器的地址是相應寄存器的下地址加上POINT的位值0，1)進行相對尋址。所述平均值的確定最好是首先將模-數寄存器的內容推入指定陣列(1938，1940和1941)內，即將所述陣列內下一寄存器的內容裝入所述陣列內的每一寄存器中，再將所述模擬-數字寄存器的內容裝入所述陣列內的頂部寄存器中(步驟2102)。將指定陣列內每一寄存器的內容相加，並將該和數除以預定數(例如，8)(步驟2104)。然後，將所得運行平均值裝入由寄存器(1920)的POINT內容所指定的寄存器(例如，寄存器1904，1906或1907)中(步驟2106)。然後，將與IMR1826內IRQ0相對應的屏蔽位設定成在斜坡循環的其餘步驟禁止IRQ0(步驟2108)並返回主程序(步驟2110)。IRQ2程序除了產生與微機引腳9上提供的第二組輸入參數有關的數據之外，例如輸入電流ISEN和溫度TSEN，其它都與所述IRQ1程序相似。如果需要，可以對一序列取樣值進行求均處理。但是，在所述的較佳實施例中，所述求均處理是預先決定的(foregone)。其中保存了電流值和溫度值的寄存器(例如1908或1909)最好編有連續的地址，以方便利用寄存器1920的POINT內容進行相對尋址。更具體地說，請參閱圖22，由於所述中斷是發生在斜坡電壓最初超過所選感測電壓的時候，因此，寄存器1902內的A-D計數表示了感測參數(例如，輸入電流ISEN和溫度TSEN)的取樣值。因此，將模-數寄存器1902的內容裝入由寄存器1920的POINT內容所指定的寄存器(例如1908或1909)中(步驟2202)。然後，將與IMR1826內的IRQ2相對應的屏蔽位設定成在斜坡循環的其餘步驟(步驟2204)禁止IRQ2，並返回至主程序(步驟2206)。正如前文中已指出的，傳送至調節器1502和1506(以及用於逆變器3100的開關控制信號)各SCR的控制信號是以串行數據流產生的，並由適當的串行輸出寄存器1704和1705(和1707)所捕獲，所述寄存器能將控制信號提供給SCR(和逆變器3100)。諸SCR的狀態是根據所述循環(轉子旋轉)的瞬時相而進行控制的，並取決於所述系統是處於電流模式工作還是處於電壓模式工作、系統輸出信號電流和/或電壓是否與它們各自的目標值(寄存器1954的電流目標值和寄存器1952的電壓目標值)不相一致。在電流模式工作狀態中，激活或去激活與諸線圈相對應的諸SCR，以提供所需大小的電流。在電壓模式工作狀態中，改變諸SCR的點火角以控制電壓輸出。逆變器3100(LHRL、RHLL、HIV)的開關控制信號和相應逆變器繞線組400A、400B的允許信號也都以串行數據流的形式產生，並由適當的串行輸入並行輸出寄存器1707所捕獲，所述寄存器能將諸控制信號提供給逆變器3100。開關控制信號的狀態是根據用來表示所述AC循環的瞬時相的ACCNT計數而進行控制的。最好控制信號在所述循環內的諸預定點上接通和斷開，這些點由計數T1、T2、T3和T4表示，正如將在下文中作更為具體地描述的那樣。根據計時器的零中斷，最好以130微秒的時間間隔，對SCR控制字寄存器1916和1918內所反映的SCR的所需狀態(以及寄存器1925的下半字節內所反映的逆變器開關控制信號的所需狀態)進行更新，並將信號傳送到定期刷新的SCR。請參閱圖23，計時器零中斷程序2300是根據計時器零定期暫停，例如每隔130微秒執行一次。正如前文已指出的，將表示轉子循環相的RPM計數保存在寄存器1912內，當定子繞組的各相應該導通時，將表示循環中諸相對點的計數保存在寄存器1930、1932和1934內。依序檢查寄存器1930、1932和1934每個寄存器內的點火相計數(步驟2302、2308、2314)，以確定是否已經達到所述相的點火角，即，所述計數是否已經為零。如果已經達到所述相的點火角，則接通與諸SCR相對應、並與諸特定相(例如，SCR1、4、7和10的相1；SCR2、5、8和11的相2；SCR3、6、9和12的相3)有關的SCR控制寄存器1922和1944的位(步驟2304、2310和2316)。然後，用SCR允許操作寄存器1926和1928的相應位屏蔽SCR控制寄存器1922和1924的更新內容(例如用相應位執行邏輯「與」功能)，並且將所述結果寫回SCR控制寄存器1922和1924(步驟2306、2312和2318)。該結果是只有與已經到達其點火角的諸SCR相對應並與那些行將接入所述工作系統內的諸繞組有關的SCR控制寄存器1922和1924內的位是邏輯1。在已經對所有三相徹底更新了控制寄存器1922和1924的狀態之後，對與諸SCR相對應的、與控制繞組1504有關的諸位的狀態，即與SCR13和14相對應的諸位的狀態進行更新。更具體地說，檢查控制計數寄存器1936的內容以確定它是否為負狀態，該負狀態表示了所述半個循環的負狀態(步驟2320)。如果所述控制計數是負的，則接通與SCR13相對應的SCR控制寄存器1924內的位，並斷開與SCR14相對應的SCR控制寄存器1924內的位(步驟2322)。如果寄存器1936內的控制計數不是負的，則檢查所述控制計數以確定它是否等於零(步驟2324)，如果為零，則與SCR14相對應的SCR控制寄存器1924內的位置位，並斷開與SCR14相對應的位(步驟2326)。在根據SCR13和14的所需狀態對SCR控制寄存器1924進行了更新之後，SCR控制寄存器1922和1924容納的位模式對應於調節器1502和1506內的各個SCR的所需狀態。然後，執行逆變器更新子程序2340以更新逆變器控制寄存器1925的內容。請參閱圖23A和16B，遞增寄存器1962內的交流循環計數ACCNT(步驟2342)，然後對相應於圖16B中T1、T2、T3和T4的各計數進行測試，由此對相應於切換信號LHRL、RHLL和HIV的寄存器1925內的諸位進行置位。如果ACCNT等於T1(與基本脈衝的後沿相對應)(步驟2344)，則清除寄存器1925的下半字節(LHRL、RHLL和HIV都斷開)(步驟2346)，並執行返回命令(步驟2348)。如果ACCNT等於T2(與半個循環點相對應)(步驟2350)，則對相應於諸開關控制信號LHRL和RHLL的諸位進行補碼，並清除所述ACCNT計數(步驟2352)，隨後執行返回命令(步驟2348)。如果ACCNT等於T3(與所述升壓脈衝(boostpulse)的前沿相對應)(步驟2354)，則將與HIV信號相對應的寄存器1925內的位置1(步驟2356)，並執行返回命令(步驟2348)。如果ACCNT等於T4(與所述升壓脈衝的後沿相對應)(步驟2358)，則將與HIV相對應的位復位至0(步驟2360)，並執行返回命令(步驟2348)。如果ACCNT不等於計數T1、T2、T3或T4中的任何一個，則執行返回命令(步驟2348)，而不改變任何一個開關控制信號的狀態。然後，適當更新各相的計數。正如前文已指出的，由過零檢測器1512提供給微機晶片1702引腳2的所述ZEROX信號，根據控制繞組1504所產生的信號的極性改變邏輯電平。由於控制繞組1504實際上與繞線組400中的一個相(例如，相3)繞在一起，因此，繞組1504與該相的繞線組同相(由於具體配置是固定的，因此每一組繞組的各相應相繞組都彼此同相)。因此，可以利用由過零檢測器12產生的過零標誌(ZEROX狀態的轉換)來導出諸繞線組400以及控制繞組1504的各繞組的相對相位。因此，對微機晶片1702引腳2的ZEROX輸入狀態進行取樣，以確定是否已經發生過零現象(步驟2327)，以將各相計數復位和更新成適當值。但是，各相計數最好在循環開始時再進行一次初始化。因此，為實現此目的，所述系統必須能區別在180度處發生的過零現象和在360度(標誌寄存檢測器1942的位5)處發生的過零現象。當檢測到過零現象時，對1/2循環標誌進行測試以確定所述過零是否是例如負向狀態。當ZEROX是邏輯低電平並且所述1/2循環標誌是邏輯1時，則指示出負向的過零(360度)。如果已經發生一種負向過零現象，則執行過零子程序2400(步驟2330)，以便對容納在寄存器1930-1934內每一相的點火角計數和容納在寄存器1936內的控制繞組1504的點火角計數進行再次初始化和更新，並對寄存器1912內的RPM計數進行初始化。下面將結合圖24對過零子程序2400進行具體描述。如果沒有檢測出任何過零現象，或者1/2循環位顯示出各種錯誤的過零，則將ZEROX值裝入所述1/2循環標誌內(步驟2331)。遞增寄存器1912內的所述RPM計數，並遞減寄存器1930-1936內的點火相計數和寄存器1951內的節流控制計數(步驟2332)，以反映轉子循環相內的進展狀況。然後，調用串行輸出程序2500，以將SCR控制寄存器1924和1924的更新內容輸出到串行輸入並行輸出寄存器1704和1705內(步驟2334)。然後執行返回命令(步驟2336)。正如前文中已指出的，在每一次循環的最後執行過零子程序2400，對寄存器1930-1936內的每一繞組的點火角計數進行再次初始化並更新，並復位寄存器1912內的RPM計數。現請參閱圖24，當首先調用過零子程序2400時，進行檢查以保證RPM計數在循環開始時起動，從而能準確地反映出轉子循環相。具體地說，是對所述第一循環標誌(寄存器1942的位6)進行檢查(步驟2402)。在啟動過程中，將所述第一循環標誌初始化為零(步驟2002)，並且只有在過零初始化之後才被置為1。因此，如果所述第一循環標誌不為零，所述系統至少已經進行了一次完整的循環，並且寄存器1912內的所述RPM計數代表了轉子循環的周期。假定所述第一循環標誌不為零，根據更新的RPM(循環)數據重新計算寄存器1930-1936內的各點火相計數。最好是將所述RPM計數裝入寄存器1934內作為相3計數(表示360度)，並且也裝入寄存器1936內作為CNTRLCNT(步驟2404)。然後，將相3計數除以3，並將所得結果存儲為相1計數(表示120度)(步驟2406)。然後，將寄存器1930內的相1計數的內容乘以2，並將所得結果(表示240度)存儲在寄器1932內作為相2計數(步驟2408)。這樣，將反映每一繞組相和控制繞組1504內所期望的過零情況的各計數都建立在相計數器1930-1936內。然後，調節各計數以反映所需的點火角(步驟2410)。更具體地說，將用來表示為獲得所需相繞組點火角所必需的過零差值的相位因數PHZFTR容納在寄存器1956中，並從寄存器1930-1934內的每一點火相計數中減去該相位因數。同樣，將用來表示為獲得所需控制點火角所必需的過零差值的相位因數CPHZFTR容納在寄存器1957中，並從寄存器1936內的每一點火相計數中減去該因數。在將更新的點火角建立在寄存器1930-1936內之後，清除寄存器1912內的RPM計數以便為跟蹤轉子相和通過下一循環作準備，然後把所述第一循環標誌置位(步驟2412)，再執行返回命令(步驟2414)。當最初調用過零子程序時，如果所述第一循環標誌為零(步驟2402)，即表示一個初始的、可能不完全的循環，可以跳過所述RPM和相計數更新的步驟(步驟2404-2410)；然後清除寄存器1912內的RPM計數，並把所述第一循環標誌置位(步驟2412)以便為跟蹤轉子相通過下一循環作準備，然後執行返回命令(步驟2414)。如上所述，微機1702與串行輸入並行輸出寄存器1704-1707協同工作，從而給調節器1502和1506的諸SCR、模擬開關1516和1518以及按鈕輸入開關1520(如果採用，以及一逆變器電路)產生控制信號。將一所需位模式串行地設置在微機1702的其中一個輸出引腳(例如引腳13)上，並提供在所有輸出寄存器的數據輸入端上。與所述串行數據同步的串行數據時鐘信號(SCLK)，僅僅在與相應於所述目的設備的特定寄存器1704-1707相對應(相聯接)的輸出引腳(例如，引腳15-17中的一個引腳)上提供。因此，所述數據僅僅裝入有關的寄存器內。將一後繼控制信號(RCLK)提供在微機1702的引腳12上並同時作用於每一寄存器1704-1706，以將累積的模式裝入一輸出鎖存器內，由此將所述位模式作為控制信號作用於指定的信息接收器。串行輸出程序2500用來將SCR控制寄存器1922和1924的更新內容周期性地傳送到串行輸入並行輸出寄存器1704和1705(步驟2334)，在這裡，每130微秒響應一次IMER0的中斷。更具體地說，請參閱圖25，首先是將SCR控制寄存器1922的內容裝入輸出移位寄存器1958，對應於SCR1-8的所需狀態，並將所述字節(寄存器1942的位7)置0，以指示控制字的第一字節的工作狀態(步驟2502)的工作狀態。通常容納在一固定功能標誌寄存器1836內的處理器1702的進位標誌(圖18)提供了輸出寄存器1958的內容是否移位使1進位的標記，即，移出所述寄存器的最低有效位的位是1。首先清除所述進位標誌(步驟2504)。然後將輸出移位寄存器1958的內容向右移，從而使輸出移位寄存器1958的最低有效位被反映在所述進位標記的狀態內(步驟2506)。用來表示移出所述輸出移位寄存器的位數的計數保存在移位計數寄存器1960內。在執行了所述右移操作之後，遞增所述移位計數寄存器1960(步驟2508)。然後測試所述進位標誌以確定其狀態(步驟2510)，並由此把引腳13上的所述串行(SER)輸出的值置位。如果所述進位標誌是1，則將引腳13上的所述SER信號置為高(步驟2512)。如果所述進位標誌是0，相反將SER置為低(步驟2514)。在將所述串行數據的適當值建立在引腳13上之後，產生了傳送到寄存器1704、1705或1707中任一適當寄存器的S時鐘信號。更具體地說，是檢查BYTE(字節)(寄存器1942的位6、7)(步驟2516A、2516B、2516C)。如果用來表示SCR控制寄存器1922(與SCR1-8相對應)的所述字節是0，則將與相應寄存器的S時鐘輸入相對應的輸出引腳，例如引腳5脈衝成高，然後再脈衝成低，以使所述數據位移位進入寄存器1704內(步驟2518)。同樣，如果BYTE是1，即表示SCR控制寄存器1924與SCR9-14相對應，則使與寄存器1705的S時鐘輸入相對應的微機1702的引腳，例如引腳16產生脈衝(步驟2520)。同樣，如果指示逆變器控制寄存器1925的BYTE是2，則使與寄存器1707的S時鐘輸入相對應的微機1702的引腳，例如引腳18產生脈衝(步驟2521)。對輸出移位寄存器1958內的每一位重複這一過程。更具體地說，每輸出一位，寄存器1960內的移位計數就遞增一次。在每一時鐘輸出之後，對所述移位計數進行檢查，以確定是否已輸出了所有的位(步驟2522)。如果還未輸出所有的位，則重複所述移位處理(步驟2506-2522)。一旦將輸出寄存器內的所有位都輸出之後，隨後可以確定是否已經輸出SCR控制寄存器1922和1924以及逆變器控制寄存器1925。更具體地說，是對寄存器1942內的BYTE進行檢查，以確定它是否為0，即，是否剛剛輸出與SCR1-8有關的寄存器1922(步驟2524)。如果等於0，則用表示SCR9-14的所需狀態的SCR控制寄存器1924的內容裝入輸出移位寄存器1958，並將BYTE置為1，清除寄存器1960內的移位計數(步驟2526)，然後重複所述輸出處理(步驟2504-2526)。如果BYTE不等於0，則對它進行檢查以確定它是否等於1，即，是否剛剛輸出與SCR9-14有關的寄存器1924(步驟2528)。如果等於1，用表示切換信號LHRL、RHLL和HIV的所需狀態以及組允許信號SCR15-SCR18的逆變器控制寄存器1925的內容裝入輸出移位寄存器1958，將BYTE置為2，並清除寄存器1960內的移位計數(步驟2530)，然後再重複所述輸出處理(步驟2504-2526)。如果BYTE不等於1，則對它進行檢查，以確定它是否為2，即，是否已經輸出SCR控制寄存器和逆變器控制寄存器(步驟2532)。如果等於2，在微機1702引腳12上輸出一捕獲信號(RCLK)，以將串行輸入寄存器內的累加數據字節傳送到寄存器1704和1705的輸出鎖存器(步驟2534)。為了促進燃料經濟和降低噪聲，可以根據載荷合理地進行自動節流控制；將轉子RPM適當保存在對負載提供所需幹線電壓所必需的最小值。這可以通過使用一與發動機12的節流閥和驅動電路1714(圖17)協同工作的電磁調節器來完成。下面將結合圖30A和30B對一種適當的調節器進行描述。通常，在微機1702的引腳3(例如埠p2，位6)上將一脈衝寬度調製信號提供給驅動器1714。現請參閱圖17，當引腳3上的信號是高電平時，驅動器1714內的電晶體Q11導通，從而啟動所述電磁調節器。微機1702引腳3上的信號反映了寄存器1951內節流控制計數TPWCNT的狀態。寄存器1951內的TPWCT從寄存器1950內的所需節流脈衝寬度TPW遞減計數至0，即，將來自寄存器1950的TPW周期性地載入寄存器1951內(例如，與調用在計時器1中斷程序2600內的節流控制子程序2900相關聯)，並且，正如前文已指出的，在計時器0中斷程序運行期間遞減(圖23中的步驟2332)。因此，在已經輸出了逆變器控制寄存器1925之後，刷新所述節流控制信號。檢查所述節流控制計數，以確定該計數是否已經遞減計數至0(步驟2536)。如果TPWCNT不等於0，在微機1702的引腳3上(例如，埠p2，位6)提供一高電平信號(步驟2538)。相反，如果TPWCNT為0，在微機1702的引腳3上提供一低電平信號(步驟2540)。它將一直保存為0，直到在下一次執行計時器1中斷程序2600的過程中利用節流控制子程序2900將TPW再次載入寄存器1951內為止。在所述節流控制信號已經被刷新之後，執行返回命令(步驟2542)。相位因數、工作參數(用戶輸入信息)，以及節流設定值的更新也都是周期性進行的。可以採用計時器1中斷程序2600來實現這些功能。現請參閱圖26，計時器1中斷程序2600是根據超出計時器1806的時間，例如每8.2毫秒進行一次初始化。調用功率輸出子程序2700(步驟2602)以進行以下調整根據輸出電流與一所需目標值之間的差值適當調整工作電路中的繞線組400的組數；根據幹線電壓R伏特與一所需目標值之間的差值適當調整SCR調節器1502的點火角；根據控制線圈電壓C伏特與一所需目標值之間的差值適當調整調節器1504內SCR的點火角；並且/或根據AC輸出電流lac與一所需目標值之間的差值適當調整工作電路中繞線組400A、400B的組數。下面將結合圖27，對功率輸出子程序2700進行更具體的描述。於是，根據用戶輸入信息的變化，更新工作參數；調用按鈕子程序2800(步驟2604)，通過按鈕輸入開關1520捕獲用戶輸入，確定和存儲所需工作模式的標記(標誌寄存器1942內的Op0，1)，並設定電壓(寄存器1952的目標電壓)和電流(寄存器1954的目標電流)的目標值。下面將結合圖28，對按鈕程序2800進行更具體的描述。然後，調用節流子程序2900，根據轉子RPM和幹線電壓來調整節流脈衝寬度。下面將結合圖29，對節流子程序2900進行更具體的描述。然後，根據所指定的工作模式，將各參數置為預定值。例如，一種多模式焊接機可以下面三種不同模式之一工作ARC(粘附)；金屬惰性氣體(MIG)(導線進給)和鎢惰性氣體(TIG)。電弧焊接要求電流與電壓的比值是反斜率的，而MIG焊接要求恆定的電壓和可變的電流，TIG焊接則要求可變的電流和可變的電壓。所需工作模式是用戶藉按鈕1520輸入的，並且反映在電流模式標誌和電壓模式標誌(FLAG1寄存器1942位0，1)上，以及寄存器1946的OLDPBTN的位0和1上。例如，可以由分別為11、01和10的電流標誌和電壓標誌(I，V)設定值來指定ARC、TIG和MIG作業。在最後閱讀循環之前的模式被反映在寄存器1943內呈MODEREG。因此，比照MODEREG的位0和1，對OLDPBNT的位0和1進行測試，以確定所需模式是否有變化(步驟2608)。如果檢測到模式有變化，將寄存器1946內的OLDPBNT輸入寄存器1943作為內MODERED(步驟2610)，然後，比照與ARC(例如1，1)、TIG(例如0，1)和MIG(例如1，0)相對應的諸值進行校核(步驟2612、2614和2616)，並將寄存器1952和1954內的電流目標值和電壓目標值置為如表4所列的初始值(步驟2618)。表4當輸入一新的工作模式時，將寄存器1952和1954內的電壓目標值和電流目標值預置為例如表4所示的那些預定值。然後，通過按動遞增和遞減按鈕來調節諸目標值。在工作過程中，電流目標值和電壓目標值可以在表4所示的那些相當大的範圍內變化。如果沒有發生模式變化，則確定對電壓或電流目標值的調整是否已經被顯示出來，即，是否已經意外地按動了遞增按鈕或遞減按鈕(步驟2620、2622、2624、2626)，並用一例如與10安培或10伏特相對應的預定單位量來遞增或遞減寄存器1952和1954內的電壓目標值和/或電流目標值(步驟2628、2630、2632、2634)。更具體地說，對電壓模式的狀態、遞減和遞增標誌進行測試(步驟2620、2622)，並對寄存器1952內的電壓目標值進行調整(步驟2628、2630)。然後，對電流模式的狀態、遞減和遞增標誌進行測試(步驟2624、2626)，並對寄存器1954內的電壓目標值進行調整(步驟2632、2634)。如果只有一種或另一種電壓和電流控制模式是有效的，則按動遞增或遞減按鈕可以分別調節電壓或電流目標值。但是，如果電壓和電流控制模式都是有效的話，如處於ARC焊接模式時，按動遞增或遞減按鈕可以對電壓或電流目標值都能進行調節。有可能會發生同時按動模式按鈕和其中一個遞增或遞減按鈕的情況。當發生這種情況時，首先是對模式變化進行服務，並在下一次循環中對目標參數的變化進行服務。由於兩次循環之間的周期與人的反應時間相比是非常短的(例如8.2毫秒)，基本上不會有錯過按動遞增按鈕或遞減按鈕的危險。然後進行安全檢查，以保證所述設備沒有過熱或處於過電流狀態；將測定溫度的標記與最大允許工作溫度的標記進行比較(將一預定值適當插入所述程序)(步驟2636)，並將測定AC輸出電流(lac，寄存器1910)的標記與最大允許AC電流的標記進行比較(步驟2637)。如果所述溫度或AC電流已經超過最大值，則清除SCR允許寄存器(enableregister)1926和1928，從而能有效中止工作(步驟2638)，並執行返回命令(步驟2640)。正如前文已指出的，將期望過零反映在每個繞組相(和控制繞組1504)中的各計數被建立在點火相計數器1930-1936中，並通過減去所述相位因數被調節成反映所需點火角(步驟2408)，所述相位因數表示獲得所需點火角所必需的過零差值，它被存在寄存器1956中。周期性地重新計算寄存器1956內的這種差值PHAZFTR，例如，在計時器1中斷程序2600運行期間每8.2毫秒調用一次功率輸出子程序2700。現請參閱圖27，當調用功率輸出程序2700(圖26中的步驟2602)時，對標誌1寄存器1942內的電流模式標誌(電流模式)進行檢查，以確定所述設備的所需工作模式(步驟2702)。例如，所述系統可以工作於電流保持恆定的電流模式和/或輸入電壓保持恆定的電壓模式；例如，在焊接機中，可以根據所需焊接作業的具體類型來選擇所述電流模式或電壓模式。正如前文已指出的，如果選擇了電流模式，對所述系統內繞線組的組數進行凋整以保持所需電流電平。更具本地說，將保存在寄存器1908內的電流電平標記(ISEN)與寄存器1954內的電流目標(1目標)相比較(步驟2704和2706)。根據用戶的按鈕1520輸入，建立所需電流目標值，如前文結合圖26所描述的那樣。如果檢測的電流值小於目標電流，則增加所述工作電路內繞線組400的組數(步驟2708)；將SCR允許寄存器1926和1928內預定數量的附加位，例如，至少一位附加位，從0觸發到1，以對那些SCR產生輸出信號(計時器零中斷程序2300的步驟2306、2312和2318)。相反，如果檢測到的電流值ISEN大於所需電流目標值，則減少工作電路內繞線組400的組數；並將SCR允許寄存器1926和1928內預定數量的位從1觸發到0，以禁止輸出信號傳送至相應的SCR(步驟2710)。觸發的預定數量的位可以是1、2、3(一繞組的所有三相)，或者是3的倍數。如果需要，在步驟2708和2710中觸發的SCR允許寄存器1926和1928內的特定位可以根據預定算法進行選擇，以保證沒有哪一組繞組比其它繞組用得明顯地更多或更少，並保證能均勻地分散產生在定子內的熱量，並且/或控制噪聲。在適當調整了SCR允許寄存器1926和1928的內容之後，或者如果檢測的DC電流值ISEN等於所需的電流目標值，適當調整寄存器1956內的點火角PHZFTR。進行檢查(步驟2712)以確定是否已經選擇了電壓工作模式。如果已選擇了電壓模式，根據電壓電平與一預定所需值之間的偏差值改變相應相的點火角。更具體地說，將寄存器1904內的測定幹線電壓(R伏特)與一目標電壓進行比較。並調整寄存器1952內的目標電壓(步驟2714、2716)以及寄存器1956內的相位因數計數。如果已確定幹線電壓的測定值(R伏特)大於所需的電壓電平(目標電壓)(步驟2714)，則用一預定單位量(例如，與10度相對應的單位量)來遞減寄存器1956內的點火角計數標誌以減小點火角(步驟2718)。相反，如果已確定幹線電壓(R伏特)小於所需目標電壓(步驟2716)，則遞增寄存器1956內的相位因數計數，以增大所述點火角並由此增大電壓(步驟2720)。如果需要，這種遞增調整的幅度可以隨例如在1至10度範圍內的RPM而改變。在已經對調節器1502的SCR的相位因數進行了調節之後，即已經確定幹線電壓等於所需電壓，並且不需要對點火角進行調節時，根據所述控制電壓與一預定理想值之間的偏差值，對寄存器1957內單相調節器1506的點火角CPHZFTR講行調整。更具體地說，將寄存器1906內測定的控制電壓(C伏特)與一例如20伏特的預定目標電壓作比較(步驟2722，2724)，並調整寄存器1957內的相位因數計數。如果確定控制電壓的測定值(C伏特)大於所需電壓電平(例如20伏特)(步驟2722)，用一預定單位量(例如，與10度相對應的單位量)來遞減表示寄存器1957內點火角的計數，以減小所述點火角(步驟2726)。相反，如果已確定所述控制電壓(C伏特)小於例如20伏特的所需電壓(步驟2724)，則遞增寄存器1957內的相位因數計數，以增大點火角並由此增大電壓(步驟2728)。如果需要，這種遞增調整的幅度可以根據例如在1至10度範圍內的RPM而改變。在已經對控制繞組的相位因數進行了調節之後，即已經確定幹線電壓等於所需電壓並且不需要對點火角進行調節時，對逆變器系統進行調節以保持所需的AC電流電平。更具體地說，將保存在寄存器1910內的AC電流電平標記(lac)與一預定所需AC電流值ltac作比較(將一預定值適當插入所述程序中)(步驟2730，2732)。如果標記電流值小於目標電流值ltac，則增加工作電路中繞線組400A、400B的組數(步驟2734)；並將寄存器1925上半字節預定數量的至少一個附加位從0觸發到1，(最好是對應於協同工作對繞組400A、400B的成對位)，以允許調節器工作。相反，若標誌電流值Iac大於所需值Iac(步驟2732)，就減少工作電路中繞線組400A、400B的組數(步驟2736)；並將逆變器控制寄存器1925中預定數量的位由1觸發到0，禁止調節器工作。所觸發的位的預定數量可以是1、2、3(一繞線組的所有三相)或3的倍數。如果需要，在步驟2734和2736中所觸發的逆變器控制寄存器1925內的特定位可以根據一種預定算法而加以選擇，以保證沒有哪一個繞組比其它繞組用得明顯更多或更少，並且保證能均勻地分散在定子內產生的熱量，並/或控制噪聲。在適當調整了逆變器控制寄存器1925的內容之後，或者如果標記電流值Iac等於所需值ltac，執行返回命令(步驟2738)。正如前文已指出的，操作者是通過按鈕開關1520而進行輸入的。例如，在一種多模式焊接機中，按鈕開關1520可以包括一焊接模式按鈕，按動該按鈕能順序通過(sequencethrough)不同類型的焊接作業；以及遞增和遞減按鈕，按動這些按鈕可以根據所選工作模式遞減目標電壓值或目標電流值。也正如前文已指出的，微機1700包括一按鈕(PBTN)寄存器1944，它具有與每一按鈕開關1520相對應的位；一老按鈕(OLDPBTN)寄存器1946，它也具有與每一開關1520相對應的位；以及一按鈕計數器(PBTNCT)1948。OLDPBTN寄存器1946保存了閱讀循環之前的各按鈕狀態標記。按鈕計數器(PBTNCT)1948保存了一能表示按鈕採樣循環的計數。簡言之，正如前文已指出的，每一按鈕1520都連接於寄存器1706(圖17)的一相應輸出引腳(PB01-PB04)並共同連接到一按鈕輸入線(PBTNIN)，以連接到微機1702(圖17)的此處為引腳1的輸入端。串行數據和同步時鐘信號都是由微機1702產生的，以在寄存器1706內產生一位模式，該位模式能將一邏輯高信號提供到一單個指定開關1520，並將邏輯低信號提供到其它開關。如果按下某個能接收所述邏輯高電平位的開關，一高電平PBTNIN輸入信號將被傳送到微機1702的引腳1。如果所述開關未閉合，所述PBTNIN信號將是邏輯低電平。因此，可以設定與所述指定開關相對應的PBTN寄存器1944內的位狀態。然後，改變施加於寄存器1706的串行數據以指定下一個輸入開關，從而使每一開關都能逐一提供邏輯高電平。這種處理可以通過周期性地運行按鈕子程序2800來完成，例如根據計時器1中斷每8.2毫秒進行一次(圖26中的步驟2604)。最好能對兩次閱讀循環之間的周期加以選擇，以便使所述周期相對於操作者的反應時間來說足夠短，從而保證可以檢測到任一按鈕的按動情況，但所述周期不能太短以致於容易發生跳動(bounce)現象。現請參閱圖28，當調用按鈕子程序2800時，將對有關寄存器進行初始化；例如，首先將寄存器1948內的按鈕計數器(PBTNCT)預置為1，並清除寄存器1948內的按鈕狀態標記PBNT，以便為更新循環(步驟2802)作準備。然後，將一位模式建立在輸出寄存器1958內(步驟2804)，所述位模式是將1建立在一與指定按鈕相對應的位內並將0建立在一與其它按鈕相對應的位內。在該較佳實施例中，由於寄存器1706還將控制信號提供給模擬開關組1516和1518，因此，與所述諸開關組的狀態相對應的位模式(反映在點寄存器(pointregister)1920內)也被反映在所述位模式內。更具體地說，將點寄存器1920的有關內容輸入到輸出移位寄存器1958的四個最高有效位內，並將表示待閱讀的某個開關的按鈕計數器PBTNCT寄存器1948的內容輸入到移位寄存器1958的四個最低有效位內。在POINT數據駐留在寄存器1920的四個最低有效位(半字節)的地方，輸出寄存器1958內的POINT和PBTNCT數據可以通過交換寄存器1920內的諸半字節(4個位區段)(最好作為初始化步驟2802的一部分)作適當級聯，然後執行對寄存器1920和1948內容的邏輯OR功能，並將所述結果輸入寄存器1958。在從子程序返回之前，可以重新交換(復原)POINT寄存器1920。然後，將輸出移位寄存器1958的內容移出到所述串行數據線(引腳13)上，並用微機1702引腳17上產生的同步時鐘信號(步驟2805)將記錄的時間計入串行輸入並行輸出寄存器1906。然後，在微機1702引腳12上產生一鎖存信號(RCLK)，從而使累加在串行輸入寄存器內的位模式能被寄存器1706的輸出鎖存器所獲取(步驟2806)。將合成的高電平輸出信號施加在指定按鈕上，將低電平信號提供給其它按鈕，並根據點寄存器1920的內容將控制信號提供給模擬開關組1516和1518(步驟2806)。然後，對用來表示某個按鈕是否被按下的微機1702引腳1上的PBTNIN狀態進行取樣/鎖存(步驟2808)。由於所述高位只提供在一個開關上，因此，只有當按下某個按鈕時，PBTNIN才是高電平。然後，更新按鈕寄存器PBTN1944的內容。更具體地說，確定微機1702引腳1上的PBTNIN信號是否是高電平(步驟2810)。如果所述按鈕輸入信號是高電平，則對1948的按鈕計數器和按鈕寄存器1944的PBNTCT內容執行邏輯OR功能，如果結果PBNTIN是高電平，則將1輸入對應於所選按鈕的按鈕寄存器1944內的特定位(步驟2812)。然後，對按鈕計數器1948的內容進行測試，以確定是否已經閱讀了所有開關的狀態，例如，是否已經將1移入第5位(內容等於數字16)(步驟2816)。如果所述按鈕計數沒有顯示出完成了所述循環，則將按鈕寄存器1948的內容左移(步驟2814)，以將邏輯1放在與下一按鈕相對應的位內，並將邏輯0放在其餘位內，然後重複所述閱讀循環。按鈕寄存器1948和點寄存器1920的內容都並置在輸出移位寄存器1958內(步驟2804)，記錄不工作時間(clockedout)作為輸入寄存器1706的串行數據(步驟2805)，並輸出至諸按鈕(和模擬開關)(步驟2806)。閱讀所述按鈕輸入信號(步驟2808)。更新按鈕狀態寄存器1944(步驟2810和2812)，並再次測試按鈕計數器1948(步驟2816)。重複該處理，直到按鈕計數器1948的內容反映出一個完整的閱讀序列為止。當已經閱讀了所有的按鈕之後，確定諸按鈕的狀態是否已經發生變化(步驟2818)。更具體地說，比照反映在寄存器1946內的諸按鈕的先前狀態，對反映諸開關目前狀態的按鈕狀態寄存器1944的內容進行測試。如果檢測到有變化，即，PBTN不等於OLDPBTN，則更新OLDPNTN和寄存器1942內的有關標誌步驟(2820)；將按鈕寄存器1944的內容輸入老按鈕寄存器1946內；然後，通過首先清除那些位(執行FLAG1和Ofhex的邏輯「與」)，再執行按鈕狀態寄存器1942和FLAG1寄存器1942的內容的邏輯OR功能，而將按鈕寄存器1944的內容建立在標誌1寄存器1942的位0-3內。在已經更新了諸標誌之後，如果需要，可以復原各有關寄存器(清除PBTN和PBNTCT，並交換POINT的半字節)(步驟2822)，然後執行返回命令(步驟2824)。正如前文已指出，為了節能和控制噪聲，可以根據負載適當控制發動機的速度；將轉子RPM適當保持為將所需幹線電壓提供到所述負載所必需的最小值。通過改變在微機1702引腳3上提供給驅動器1714的信號的脈衝寬度，可以控制轉子RPM。所述脈衝寬度是由寄存器1950內的TPW值建立的。將負載的變化反映成直流幹線電壓R伏特和交流輸出電壓Vac與例如V目標和Vtac的預定目標值之間的差值。如果輸出電壓小於目標值，則所述負載允許降低所述RPM，即，減小提供到驅動器1714的信號的脈衝寬度。相反，如果幹線電壓高於目標值，所述負載則要求增大所述RPM，即，增大提供給驅動器1714的信號的脈衝寬度。這可以通過運行節流控制子程序2900來完成。現請參閱圖29，當調用節流控制子程序2900時，比照例如寄存器1952內的電壓目標值對容納在寄存器1904內的幹線電壓標記(Rvolt)進行測試(步驟2902)。根據所選焊接模式(參見表4)預置所述電壓目標值。然後，通過按動遞增和遞減按鈕進行調節。同樣，比照一預定值，例如Vag(將一預定值適當插入所述程序中)，對容納在寄存器1907內的交流電壓標記(Vac)進行測試(步驟2904)。如果直流幹線電壓或交流電壓小於相應的目標值，則比照一預定的最大值(將一預定值適當插入所述程序碼中)，對寄存器1950內的節流脈衝寬度標記(TWP)進行測試(步驟2906)，只要脈衝寬度還未到達最大值，就可以用一預定單位量來遞增所述脈衝寬度TPW(步驟2908)，將寄存器1950內更新的TPW值輸入所述脈衝寬度計數器1951內(步驟2910)，並執行返回命令(步驟2912)。如果直流幹線電壓或交流幹線電壓都不大於相應的所需值，則進行測試以確定諸負載是否已經降低，即，所述直流幹線電壓或交流電壓是否已經增大到超過相應的目標值(步驟2914、2916)。如果所述直流幹線電壓或交流電壓大於相應目標值，則減小所述節流脈衝寬度至最小值。比照預定的最小值，對容納在寄存器1950內的節流脈衝寬度標記進行測試(再次進行適當的硬體編程)(步驟2918)，如果大於所述最小值，遞減一預定單位值(步驟2920)。然後，將更新的TPW值輸入TPWCT寄存器1951(步驟2910)以便為下一次輸出循環作準備(步驟2332、2530-2534)，然後執行返回命令(步驟2912)。如果需要，節流控制可以僅僅作為直流幹線電壓或交流電壓的函數。現請參閱圖30A和30B，一特別有利於負載要求的調節器控制包括一圓柱形磁體3000，所述磁體沿其長度被磁化，最好由磁鋼製成，並與一非磁性的推桿3002協同工作，所述推桿由例如尼龍製成；以及一纏繞在一適當的鐵芯上並由例如鑄鐵尼龍製成的線圈3001。推桿3002與節流槓桿臂3003協同工作。一彈簧3006將節流臂3003壓入空轉位置。當在引腳3上產生所述信號時，電晶體Q11導通，通過線圈3001形成電流路徑從而與圓柱形磁體3000發生磁力互作用。線圈3001和磁體3000之間的這種磁力互作用使得磁體3000抵著彈簧3006的壓力而向前移動(圖30B)，從而開大了發動機12的油門(增大了發動機的RPM)。正如前文已指出的，可以對微機1702引腳3上產生的控制信號作適當的脈寬調製。脈衝寬度越大，提供給線圈3001的功率將越大，因此，磁本3000、推桿3002以及節流臂3003的運動也將越激烈。如果需要，可以在線圈3001兩端接一回掃(fly-back)二極體3004。正如前文已指出的，請再參閱圖17，微機1702與一串行輸入並行輸出寄存器1707進行適當的協同工作，對電力變換器3100產生相應的切換信號LHRL(左高電平，右低電平)、RHLL(右高電平，左低電平)。作為響應，電力逆變器3100影響直流幹線電壓對輸出端子L1和L2的可控應用，更具體地說，微機1702和寄存器1707協同工作，以便(在寄存器1707的引腳Q0和Q1上)產生可控脈衝寬度的交變脈衝、相對定時、以及作為切換信號LHRL和RHLL的重複頻率。如果需要，微機1702和寄存器1707也可以進一步對電力逆變器3100產生切換信號HIV(高電壓)(在寄存器1707的引腳Q2上)，以有利於形成輸出信號3102。電力逆變器3100根據諸切換控制信號LHRL和RHLL(如果採用的話，還有切換信號HIV)，將直流電壓有選擇地施加到引出口1526的端子L1和L2，以產生具有預定波形的輸出信號3102。請參閱圖31，一個適當的基本電力轉換電路3100A包括高壓側絕緣的電源開關電路3102和3104；低壓側非絕緣的電源開關電路3106和3108。高壓側絕緣的電源開關電路3102和3104以及低壓側非絕緣的電源開關電路3106和3108都包括一功率電晶體(分別是Q1、Q2、Q3和Q4)，以及一用來根據切換信號LHRL和RHLL來接通和斷開所述功率電晶體的適當點火電路。電源開關電路3102-3108互聯呈一H形結構高壓側絕緣的電源開關電路3102和3104對輸出端子L1和L2分別形成一可控電流路徑，並且在高壓側端子3103(例如，將功率電晶體Q1和Q2的漏極連接在端子3103上)上電連接在一起；而低壓側非絕緣的電源開關電路3106和3108對輸出端子L1和L2分別形成一可控電流路徑，並且在低壓側端子3107上相互電連接在一起(例如，將功率電晶體Q3和Q4的源極連接在端子3107上)。在圖31的基本結構中，高壓側端子3103連接到具有預定標稱值(+150V)的正直流電源，而低壓側端子3107連接到負幹線1501C(並穿過隔離二極體D7而接系統地)。所述正直流電源可以例如是從中間直流幹線1501B或最好是從單獨的逆變器幹線3306傳送過來的信號。電源開關電路3102-3108像一可電控的雙擲雙刀開關那樣有效地工作，根據開關控制信號LHRL和RHLL將直流電源有選擇地連接到端子L1和L2。更具體地說，將切換信號LHRL施加到高壓側絕緣的驅動器3104和低壓測非絕緣的驅動器3108上，而將切換信號RHLL施加於高壓側絕緣的驅動器3104和低壓側非絕緣的驅動器3106上。當LHRL是預定狀態的信號時，(例如，低電平)，藉驅動器3102將高壓側端子L1連接到正直流幹線1501A，並藉驅動器3108將低壓側端子L2連接到負直流幹線1501C。相反，當RHLL是預定狀態的信號時，(例如，低電平)，藉驅動器3104將高壓側端子L1連接到負直流幹線1501C，並藉驅動器3106將低壓側端子L2連接到正直流幹線1501A。通過交替地產生切換信號LHRL和RHLL，可以產生圖16示出的模擬正弦波3102；隨後，將一對驅動器在T1時刻斷開，然後在時刻T2接通另一對驅動器。用斷開一對驅動器(時間T1)和接通另一對驅動器(時間T2)之間的時間(「空載時間」)控制信號的RMS值。控制與電壓電平有關的空載時間提供了大小近似等於所需正弦波的RMS值的RMS值。人們希望當有關切換信號LHRL、RHLL改變狀態時使迫使緣驅動器3102和3104的點火電路能迅速地將有關的功率電晶體Q1、Q2進入飽和狀態，以將開關間隔過程中的功率耗散減至最小。一種具有良好的接通和斷開特性的特別經濟的點火電路包括電阻器R13(R19)；NPN電晶體Q9(Q10)；二極體D2(D3)；電容器C4(C2)；以及電阻器R9(R15)和R6(R10)。如果需要，也可以將電容器C8(C10)和C6(C9)分別連接在功率電晶體Q1(Q2)的漏極和源極之間以及柵極和源極之間，以防止高頻振蕩，將齊納二極體Z4(Z7)連接在功率電晶體Q1(Q2)的漏極源極之間，以限制柵壓使它不超過一預定值，例如15v。在該較佳實施例中，控制信號LHRL和RHLL在啟動時都是低電平，在非啟動時都是高電平。當有關控制信號LHRL(RHLL)非啟動時，即高電平時，電晶體Q9(Q10)導通。這實際上是使功率電晶體Q1(Q2)的柵極接地並使它不導通。但是，將產生一從15伏電源穿過二極體D2(D3)和電阻器R6(R10)的電流通路，因此，將近似15v的電壓降落在電阻器R6(R10)兩端。由於Q9(Q10)導通，電容器C4(C2)與電阻器R6(R10)相併聯，由此被充電而達到一電平(近似15v)，該電平值稍稍超過使功率電晶體Q1(Q2)變成飽和狀態所必需的閾柵壓(例如8v)。當有關控制信號LHRL(RHLL)變成啟動狀態時，即變成低電平時，電晶體Q9(Q10)導通。這實際上是使得功率電晶體Q1(Q2)的柵極為15v，並使它導通。當功率電晶體Q1(Q2)導通時，所述器件的電阻極小，所述源電壓接近漏極電壓(例如150伏特)，因此，可以假定電容器C4(C2)負極端的電壓近似為幹線電壓(150伏特)。由於電容器C4(C2)已經被充電到近似15伏特，因此，所述電容器的正極側的電壓近似為所述幹線電壓加上充電電壓，即165伏特。這實際上是反向偏置了二極體D2(D3)，從而使所述二極體不導通，並有效地鎖定了15伏特的電壓。但是，由於電容器C4(C2)被充電而使其電壓超過功率電晶體Q1設定的飽和柵壓閾值，因此電晶體Q1繼續導通。選擇源電壓電平(15伏特)以及對電容器C4(C2)首次充電的電平，使功率電晶體Q1(Q2)一開始即為激烈全導通狀態(hardfullconduction)。但是，一旦二極體D2被閉塞，電容器C2開始通過電阻器R9(R10)放電。對電容器C4(C2)和R9(R10)的時間常數進行選擇，從而當有關控制信號LHRL(RHLL)改變狀態時，能使電容器C4上的電荷(柵壓)及時地接近(僅僅稍超過一點)功率電晶體Q1(Q2)的閾值。在那些頻率變化的系統中，對時間常數進行選擇，從而使所述柵壓接近(稍稍高於)系統工作的最低頻率時的閾值。當有關控制信號(RHLL)最初恢復非激活狀態時，即變成高電平時，電晶體Q9(Q10)再次導通，使功率電晶體Q1(Q2)的柵極接地並使之截止，然後，重複所述循環。通過電容器C4(C9)放電而使其電壓下降到接近閾值電壓(消除多餘電荷)，可以提高功率電晶體Q1(Q2)的斷開速度。正如前文已指出的，電力逆變器3100可以從一個或多個直流幹線1501A和1501B或者從一個或多個由逆變器幹線產生系統3300所建立的獨立逆變器幹線3304、3306中得到電力。逆變器幹線發生系統3300可以包括一個或多個纏繞在定子鐵芯302(例如，兩組，四個線圈)上的繞線組400A和400B，並與三相整流器(例如，穩壓調整流器電橋和/或非穩壓整流器電橋)協同工作。整流器的輸出最好不要影響直流幹線1501A或1501B的電壓，但可以建立單獨的、基本獨立的逆變器幹線(3304、3306)。利用獨立繞線組400A、400B和協同工作的整流器來建立基本獨立的直流電壓以對電力逆變器3100供電，有利於電力逆變器和例如焊接機的同時工作。逆變器繞線組400A、400B可以與繞線組400的相應繞組同時纏繞在定子鐵芯302上。在這種情況中，雖然實際纏繞的繞組400、繞組400A、400B是獨立控制的(由系統3300)，並且可以操作地接入所述系統內，而與繞線組400的狀態無關。將逆變器幹線繞組400A、400B卷繞在同一物理空間內並與直流幹線繞組400進行連續熱接觸能提供特別有利的熱耗特性；鄰近的各線圈能有效地使所述束絞成為整塊以耗散由工作繞組產生的熱量。或者，逆變器繞線組400A、400B可以是各個繞線組400。在使用多個繞線組400A、400B的情況中，諸繞線組最好是圍繞定子鐵芯302等角設置。如果願意(和微機容量(capacity))許可，調節器3202可以是基本相同的調節器1502，並以一種類似於1502的控制方式對諸SCR進行控制。或者，調節器3202可以是「自動計時」的。請參閱圖32，一種適當的自動計時調節器3202包括整流器電橋3204；平直電容器C21(levelingcapacitor)；比較器3206；以及光隔離器3208。整流器電橋3204可以由各二極體D28、D29和D30以及各SCR的TH1、TH2和TH3所形成。比較器3206最好包括電晶體Q11和由電阻器R21和24形成的分壓器。從3相繞組400A(400B)引出的輸出引線將3相輸入信號提供給電橋3204。繞組400A(400B)的輸出信號具有隨發動機的RPM而可變的電壓和頻率。比較器3206有選擇地對光隔離器3208產生驅動信號(用來自控制器1700的允許信號(SCR15-SCR18)來選通AND)，以接通SCR的TH1、TH2和TH3，並在直流幹線905A和905B兩端產生穩壓輸出。從本質上說，比較器3206提供了主動反饋以將所述幹線電壓保持在預定值上，例如150伏特。導出所述幹線電壓標記，並比照一參考電壓(由凋節器914提供的穩定已調直流電壓)。假定所述繞線組於所述系統內(即，有關的允許信號SCR15-SCR18是高電平)，當幹線電壓低於指定電壓，例如150伏特時，比較器3206就驅動力光隔離器3208以接通SCRTH1-TH3。在某些情況中，其中一個或多個整流器3202可以不穩壓。例如在那些將所有與繞組400A有關的整流器的輸出都並聯，將所有與繞組400B有關的整流器的輸出都並聯，並串聯各並聯組的情況中，與繞組400B有關的整流器可以不穩壓。正如前文已指出的，通過成形輸出信號3102的波形，可以獲得更近似於所需的正弦波輸出。現請參閱圖16B，通過將第一和第二直流信號穿過激活的高壓側功率電晶體而可控地施加到有關輸出端子上，可以產生如圖所示的這種波形。事實上，圖16B所示的模擬正弦波波形是通過將有源端子(activeterminal)(L1、L2)依序與來自於中間正幹線3304和正幹線3306的信號相連而產生的。或者，所述第一和第二直流信號可以是全部或部分地分別來自高電平正幹線1501A和中間正幹線1501B的信號。現請參閱圖16B、圖33、圖34和圖35，輔助繞線組400B和400A都纏繞在定子210上。繞組400B與常規三相二極體電橋3302協同工作以產生具有預定電壓(例如70v)的獨立中間正幹線3304。繞組400A與三相穩壓電橋1502協同工作以產生具有預定電壓(例如150v)的獨立高電平正幹線3306。中間電壓也可以是由繞組400A提供的高電壓，或者可以是累加電壓。例如，請參閱圖33，可以獨立地形成中間正幹線和正幹線電壓，例如，繞組400B產生所述中間電壓，而繞組400A能大體獨立於繞組400B產生所有高電壓。但是，如果需要，可以利用繞組400A和400B協同在高電平正幹線3306上產生所需電壓。請參閱圖34，在這樣一種設置情況中，繞組400B可以包括與所需電壓和中間幹線3304相應的預定數量的繞組，二極體電橋3302可以設置在調節器1502和負幹線1501C之間。設有一繞組400C，它與繞組400A相對應，但它具有數量與中間幹線3304所需電壓和例如為150伏特的正幹線3306電壓之間的差值相對應的預定數量的匝數。現請參閱圖35，中間電壓(70v)幹線通過一適當絕緣的二極體D4而與基本電力逆變器3100A的高壓側端子3103相連(即，與高壓側絕緣的功率電晶體3102和3104內的功率電晶體(FET)Q1和Q2)的漏極相連)。高壓(例如150v)正極幹線3306通過一升壓電路3500而有選擇地與基本電力逆變器電路3100A的高壓側端子3103相連。升壓電路3500與高壓側絕緣的功率開關電路3102和3104基本相同，它包括FETQ5和相關點火電路。但是，升壓電路3500對來自控制器1700的、與圖16B中的1614(T3-T4)相對應的控制信號很敏感。升壓電路FETQ5的漏極與高壓正幹線1501A相連。功率電晶體的源極通過隔離二極體D3而與高壓側功率開關電路3102和3104的功率電晶體Q1和Q2的漏極相連。如果需要，可以設置反極性接法的回掃二極體D6。從例如輸出信號空載時間內產生的能量中也可以產生一輔助電壓(BOOST)，而不需要另加輔助繞組400A。事實上，這是通過將在輸出信號空載時間內產生的能量(否則將浪費掉)存儲在電容器內並且使該電容器可控地放電而產生升壓脈衝而實現的。具體地說，請參閱圖16B和36，通過使HIV控制信號反相(通過NAND門3602)，可以產生一獨立的控制信號(CHARGE)，即，在那些從升壓脈衝(T3)的後沿到下一個半循環中所述升壓脈衝前沿之間的周期內，所述CHARGE信號是激活的(active)。將所述CHARGE信號施加於能讓電容器充放電以產生所述升壓脈衝的可控儲能/放電電路3610上。電路3610最好包括NPN電晶體Q16、FETQ6和電容器C19。將所述CHARGE控制信號施加於電晶體Q16的基極上。當所述充電信號被激活時(例如，低電平)，FETQ6導通，從而使電容器C19與正幹線3306相連。(利用空載時間能量產生所述升壓脈衝允許使用較低的幹線電壓)。當所述HIV(BOOST)控制信號被啟動，並且控制信號CHARGE不啟動時，FETQ6不導通，電容器C19對基本電力逆變器3100A的高壓側端子3103作附加放電，以提供所述升壓脈衝。應予理解的是，雖然在附圖中用單線示出了各種導體和連接方式，但是，它們並不受到圖中所示情況的限制，它們可以包括很多在已有技術中已知的各種連接方式和連接件。同樣，為了清晰起見，圖中已省去了各種功率連接件和各種控制線以及其它各種元件。雖然已經結合各種示例性的實施例對本發明進行了描述，但是，本發明並不受到所示具體形式的限制，應該認為，本發明還可以有其它不背離本發明實質的實施例。根據由所附權利要求所表述的本發明，還可以對本發明的諸元件、材料、數值的大小、結構以及本發明設計方案和設置安排的其它方面作出變化。權利要求1.一種用於發電機的控制系統，所述發電機具有多個能產生電力的繞組和一用來將負載連接至諸繞組以接收所述電力的連接器，所述控制系統包括多個開關，其特徵在於，每一開關都連接在其中一個發電機繞組和負載連接器之間，因此所述開關可以將諸繞組連接和不連接到負載連接器上；以及一與多個所述開關相連、用來有選擇地驅動和不驅動所述開關的控制器。2.如權利要求1所述的控制系統，它還包括一對所述發電機的工作參數敏感的、用來產生所述工作參數標記的傳感器，其特徵在於，所述控制器對所述傳感器標記敏感。3.如權利要求2所述的控制系統，其特徵在於，所述工作參數是電壓。4.如權利要求2所述的控制系統，其特徵在於，所述工作參數是電流。5.如權利要求2所述的控制系統，其特徵在於，所述工作參數是溫度。6.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，至少一個所述開關包括一半導體可控整流器(SCR)。7.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述控制器包括一微處理器。8.如權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述控制器改變所述開關的所述選擇性驅動和不驅動的順序，以分散發電機繞組內產生的熱量。全文摘要本發明的發電機包括一用來調節所述發電機輸出的控制系統。所述發電機，諸如永磁發電機，包括多個繞組。對於大電流應用來說，諸繞組是並聯的。對於高電壓應用來說，諸繞組的每個三相組是串聯的。各繞組可以有選擇地並獨立地被所述控制系統所驅動，以獲得所需的輸出電流或電壓。文檔編號H02K7/18GK1160460SQ95195622公開日1997年9月24日申請日期1995年10月10日優先權日1994年10月11日發明者哈羅德·C·斯考特,威廉·J·安德森申請人:科爾曼電力配套股份有限公司