定頻調寬式電壓調整器的製作方法
2023-05-01 21:16:06 1
專利名稱：定頻調寬式電壓調整器的製作方法
技術領域：
本實用新型所述的定頻調寬式電壓調整器是可以在內燃機車上使用的一種新型電壓調整裝置。
目前在我國內燃機車上所使用的電壓調整器有T674型和8Q6型兩種類型。前者，檢測電路採用「分壓電阻加穩壓管」結構，利用穩壓管擊穿電壓閥值作為電壓比較基準，輸出級採用可控矽元件，因此必需要有關斷電路，故而存在檢測比較環節精度低、電路複雜等缺點。後者，檢測電路採用「分壓電阻加運放比較器」結構，輸出級採用大功率三極體元件而使檢測精度提高了，但還存在大功率三極體的基極驅動電流大，需要另加一級放大。這種結構由於採用「通、斷」控制方式，當外部條件頻繁變化時，大功率三極體經常工作在放大區附近，則使大功率三極體元件功率損耗增大，因而在使用中大功率三極體元件的故障率較高。針對上述現有技術中所存在的問題，設計一種結構合理、技術先進的新型電壓調整器，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。
鑑於上述現有技術中所存在的問題，本實用新型的目的是研製一種性能先進、結構簡單、調節性能好、使用可靠，並具有定頻調寬功能的新型電壓調整器。本實用新型吸收了8Q6型電壓調整器檢測電路的優點，增加了定頻調寬功能，使勵磁電流增加與起動發電機輸出電壓的偏差成正比。保護電路採用壓敏電阻、使電路減化、功耗減小、調節性能和可靠性都得到提高。
本實用新型提供一種定頻調寬式電壓調正器，其結構由分壓採樣電路(FCD)、三角波發生電路(SBD)、比較電路(BJD)、穩壓電路(WYD)、功率驅動電路(GQD)、過電壓保護電路(DBD)所組成。當輔助發電機輸出電壓低於110V時，通過調整勵磁電路使發電機輸出電壓按偏差的比例增加；當輔助發電機輸出電壓高於110V時，輔助發電機輸出電壓按偏差的比例減小。本實用新型所述分壓採樣電路(FCD)由電阻R1～R3、電容C3、電位器W1及其連接線路所組成；(如附圖
)通過在電位器W1的滑臂端取出採樣電壓，送入比較電路(BJD)中的運算放大器JC2的反相輸入端。本實用新型所述的三角波發生電路(SBD)由運算放大器JC1、電阻R4～R8、電容C4及其連接線路所組成，產生固定頻率的三角波。從C4、R5、R4的公共端輸出至比較電路(BJD)的JC2正向輸入端。本實用新型所述的比較電路(BJD)由JC2及其連接線路所組成。使取樣電壓同基準三角波進行比較，輸出定頻調寬脈衝波形去實現功率MOSFET元件的驅動。本實用新型所述穩壓電路(WYD)由穩壓管DW1、DW2、電容C1、C2、電阻R11～R14及其連接線路所組成。為運算放大器JC1、JC2提供穩壓電源，為三角波發生電路(SBD)提供基準電壓。本實用新型所述功率驅動電路(GQD)由功率MOSFET元件功率場效應管Q1、Q2、電阻R9、R10、穩壓管DW3、DW4及其連接線路所組成；為輔助發電機的勵磁電流提供通路。本實用新型所述過電壓保護電路(DBD)由壓敏電阻M1、M2、續流二極體D1、穩壓管DW5及其連接線路所組成；為功率MOSFET源、漏兩極間實現過電壓保護。
本實用新型所述的定頻調寬式電壓調整器，同現有的電壓調整器相比較具有如下特點1.由於本實用新型採用運放比較器，則使其檢測精度提高。
2.由於本實用新型採用三角波作為比較電壓基準，則使控制量的增加與電壓偏差成正比。
3.由於本實用新型驅動採用功率MOSFET元件，則減少了一級放大，並且由於MOSFET具有快速開關特性，使動態損耗減小，電壓調整器動態響應改善。
4.由於本實用新型採用一機雙備份，則節省了成本和機車空間佔用。
5.由於本實用新型採用壓敏電阻實現過電壓保護，則具有保護速度快、體積小、成本低等優點。
6.由於本實用新型採用多個電阻並聯等效於一個大電阻，故具有單個電阻體積小、熱量分流等優點。
綜上所述可知，本實用新型的特點可完全滿足內燃機車工作的要求，並使其各種性能得到改善。故而本實用新型在內燃機車上的廣泛應用必將產生顯著的經濟效益和積極的社會效益。
本實用新型的附圖是定頻調寬式電壓調整器的電路結構原理圖。
圖中FCD——分壓採樣電路；
SBD——三角波發生電路；WYD——穩壓電路；BJD——比較電路；GQD——功率驅動電路；DBD——過電壓保護電路。
本實用新型的具體實施例如附圖所示；其結構由分壓採樣電路(FCD)、三角波發生電路(SBD)、比較電路(BJD)、穩壓電路(WYD)、功率驅動電路(GQD)、過電壓保護電路(DBD)所組成。由R1～R3、W1、C3組成分壓採樣電路。C3為濾波電容，輔助發電機輸出電壓經R1、R2、W1、R3分壓，在W1的滑臂端取出採樣電壓送運放的6腳(運放的型號為LM158)。運放的1、2、3腳和R4～R8、C4組成三角波發生器，R5和C4的值決定了三角波的重複頻率，R8的值決定了三角波的鈄率，也既決定了調節器的開環放大倍數。R11～R14、C1、C2、DW1、DW2組成穩壓電路，一方面為運放提供電源，另一方面取一半(即DW2輸出端)作為三角波的基準電壓。運放的5、6、7腳組成比較器，使取樣電壓與基準三角波進行比較。驅動由功率MOSFET元件Q1、Q2實現，功率場效應管Q1、Q2導通為勵磁電流提供通路。R9、W3、R10、W4分別為Q1、Q2的柵極提供控制電壓，並實現柵極過壓保護，D1為勵磁電流提供續流通路。壓敏電阻M1、M2、穩壓管DW5為Q1、Q2提供源、漏兩極間過壓保護。本實用新型的工作原理是當輔助發電機輸出電壓低於110V時，運放6腳的取樣電壓與運放5腳的電壓基準三角波的交點將左移(左移量與輸出電壓偏差成正比)，從而使每個周期內運放7腳輸出的正向脈衝寬度增加；既Q1、Q2的佔空比加大，使勵磁電流加大，從而使輔助發電機輸出電壓按比例增加。反之，當輔助發電機輸出電壓高於110V時，運放6腳的取樣電壓與運放5腳的電壓基準三角波的交點將右移(右移量與輸出電壓偏差成正比)，從而使每個周期內運放7腳輸出的正向脈衝寬度減小，既Q1、Q2的佔空比減小，使勵磁電流減小，從而使輔助發電機輸出電壓按比例減小。
由於本實用新型採用了新型原器件，簡化了電路結構、降低了功耗，元器件體積減小，從而實現了在原有一個電壓調整器同樣大小的電路板上布置兩套同樣的電路。這樣只要在面板上，增加一套插頭就可以實現一箱兩套電壓調整器，從而不必在機車上放置另外的電壓調整器備份。為此本實用新型在元器件的選擇上加以考慮，採用R1、R2並聯可以分散發熱並可優化布置。R11～R14用四個並聯電阻等效於一個電阻。同理Q1、Q2利用MOSFET具有良好並聯特性的特點採用分散布置以分散發熱，提高可靠性。本實用新型的附圖中共有四個接口A、B、C、D；接口A同輔助發電機電樞繞組(D)的正極相連接。接口B同機車蓄電池的負極及輔助發電機電樞繞組(D)的負端相連接。接口C同輔助發電機勵磁繞組的正端及機車蓄電池的正端相連接。接口D同輔助發電機勵磁繞組的負端相連接。
本實用新型採用脈衝寬度調製的方法，即根據發電機輸出端電壓VAB與標準電壓(110V)之間的偏差值△V控制發電機勵磁迴路CD與蓄電池接通的時間，使通過發電機勵磁迴路電流的變化與△V成比例，從而達到改善系統動態性能減少驅動元件功耗的效果。由於本實用新型的驅動電路採用具有快速開關特性的MOSFET元件，從而可以降低開關功耗，使元件可靠性增加。
權利要求1.一種定頻調寬式電壓調整器，其特徵在於由分壓採樣電路(FCD)、三角波發生電路(SBD)、比較電路(BJD)、穩壓電路(WYD)、功率驅動電路(GQD)、過電壓保護電路(DBD)所組成；當輔助發電機輸出電壓低於110V時，通過調整勵磁電流使發電機輸出電壓按偏差的比例增加；當輔助發電機輸出電壓高於110V時，發電機輸出電壓按偏差的比例減小，三角波發生電路(SBD)由運算放大器JC1、電阻R4～R8、電容C4及其連接線路所組成；產生固定頻率的三角波，從R4、R5、C4的公共端輸出至比較電路(BJD)的JC2正向輸入端；比較電路(BJD)由JC2及其連接線路所組成；使取樣電壓同基準三角波進行比較，輸出定頻調寬脈衝波形；功率驅動電路(GQD)由MOSFET元件功率場效應管Q1、Q2、電阻R9、R10、穩壓管DW3、DW4及其連接線路所組成；為起動發電機的勵磁電流提供通路。
2.根據權利要求1所述的定頻調寬式電壓調整器；其特徵在於分壓採樣電路(FCD)由電阻R1～R3、電容C3、電位器W1及其連接線路所組成；通過在電位器W1的滑臂端取出採樣電壓送入比較電路(BJD)中的運算放大器JC2的反相輸入端。
3.根據權利要求1所述的定頻調寬式電壓調整器；其特徵在於穩壓電路(WYD)由穩壓管DW1、DW2、電容C1、C2、電阻R11～R14及其連接線路所組成；為運算放大器JC1、JC2提供穩壓電源，為三角波發生電路(SBD)提供基準電壓。
4.根據權利要求1所述的定頻調寬式電壓調整器；其特徵在於過電壓保護電路(DBD)由壓敏電阻M1、M2、續流二極體D1、穩壓管DW5及其連接線路所組成；為功率MOSFET管源、漏兩極間實現過電壓保護。
專利摘要本實用新型所提供的定頻調寬式電壓調整器是一種可以在內燃機車上使用的新型電壓調整裝置。其結構主要由運算放大器，MOSFET元件場效應管、穩壓管、電位器、電阻、電容及其連接線路所組成，構成三角波發生電路、比較電路和功率驅動電路等。通過調整勵磁電流使輔助發電機輸出電壓按偏差比例增加或減少。本實用新型具有結構簡單、性能先進、調節性能好、功耗減小、使用可靠並具有定頻調寬功能等優點。
文檔編號H02P9/38GK2205081SQ94202209
公開日1995年8月9日 申請日期1994年1月22日 優先權日1994年1月22日
發明者劉文生, 葉家金 申請人:劉文生, 葉家金