發電機逆變限速器的製作方法

2023-04-27 08:42:16

專利名稱：發電機逆變限速器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種不可逆的交流－直流－交流之間的電功率變換裝置，特別是應急用的微型汽油發電機上的逆變限速器。
目前國內有的廠家正在引進日本力丸牌的微型汽油發電機的開發研究工作。該機是將微型汽油內燃機、發電機、逆變限速裝置等組合成獨立產品，將發電機輸出的100V交流AC經直流DC穩壓後再不可逆的逆變為穩定的220V交流AC輸出，可作為各種場合應急用電源。其中逆變限速器包括有與發電機電樞繞組低壓輸出耦合的低壓整流電路Ⅰ、集成運放振蕩器Ⅱ、過載短路保護電路Ⅳ、接至橋式逆變輸出電路Ⅶ的推動級Ⅲ、與發電機電樞繞組高壓輸出端耦合的高壓整流電路V、自動穩壓限速電路Ⅵ組成。但該發電機有如下缺點(1)過載短路保護電路Ⅳ原設計不完整，使末極橋式逆變輸出電路Ⅶ中的三極體組在滿負荷卸載時處於瞬時共同飽和狀態，將高壓直流電路，經常使三極體組擊穿，導致整機無法使用。
(2)自動穩壓限速電路Ⅵ中有的元件參數選擇不當，導致整機停機後起動困難。
本實用新型目的是針對上述缺點提供一種在微型汽油發電機上用的不使末級輸出電路中三極體組飽和擊穿的，具有可靠的負載短路保護的、良好起動性能的發電機逆變限速器。
本實用新型目的是這樣實現的，在原來的發電機逆變限速器的過載短路保護電路Ⅳ中增接共態導通抑制電路和負載短路保護電路。共態導通抑制電路可以有多種方案，本實用新型公開了兩種，一種為包括有三極體BG4、BG5，電阻R27、R28、R29、R30、R31、R32組成，另一種為包括有用作反相器型號為CC4069的集成塊，可調電阻Rα、R』α、Rβ、R』β組成，他們都可有效地抑制推動級Ⅲ中三極體BG1、BG2瞬態共同導通而引起的未級輸出電路Ⅶ中三極體組共態導通現象。在共態導通抑制電路基礎上再增接負載短路保護電路，它由三極體BG3、電阻R11、R12、R19、R20、R21，單向可控矽SCR1組成，當負載短路時，同樣可使末級輸出電路Ⅶ中三極體全部截止，不使末級三極體燒毀擊穿，使發電機可正常使用。另外，提高自動穩壓限速電路Ⅵ中電阻R34的電阻值，避免了發電機啟動時單向可控矽SCR2誤觸發現象，使停機後啟動順利可靠。
本實用新型消除了微型汽油發電機壽命周期內末級三極體失效頻繁現象，並附有高壓直流短路時具有自動停機功能。並使發電機啟動性能大大改善，可作為農村家庭、企事業單位應急用電的設備。
以下結合附圖給以詳細說明。


圖1為微型汽油發電機逆變限速器方框原理圖。
圖2為發電機逆變限速器電路部份製成印刷板安裝在散熱片內腔內的結構示意圖。
圖3為發電機逆變限速器中有第一種共態導通抑制電路的電路原理圖。
圖4為第二種共態導通抑制電路原理圖。
實施例一一種由微型汽油內燃機、發電機、逆變限速器等組成的微型汽油發電機，其中逆變限速器包括有與發電機電樞繞組低壓輸出端交流AC耦合的低壓整流電路Ⅰ、與其直流DC耦合的集成運放振蕩器Ⅱ、過載短路保護電路Ⅳ，接至末級橋式逆變輸出電路的推動級Ⅲ和與發電機電樞繞組高壓輸出端交流AC耦合的高壓整流電路V、與其直流DC耦合的自動穩壓限速電路Ⅵ、輸出為交流AC橋式逆變輸出電路Ⅶ組成。低壓整流電路Ⅰ由整流二極體D1、D2、D3、D4、D5、D6，穩壓二極體W1、電容C1、電阻R1組成，接點15、16、17與發電機電樞繞組三相低壓輸出端連接；集成運放振蕩器Ⅱ由用作四電壓比較器的集成塊26、27、28，整流二極體D13、D14、電阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，電容C2、C3、C6組成，用作四電壓比較器的集成塊25、26、27、28的型號為LM339，集成塊28第13引腳點13與D13正端和D14負端連接，第10引腳點10接在R8、C2之間，第11引腳點11接在R2、R7之間，集成塊26第5引腳點5接在R5、C3之間，第4引腳點4和集成塊27第7引腳點7接在R6、R10之間，集成塊27第6引腳點6接在D14與C6之間；推動級Ⅲ由三極體BG1、BG2，電阻R13、R14、R15、R16、R17、R18組成，R15和R17電阻值為1.2KΩ，R16和R18電阻值為22KΩ；高壓整流電路V由整流二極體D7、D8、D9、D10、D11、D12組成，接點18、19、20與發電機電樞繞組三相高壓輸出端連接；自動穩壓限速電路Ⅵ由單向可控矽型號為2P4M的SCR2、穩壓二極體W2、電容C7、C8、電阻R34、R35、R36、R37組成，為使發電機停機後起動可靠，電阻R34需大於66KΩ，本例優先採用240KΩ，接點21、22與微型內燃機中點火系統的高壓線圈初級相連；橋式逆變輸出電路Ⅶ由開關三極體BG6、BG7、BG8、BG9、BG10、BG11、BG12、BG13，整流二極體D16、D17、D18、D19，電阻R38、R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46組成，由BG6基極引出的點m與電阻R15一端的a點連接，由BG8基極引出的O點與電阻R18一端的d點連接，由BG7基極引出的n點與電阻R17一端的C點連接，由BG9基極引出的p點與電阻R16的b點連接，參數為62KΩ的R46兩端接點23、24為交流220V輸出；過載短路保護電路Ⅳ中除了現有的包括用作四電壓比較器的第14引腳點14接在R25與D15之間的集成塊25、單向可控矽SCR1、整流二極體D15、電阻R22、R23、R24、R25、R26、R33、電容C4、C5之外，還增接共態導通抑制電路和負載短路保護電路(1)共態導通抑制電路包括有三極體BG4、BG5、電阻R27、R28、R29、R30、R31、R32組成，三極體只要是截止頻率大於80KHz的都可選用，本例選用型號為2SA1056或2SA1015的開關三極體，R27、R28為820Ω，R29～R32為10KΩ；BG4、BG5的各發射極和R27、R28的一端通過電阻為200Ω的R1與低壓整流電路Ⅰ連接，BG4基極與R29、R30一端、R27另一端連接，R29另一端點h與集成運放振蕩器Ⅱ中的用作四電壓比較器的集成塊26第2引腳P點連接，BG4集電極點g與推動級Ⅲ中的三極體BG基極B點連接；BG5基極與R28另一端和R31、R32一端連接，R32另一端K點與集成運放振蕩器Ⅱ中的用作四電壓比較器的集成塊27的第1引腳Q點相連，BG5集電極L點與型號為2N6520的三極體BG基極點相連，R30、R31另一端i、j點與SCR1正端q點連接。
(2)在共態導通抑制電路基礎上，還增設有三極體BG3、單向可控矽SCR1、電阻R11、R12、R19、R20、R21組成的負載短路保護電路，BG3的型號為2N6520，電阻值R11、R12為4.3KΩ，R19為3.9KΩ，R20為1KΩ，R21為47KΩ。BG3基極通過R19和其發射極通過電阻R1與低壓整流電路Ⅰ連接，BG3集電極通過R21的f點與自動穩壓限速電路Ⅵ中的電阻值為240KΩ的R34的r點連接，R11接在型號為2N6520的三極體BG1基極A點與集成塊26第2引腳P點之間，R12接在集成塊27第1引腳Q點與型號為2N6520三極體BG2基極之間，R20一端與BG3基極相連，其另一端e點接至型號為2P4M的單向可控矽SCR1的正端q點；SCR1負端接地，其觸發極接在電阻值為9.1KΩ的R26與電容值為0.047μF的C5之間。
上述電路基極原理是Q、P兩端接受四電壓比較器LM339相應第1、2兩腳輸出的對稱的方波信號，使BG1、BG2交替地導通和截止，由於P、Q兩端的方波信號同時分別加至BG4、BG5的基極，並且BG4、BG5的開關速度遠快於BG1、BG2的開關速度，這樣在BG1完全導通之前，BG2就因BG4飽和導通的作用面截止，反之也然。這樣就有效地抑制了某種偶然因素引起BG1、BG2瞬態共同導通而導致末級三極體飽和擊穿現象。如當負載短路時，電阻R33上壓降增大，四電壓比較器的集成塊25第8腳電位低於第9腳電位，第14腳點14的電位轉變為高電位，SCR1被觸發導通，由於SCR1為快速反應的單向可控矽2P4M，加之SCR1觸發的是高速開關三極體BG4、BG5，所以BG1、BG2基極引出的A、B兩點迅速變為高電平，從而使末級輸出管全部截止，同樣可避免由於BG1、BG2瞬態共同導通，使末級的BG10和BG12或BG11和BG12中的一組或兩組三極體處於瞬時共同飽和狀態而擊穿失效現象，保證了微型汽油發電機的正常使用。如當發電機電樞繞阻高壓短路時，BG3的導通給SCR1一正脈衝，使得內燃機熄火自動停機。
本逆變限速器集成在一塊印刷電路板30上，它安裝在散熱板29內腔內，散熱板29固定在發電機外殼上。
實施例二與實施例一不同之處是共態導通抑制電路是用反相器型號為CC4069的集成塊31、可調電阻Rα、R』α、Rβ、R』β組成的電路代替BG4、BG5、R27～R32組成的電路，集成塊31有六個單元，只用其兩個單元即可，其漏極電源端VDD通過電阻R1與低壓整流電路Ⅰ連接，其源極電源端VSS接地，Rα一端與集成塊31第一單元引出端Y1連接，R』α一端與集成塊31第二單元引出端Y2連接，Rα、R』α的另一端X1、X2共同於SCR1正端q點連接，Rβ一端與集成塊31第一單元反相端Z1連接、R』β一端與集成塊31第二單元反相端Z2連接，Rβ另一端Z』1與三極體BG2基極B點相連，R』β另一端Z』2與三極體BG1基極A點相連。如X1點低電位時，BG1導通，此時Z』1點必然高電位，BG2必然截止，反之X2點低電位時，BG1必然截止。如X1、X2點均為低電位時，Z』1、Z』2均為高電位，BG1和BG2均截止，這樣均能防止末級橋式逆變輸出電路Ⅶ的三極體組因處於瞬時共同飽和狀態而導致擊穿失效現象。
實施例三如將實施例一中的電阻R15、R17改用620Ω，電阻R16、R18改為10KΩ，電阻R34改用120KΩ，電阻R46改用33KΩ，則R46兩端引出點23、24即為交流110V輸出。
權利要求1.一種用於微型汽油發電機上的逆變限速器，包括有與發電機電樞繞組低壓輸出端交流AC耦合的低壓整流電路I、與其直流DC耦合的集成運放振蕩器II、過載短路保護電路IV、推動級III和與發電機電樞繞組高壓輸出端交流AC耦合的高壓整流電路V、與其直流DC耦合的自動穩壓限速電路VI、輸出為交流AC的橋式逆變輸出電路VII組成，其特徵在於在過載短路保護電路IV中增接共態導通抑制電路和負載短路保護電路，在共態導通抑制電路基礎上增接的負載短路保護電路包括有三極體BG3、電阻R11、R12、R19、R20、R21單向可控矽SCR1組成，BG3基極通過R19和其發射極通過電阻R1與低壓整流電路I連接，BG3集電極通過R21的f點與自動穩壓限速電路VI中的電阻R34的r點連接，R11接在三極體BG1基極與集成塊26第2引腳P點之間，R12接在集成塊27第1引腳Q點與三極體BG2基極之間，R20一端與BG3基極相連，其另一端e點接至SCR1正端Q點、SCR1正端Q點、SCR1負端接地，其觸發極接在電阻R26與電容C5之間。
2.按權利要求1所述的逆變限速器，其特徵在於共態導通抑制電路包括有三極體BG4、BG5、電阻R27、R28、R29、R30、R31、R32組成；BG4、BG5的各發射極和R27、R28的一端通過電阻R1與低壓整流電路Ⅰ連接，BG4基極與R29、R30一端、R27另一端連接，R29另一端點h與集成運放振蕩器Ⅱ中的用作四電壓比較器的型號為LM339的集成塊26第2引腳P點連接，BG4集電極點g與推動級Ⅲ中的三極體BG2基極B點相連，BG5基極與R28另一端和R31、R32一端連接，R32另一端k點與集成運放振蕩器Ⅱ中的用作四電壓比較器型號為LM339的集成塊27的第1引腳Q點相連，BG5集電極L點與BG1基極A點相連，R30、R31另一端i、j點與SCR1正端q點連接。
3.按權利要求1所述的逆變限速器，其特徵在於共態導通抑制電路包括有用作反相器型號為CC4069的集成塊31、可調電阻Rα、R』α、Rβ、R』β組成，集成塊31漏極電源端VDD通過電阻R1與低壓整流電路Ⅰ連接，其源極電源端VSS接地，Rα一端與集成塊31第一單元引出端Y1連接，R』α一端與集成塊31第二單元引出端Y2連接，Rα、R』α的另一端X1、X2、共同與SCR1正端q點連接，Rβ一端與集成塊31第一單元反相端Z1連接、R』β一端與集成塊31第二單元反相端Z2連接，Rβ另一端Z』1與三極體BG2基極B點相連，R』β另一端Z』2與三極體BG1基極A點相連。
4.按權利要求1或2或3的逆變限速器，其特徵在於其電路集成在一塊印刷電路板30上，它安裝在固定於發電機外殼上的散熱板29內腔內。
5.按權利要求1所述的逆變限速器，其特徵在於自動穩壓限速電路Ⅵ中的電阻R34大於66KΩ。
6.按權利要求5所述的逆變限速器，其特徵在於電阻R34優先採用240KΩ。
專利摘要一種用於微型汽油發電機上的逆變限速器，包括有與發電機電樞繞阻連接的低壓整流電路，集成運放振蕩器，推動級電路，過載短路保護電路、高壓整流電電路，自動穩壓限速電路，橋式逆變輸出電路。改進處在於在過載短路保護電路中增接有三極體BG4、BG5、電阻R27～R32組成的或有CC4069集成塊、可調電阻R
文檔編號H02M5/00GK2092831SQ9121554
公開日1992年1月8日 申請日期1991年6月6日 優先權日1991年6月6日
發明者顧漢榮 申請人:顧漢榮