專利名稱：具有用于120/240vac工作的雙循環(huán)換流器的發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜式發(fā)電機(jī)，更具體的講，涉及使用具有120VAC工作模式和240/120VAC工作模式的循環(huán)換流器的便攜式發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前的便攜式發(fā)電機(jī)通常利用用于提供希望的電源輸出的同步交流發(fā)電機(jī)或循環(huán)換流器，該希望的電源輸出一般是120VAC或240VAC。任意便攜式發(fā)電機(jī)的重要考慮因素是-電壓調(diào)整；-雙電壓輸出能力；-空閑電壓和頻率；-頻率容限；-諧波失真；-感應(yīng)電動機(jī)工作-充電器工作-接地結(jié)構(gòu)；-4-刀(120-240伏)扭鎖兼容性；-對負(fù)載變化的響應(yīng)；以及-尺寸和重量。
關(guān)于空閑電壓和頻率，與同步發(fā)電機(jī)相比，在空閑時使用電子解決辦法(即，反相器技術(shù))更容易提供120伏和60Hz。但是，仍然需要足夠的電壓“峰值儲備”。更高的電壓又需要更多的交流發(fā)電機(jī)線圈，導(dǎo)致線圈電阻的增加和系統(tǒng)效率的降低。
存在于便攜式發(fā)電機(jī)的輸出波形中的諧波失真是必須解決的另一個重要考慮因素。盡管對于恒速通用電動機(jī)供電的便攜式電動工具而言，波形純度并不重要，但是當(dāng)運行感應(yīng)電動機(jī)和充電器時它是一個重要考慮因素。感應(yīng)電動機(jī)將涉及失真的波形，但是輸入的諧波含量將變?yōu)闊崃?，而不變?yōu)榕ぞ?。如果將實現(xiàn)產(chǎn)生失真波形的反相器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)付諸實施，那么來自諧波的額外熱量必須被量化。正弦波脈沖寬度調(diào)制(PWM)的反相器將產(chǎn)生僅具有某些高頻噪聲的優(yōu)異波形，但是它們可能需要完全的H-電橋，不易適應(yīng)于對于北美洲接地慣例和4-刀扭鎖布線慣例。
關(guān)于接地結(jié)構(gòu)，在北美洲，標(biāo)準(zhǔn)接地慣例要求每個120伏電路的一側(cè)(中性點)被接地。這意味著240伏電路具有浮置地線。
另一個重要因素是4-刀(120-240伏)扭鎖兼容性。該慣例需要四個導(dǎo)線地線、中性點、120伏線1和120伏線2。每個120伏電路連接在120伏線和中性點之間。240伏電路連接在120伏線1和120伏線2之間。
發(fā)電機(jī)對負(fù)載變化的響應(yīng)能力是另一個重要考慮因素。由于同步交流發(fā)電機(jī)使用的大磁場感應(yīng)，與同步發(fā)電機(jī)相比，所有反相器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將對負(fù)載變化提供更快的響應(yīng)。
考慮到尺寸和重量，利用反相器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也將是符合需要的，因為幾乎任意反相器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將提供優(yōu)于同步發(fā)電機(jī)的尺寸和重量的優(yōu)點。但是，設(shè)法由兩個半橋式電路產(chǎn)生正弦波可能需要大的電容器，這將降低由反相器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所提供的體積減小的優(yōu)點。
已在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中使用的循環(huán)換流器將由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的AC電壓轉(zhuǎn)變?yōu)樗Ｍ腁C輸出電壓。使用循環(huán)換流器的電子系統(tǒng)一般具有用于循環(huán)換流器的AC電壓源，循環(huán)換流器是相當(dāng)剛性的(低源阻抗)。因此，可以從提供到循環(huán)換流器的三相交流電壓直接導(dǎo)出用于循環(huán)換流器的SCR換向的AC相位信息。對除去由SCR切換/換向引入的換向觸點(notches)來說，適當(dāng)?shù)臑V波是必需的。但是，永磁發(fā)電機(jī)提供非常弱的AC電源，其中它們具有顯著的串聯(lián)電抗。對于使用永磁發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中循環(huán)換流器的SCR的控制而言，存在兩個問題。首先，AC電壓波形明顯地被循環(huán)換流器的SCR開關(guān)干擾，因此將需要充分的濾波。其次，永磁發(fā)電機(jī)的電抗在永磁發(fā)電機(jī)的反電動勢(back-emf)電壓波形(不能被測量)和在永磁發(fā)電機(jī)的輸出處的AC電壓(端電壓)引入顯著的相移，尤其當(dāng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)被加載時。這些負(fù)載相關(guān)的相移不能被簡單的濾波器消除。
具有兩個分開的120VAC輸出的發(fā)電機(jī)一般可使用多極開關(guān)，如圖10所示，該發(fā)電機(jī)可以在120VAC并聯(lián)連接模式(120VAC模式)至240VAC之間切換。參考圖10，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)1000被顯示為具有兩個分開的120VAC電源1002、1004，上述電源可以是循環(huán)換流器，例如如下所述的循環(huán)換流器42、44。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)1000還具有120VAC輸出和240VAC輸出以及開關(guān)1010，120VAC輸出示例地被顯示為電阻1006，240VAC輸出示例地被顯示為電阻1008，并且開關(guān)1010將發(fā)電機(jī)系統(tǒng)1000在電源1002和1004被并聯(lián)連接的120VAC并聯(lián)連接模式與電源1002和1004被串聯(lián)連接的240VAC串聯(lián)連接模式之間切換。
120VAC電源1004的正輸出1014連接到地線和120VAC輸出1006的一側(cè)。120VAC電源1004的負(fù)輸出1018被耦合到120VAC輸出1006的另一側(cè)和240VAC輸出1008的一側(cè)。開關(guān)1010切換120VAC電源1002的正輸出1012和120VAC電源1002的負(fù)輸出1016，以在120VAC并聯(lián)連接模式和240/120VAC串聯(lián)模式之間切換120VAC電源1002、1004。
如圖10所示，開關(guān)1010是多極開關(guān)，例如，雙極繼電器。當(dāng)在并聯(lián)連接的120VAC模式中時，120VAC電源1002的正輸出1012通過開關(guān)1010連接到120VAC電源1004的正輸出1014，且因此連接到地線，并且電源1002、1004的負(fù)輸出1016、1018分別被開關(guān)1010連接在一起。通過并聯(lián)連接的120VAC電源1002、1004，在120VAC輸出1006處提供120VAC。
在240VAC串聯(lián)模式中，120VAC電源1002的正輸出1012通過開關(guān)1010連接到240VAC輸出1008的另一側(cè)，如上所述，240VAC輸出1008的第一側(cè)連接到120VAC電源1004的負(fù)輸出1018。120VAC電源1002的負(fù)輸出1016通過開關(guān)1010連接到地線。通過120VAC電源1004在120VAC輸出1006處提供120VAC，并且通過串聯(lián)連接的120VAC電源1002、1004在240VAC輸出1008處提供240VAC。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有至少兩種工作模式，在第一模式中提供第一輸出電壓，以及在第二模式中提供第一輸出電壓和第二輸出電壓。第二輸出電壓是第一輸出電壓兩倍。在一個實施例中，第一輸出電壓是額定120VAC以及第二輸出電壓是額定240VAC。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有帶有兩套獨立繞組的永磁發(fā)電機(jī)，每套繞組產(chǎn)生三相AC電壓。一個三相AC電壓被耦合到第一或主循環(huán)換流器，并且第二個三相AC電壓被耦合到第二或從屬循環(huán)換流器。循環(huán)換流器的帶電(live)輸出通過諸如繼電器的開關(guān)相互耦合，并且循環(huán)換流器的中性點輸出被耦合到地線?？刂破骺刂蒲h(huán)換流器，以跨越它們的各自帶電和中性點輸出提供第一輸出電壓，示例地是120VAC。當(dāng)在第一模式中，如120VAC模式，跨接第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出的開關(guān)被閉合，使第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出短路在一起，并且控制器操作第一和第二循環(huán)換流器，以便它們的輸出電壓相互同相。當(dāng)在第二模式中，如240/120VAC模式中，跨接第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出的開關(guān)被斷開，并且控制器操作第一和第二循環(huán)換流器，以便它們的輸出電壓異相180度。這跨接每個第一和第二循環(huán)換流器的帶電和中性點輸出，提供第一輸出電壓，示例地是120VAC，并且跨接第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出，提供是第一輸出電壓的兩倍的第二輸出電壓，示例地是240VAC。在本發(fā)明的一個方面中，開關(guān)是單極開關(guān)，如單極繼電器。
在本發(fā)明的一個方面，循環(huán)換流器被控制器相控并自然換向。
在本發(fā)明的一個方面中，永磁發(fā)電機(jī)具有轉(zhuǎn)子位置傳感器，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，感測永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置。這些轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出被輸入到使用它們產(chǎn)生控制波信息的控制器，控制器用控制波信息來控制循環(huán)換流器，示例地是余弦控制波。
在本發(fā)明的一個方面，循環(huán)換流器具有諸如可控硅整流器(SCR)的自然換向的開關(guān)器件的正極性排和負(fù)極性排。在本發(fā)明的一個方面，每個SCR包括具有SCR和光-SCR的SCR/光-SCR組合，光-SCR被耦合到SCR的柵極，并用來觸發(fā)或控制SCR。
在本發(fā)明的一個方面，跨接每個循環(huán)換流器的正負(fù)極性排的SCR的電壓被感測，并用來確定各個循環(huán)換流器排何時處于零值電流條件。
在本發(fā)明的一個方面，最初通過循環(huán)換流器的瞬時電流的帶通濾波器從循環(huán)換流器的正極性排轉(zhuǎn)換到負(fù)極性排，當(dāng)帶通濾波的瞬時電流大約變?yōu)榱銜r開始轉(zhuǎn)換，如落入大致為零的預(yù)定范圍。
從下面提供的詳細(xì)描述，將理解本發(fā)明可應(yīng)用的更多范圍。應(yīng)當(dāng)理解，盡管表示發(fā)明的優(yōu)選實施例，詳細(xì)的描述和具體例子僅僅用于例示的目的，并不用以限制發(fā)明的范圍。


由詳細(xì)的描述和附圖將更完全地理解本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)發(fā)明的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的簡化示意圖；圖2是圖1的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的簡化電源系統(tǒng)圖；圖3是用于控制圖1的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的時序圖；圖4是用于開始圖1的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排轉(zhuǎn)換的電路邏輯的簡化示意圖；圖5是用于電壓控制圖1的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的電路邏輯的簡化示意圖；圖6示出了由圖1的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出形成余弦波信息的流程圖；圖7是在圖1的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的循環(huán)換流器中使用的SCR/光-SCR組合的簡化示意圖；
圖8是感測跨接圖1的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中循環(huán)換流器的SCR的電壓的傳感電路的簡化示意圖；圖9是可以用于起動圖1的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路的簡化示意圖；以及圖10是用于在并聯(lián)和串聯(lián)連接模式之間切換兩個120VAC電源的現(xiàn)有技術(shù)多極開關(guān)布置的簡化示意圖。
具體實施例方式
優(yōu)選實施例的下列描述實際上是示例性的，并且不限制本發(fā)明的應(yīng)用或使用。
參考圖1，示意地示出了可在第一和第二工作模式之間切換的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10。在第一模式中，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10產(chǎn)生第一輸出電壓，以及在第二模式中，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10產(chǎn)生兩種輸出電壓，第一輸出電壓和第二輸出電壓，第二輸出電壓是第一輸出電壓的兩倍。在一個實施例中，第一輸出電壓是額定120VAC以及第二輸出電壓是額定240VAC，因此第一模式被另外地稱為120VAC模式，以及第二模式被另外地稱為240/120VAC模式。在該實施例中，第一輸出電壓指額定的120VAC，意味著它是諸如燈、電動工具等美國的燈具和裝置中使用的標(biāo)準(zhǔn)AC電壓。第二輸出電壓指額定的240VAC，以便它是120VAC的額定第一輸出電壓的兩倍。
發(fā)電機(jī)10具有引擎12，示例地為內(nèi)燃機(jī)，驅(qū)動發(fā)電機(jī)14，該發(fā)電機(jī)示例地是永磁發(fā)電機(jī)，并且在此將其稱為永磁發(fā)電機(jī)14。永磁發(fā)電機(jī)14具有轉(zhuǎn)子15和定子，轉(zhuǎn)子15具有永久磁鐵，定子具有兩套獨立/分開的三相繞組200、202(圖2)。永磁發(fā)電機(jī)14也包括轉(zhuǎn)子位置傳感器16、18、20，示例地是霍爾效應(yīng)傳感器，每120度電感測永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子(未示出)的位置。霍爾效應(yīng)傳感器示例地作為永磁發(fā)電機(jī)14部件的霍爾效應(yīng)傳感器，以使它能夠作為無刷DC電動機(jī)被驅(qū)動，以起動引擎12，如下面所描述的以及如2002年6月6日申請的U.S.S.N.60/386,904、名稱為“用于便攜式內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電機(jī)、使用便攜式通用電池組的起動器系統(tǒng)”所述，在此將其公開內(nèi)容全部引入作為參考。轉(zhuǎn)子位置傳感器16、18、20的輸出被耦合到控制器的輸入，如數(shù)字信號處理器(DSP)28。
永磁發(fā)電機(jī)14在第一組輸出30、32、34處和第二組輸出36、38、40處產(chǎn)生兩個分開的三相電壓。所產(chǎn)生的第一三相電壓的輸出30、32、34被耦合到第一(主)AC電力變換器42，以及第二組輸出36、38、40被耦合到第二(從屬)AC電力變換器44。在本發(fā)明的實施例中，AC電力變換器42和44是循環(huán)換流器，并且在此將稱為循環(huán)換流器。每個循環(huán)換流器42、44被DSP 28控制，以在它們各自的出口56、58將耦合到各自的三相電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楠毩⒑头珠_的120VAC 60Hz電壓。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用除數(shù)字信號處理器以外的控制器，如微控制器。也應(yīng)該理解，永磁發(fā)電機(jī)14、DSP 28和循環(huán)換流器42、44可以配置為產(chǎn)生其他電壓和頻率，例如115VAC或50Hz，用于美國以外的市場，而沒有顯著的硬件改變。下面將更詳細(xì)地描述循環(huán)換流器42、44和通過DSP 28控制它們。此外，在一個實施例中，為每個循環(huán)換流器42、44提供DSP 28。
開關(guān)46，示例地是單極繼電器，跨接第一循環(huán)換流器42的帶電輸出48和循環(huán)換流器44的帶電輸出50耦合。第一和第二循環(huán)換流器42、44的中性點輸出52、54分別被耦合到地線。第一循環(huán)換流器42的帶電輸出48被耦合到出口56的帶電輸出55，以及第一循環(huán)換流器42的中性點輸出52被耦合到出口56的中性點輸出57。第二循環(huán)換流器44的帶電輸出54被耦合到出口58的帶電輸出，以及第二循環(huán)換流器44的中性點輸出50被耦合到出口58的中性點輸出61。
在本發(fā)明的實施例中，該結(jié)構(gòu)為發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10提供兩種工作模式，120VAC和240/120VAC。在120VAC模式中，開關(guān)46閉合，并聯(lián)第一和第二循環(huán)換流器42、44的帶電輸出48、50，與240/120VAC模式相比，在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10的出口56、58處提供增加的輸出電流。在240/120VAC模式中，第一和第二循環(huán)換流器42、44被DSP 28控制，以便由跨接它們各自的帶電輸出48、50的循環(huán)換流器42、44輸出到各個中性點輸出52、54的電壓之間互相有180度相位差，以對于240VAC工作啟動單點串聯(lián)連接。在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10的出口60處提供240VAC，以及在每個出口56、58處提供120VAC。在120VAC模式中，第一和第二循環(huán)換流器42、44被DSP 28控制，以便通過循環(huán)換流器42、44輸出的電壓相互同相。通過第一和第二循環(huán)換流器42、44輸出互相同相的電壓保證在第一和第二循環(huán)換流器42、44之間沒有循環(huán)電流流動，且因此允許它們之間共享負(fù)載，只要第一和第二循環(huán)換流器42、44的每一個輸出電壓具有相同的振幅。在120VAC模式中，在第一和第二循環(huán)換流器42、44的出口56、58處分別提供120VAC，以及出口60被開關(guān)46短路。在這種方式下操作循環(huán)換流器42、44，允許開關(guān)46作為單極開關(guān)，如單極繼電器。
應(yīng)當(dāng)理解，對于120VAC模式，當(dāng)它們被并聯(lián)連接時，同相地操作120VAC的兩個電源，以及對于240/120VAC模式，當(dāng)它們被串聯(lián)連接時，180度異相的操作120VAC的兩個電源，這些技術(shù)可以使用具有除循環(huán)換流器以外的AC電力變換器的120VAC電源，例如(例如且不限于)2002年2月15日申請的、名稱為“具有雙H-電橋的交流發(fā)電機(jī)/轉(zhuǎn)換器”的USSN10/0772129申請和2002年2月15日申請的、名稱為“具有雙H-電橋和自動電壓調(diào)整的交流發(fā)電機(jī)/轉(zhuǎn)換器”的USSN10/10/077386申請所公開的反相電路或H-電橋電路。在此將這兩個申請的公開內(nèi)容全部引入作為參考。
圖2示出了發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10的整體電源系統(tǒng)示圖的簡化形式。如曾提及的，永磁發(fā)電機(jī)14具有兩套獨立的三相繞組，繞組200、202。示例地，永磁發(fā)電機(jī)14在軸或轉(zhuǎn)子處具有額定106VAC RMS相電壓(至中性點/星點)、240Hz，具有0.7毫亨的相位電感。應(yīng)當(dāng)理解，永磁發(fā)電機(jī)14可以被配置，以便額定輸出值不同。三相繞組200的繞組被確定為A1、B1和C1，以及三相繞組202的繞組被確定為A2、B2和C2。循環(huán)換流器42示例地具有開關(guān)器件的兩排，正極性排204和負(fù)極性排206，以及循環(huán)換流器44也示例地具有開關(guān)器件的正極性排208和負(fù)極性排210。在發(fā)明的一個方面，開關(guān)器件是自然換向的開關(guān)器件，如可控硅整流器。但是應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其他類型的自然換向的開關(guān)器件。每排204、206、208、210示例地具有六個可控硅整流器。第一和第二循環(huán)換流器42、44的正極性排和負(fù)極性排204、206、208、210分別形成非循環(huán)電流6脈沖系統(tǒng)。非循環(huán)指每個循環(huán)換流器42、44的正極性排和負(fù)極性排不同時導(dǎo)電的工作模式。亦即，當(dāng)循環(huán)換流器42、44的電流輸出是正極性時，僅僅循環(huán)換流器42、44的正極性排204、208分別導(dǎo)電，并且當(dāng)循環(huán)換流器42、44的電流輸出是負(fù)極性時，僅僅循環(huán)換流器42、44的負(fù)極性排206、210分別導(dǎo)電。因而，循環(huán)換流器42的正極性排和負(fù)極性排204和206工作，以便它們不同時導(dǎo)電，以及循環(huán)換流器44的正極性排和負(fù)極性排208、210也工作，以便它們不同時導(dǎo)電。
每個循環(huán)換流器42、44具有跨接它們各自的120VAC輸出而耦合的輸出濾波電容器212、214，被顯示為電阻216、218。240VAC輸出被顯示為電阻220。示例地，濾波電容器212、214是40微法電容器，以及當(dāng)永磁發(fā)電機(jī)14具有上述的額定輸出值時，循環(huán)換流器42、44的120VAC輸出216、218每個具有3.6Kw容量。
當(dāng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10處于120VAC模式時，DSP 28控制循環(huán)換流器42、44，以便它們的輸出電壓彼此同相，并且當(dāng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10處于240/120VAC模式時，循環(huán)換流器42、44被控制，以便它們的輸出電壓是180度異相。因此，將僅僅描述循環(huán)換流器42的工作。在這方面，循環(huán)換流器42的正極性排204的可控硅整流器被確定為AT+、BT+、CT+、AB+、BB+和CB+。循環(huán)換流器42的負(fù)極性排206的可控硅整流器被確定為AT-、BT-、CT-、AB-、BB-和CB-。
轉(zhuǎn)向圖2和3，描述循環(huán)換流器42的控制。循環(huán)換流器42被DSP 28控制，使用常規(guī)余弦控制。至DSP 28的輸入是永磁發(fā)電機(jī)14的繞組A1、B1和C1的三相電輸出30、32、34，永磁發(fā)電機(jī)14的A1、B1和C1繞組的反電動勢電壓波形以及輸出的AC電壓和循環(huán)換流器42的電流，作為到濾波電容器212和120VAC輸出216的輸出，以及依據(jù)阻抗和功率因素的負(fù)載。由于永磁發(fā)電機(jī)14的反電動勢電壓波形不能被實際測量，在本發(fā)明的一個方面中，來自轉(zhuǎn)子位置傳感器16、18和20的信號被DSP 28使用，以模擬反電動勢電壓波形并形成用于循環(huán)換流器42的正極性排和負(fù)極性排204、206的可控硅整流器的觸發(fā)控制的控制波信息(示例地，余弦控制波)。(術(shù)語波形和波在此可互換地使用。此外，應(yīng)當(dāng)理解波可以是表示波的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以及模擬信號。)依據(jù)導(dǎo)通瞬時控制每個SCR，但是通過導(dǎo)通其他SCR控制截止，使第一SCR反向偏置，該過程被稱為自然換向。只有當(dāng)來自SCR的AT-、BT-、CT-、AT+、BT+和CT+的輸出電流是正極性時，正極性排204的SCR可以被導(dǎo)通。參考圖3的時序圖，只要來自循環(huán)換流器42的SCR的AT-、BT-、CT-、AT+、BT+和CT+的輸出電流是正極性，通過在DSP 28中實現(xiàn)的3位環(huán)形計數(shù)器以連續(xù)的順序(AT+、BT+、CT+以及再次由AT+開始的順序)觸發(fā)確定為AT+、BT+和CT+的三個SCR。只要來自循環(huán)換流器42的SCR的AT-、BT-、CT-、AT+、BT+和CT+的輸出電流是正極性，通過在DSP 28中實現(xiàn)的第二個3位環(huán)形計數(shù)器以永恒的順序觸發(fā)確定為AB+、BB+和CB+的三個SCR。在DSP 28中實現(xiàn)的兩個3位環(huán)形計數(shù)器的轉(zhuǎn)變順序是將基準(zhǔn)電壓波300(AT+、BT+、CT+)和基準(zhǔn)電壓波300的反基準(zhǔn)電壓波302(AB+、BB+、CB+)與永磁發(fā)電機(jī)14的繞組A1、B1和C1的反電動勢電壓的相應(yīng)余弦波相比較的比較點，基準(zhǔn)電壓波300和反基準(zhǔn)電壓波302都由DSP 28產(chǎn)生。為了清楚起見，圖3僅僅示出了用于控制AT+的余弦波304的全周期和用于控制BT+和CT+的余弦波306、308的部分周期，余弦波304是繞組A1電壓(即，反相的B1電壓)的余弦波。如圖3所示，當(dāng)正極性排204被啟動時，當(dāng)余弦波304相對于基準(zhǔn)電壓波300變?yōu)檎龢O性時，AT+被觸發(fā)。然后當(dāng)余弦波306相對于基準(zhǔn)電壓波300變?yōu)檎龢O性時，BT+被觸發(fā)。BT+導(dǎo)通反向偏置AT+，使它截止。類似地，然后當(dāng)余弦波308相對于基準(zhǔn)電壓波300變?yōu)檎龢O性時，CT+被觸發(fā)，以及反向偏置BT+，使它截止。AB+、BB+和CB十被同等地控制。在來自循環(huán)換流器42的SCR的AT-、BT-、CT-、AT+、BT+和CT+的輸出電流是正極性時，用于永磁發(fā)電機(jī)14的一個電周期的導(dǎo)通順序是AT+、CB+、BT+、AB+、CT+、和BB+。在這方面，每個AT+、BT+和CT+繼續(xù)停留，直到下一個AT+、BT+和CT+導(dǎo)通，它們被反向偏置。每個AB+，BB+和CB+類似地繼續(xù)停留，直到下一個AB+、BB+和CB+導(dǎo)通，它們被反向偏置。因此，當(dāng)正極性排204被啟動時，總有AT+、BT+和CT+之一以及AB+、BB+和CB+之一同時導(dǎo)通。
循環(huán)換流器42的負(fù)極性排206以相似的安排來控制。只有當(dāng)來自循環(huán)換流器42的SCR的AT-、BT-、CT-、AT+、BT+和CT+的輸出電流是負(fù)極性時，負(fù)極性排206的SCR才可以被導(dǎo)通。在來自循環(huán)換流器42的SCR的AT-、BT-、CT-、AT+、BT+和CT+的輸出電流是負(fù)極性時，用于永磁發(fā)電機(jī)14的一個電周期的導(dǎo)通順序是AT-、CB-、BT-、AB-、CT-和BB-。
示例地，在DSP 28中實現(xiàn)比較器，將用于諸如如余弦波304、306、308等余弦波中的余弦波信息與用于諸如基準(zhǔn)電壓波300、302等基準(zhǔn)電壓波的基準(zhǔn)電壓波信息相比較，以及與DSP 28中實現(xiàn)的3位環(huán)形計數(shù)器一起，提供循環(huán)換流器42的正極性排和負(fù)極性排204、206的上述控制。在DSP 28也實現(xiàn)循環(huán)換流器44的可比較控制。
如已被提及的，來自轉(zhuǎn)子位置傳感器16、18和20的信號被DSP 28使用，以模擬反電動勢電壓波形，并形成用于循環(huán)換流器42的正極性排和負(fù)極性排204、206以及用于循環(huán)換流器44的正極性排和負(fù)極性排208、210的觸發(fā)控制的余弦波信息。用于低速、高扭矩應(yīng)用中的典型無刷DC電動機(jī)驅(qū)動(在如下所述的本發(fā)明的一個方面用于起動發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10的引擎12)需要安裝在發(fā)動機(jī)內(nèi)的三個霍爾效應(yīng)傳感器，以感測轉(zhuǎn)子的位置。這些霍爾效應(yīng)傳感器提供導(dǎo)通/截止邏輯信號，提供用于發(fā)動機(jī)的三相激發(fā)的相位關(guān)系。通常，每個霍爾效應(yīng)傳感器在用于每個三相線電壓的發(fā)動機(jī)的零度電子和180度電子(例如，邏輯1至0轉(zhuǎn)變)處提供轉(zhuǎn)變(例如，邏輯0至1)。因此，每個霍爾效應(yīng)傳感器的輸出與另兩個霍爾效應(yīng)傳感器的輸出位移120度，以便永磁發(fā)電機(jī)14轉(zhuǎn)子的每次旋轉(zhuǎn)，三個霍爾效應(yīng)傳感器提供六次轉(zhuǎn)變。
當(dāng)永磁發(fā)電機(jī)14被引擎12驅(qū)動時，由霍爾效應(yīng)傳感器產(chǎn)生的信號可以直接表示永磁發(fā)電機(jī)14的輸出電壓的相位，霍爾效應(yīng)傳感器示例地是轉(zhuǎn)子位置傳感器16、18、20。下面，轉(zhuǎn)子位置傳感器16、18、20有時將被稱為霍爾效應(yīng)傳感器16、18、20。重要地，由霍爾效應(yīng)傳感器16、18、20產(chǎn)生的信號直接表示永磁發(fā)電機(jī)14的反電動勢電壓相位，以及這些信息用于控制循環(huán)換流器42、44中的SCR的換向。以此方式使用霍爾效應(yīng)傳感器16、18、20消除使用永磁發(fā)電機(jī)14的端電壓信息(輸出30、32、34、36、38、40處的電壓)濾波零相移的需要，以及消除必須從永磁發(fā)電機(jī)14的實際端電壓計算反電動勢電壓的需要(即，計算由負(fù)載電流和內(nèi)電抗引起的永磁發(fā)電機(jī)14的內(nèi)部相移)。而且，由于當(dāng)使用無刷DC電動機(jī)驅(qū)動來驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)14時，霍爾效應(yīng)傳感器16、18、20示例地是用于起動發(fā)動機(jī)12的霍爾效應(yīng)傳感器，因此不需要額外的霍爾效應(yīng)傳感器。
轉(zhuǎn)向圖6，將描述示例地在DSP 28中使用的邏輯，形成供控制循環(huán)換流器42、44的SCR的換向使用的余弦控制波信息。在600、602、604處測量(僅僅使用上升沿)每個霍爾效應(yīng)傳感器16、18、20的周期，以建立周期(“霍爾周期”)。在霍爾效應(yīng)傳感器16、18、20的每個上升沿上該霍爾周期被更新。在606，霍爾周期被除以84，以建立用于計時器的周期，以便計時器在每個霍爾周期將具有84次溢出，即，每霍爾周期中斷84次。在608，每個計時器溢出復(fù)位計時器為零并使計數(shù)器(“霍爾周期計數(shù)器”)增加一。
然后將霍爾周期計數(shù)器的值、霍爾周期計數(shù)器的值加28的偏移量(120度)和霍爾周期計數(shù)器的值加56的偏移量(240度)用作具有84項的正弦波檢查表的指示器。在616和在618，從正弦波檢查表讀取由這些指示器指向的正弦波檢查表中的三項，這些三個值變?yōu)榕c基準(zhǔn)電壓波相比較的余弦值，如基準(zhǔn)電壓波300，以控制循環(huán)換流器42的SCR的換向。循環(huán)換流器44被類似地控制。
參考圖4，描述根據(jù)本發(fā)明的一個方面的排選擇和轉(zhuǎn)換控制。如所述，對于每個循環(huán)換流器42、44，在任意給定時間僅僅其正極性排204、208或負(fù)極性排206、210可以被導(dǎo)通。排選擇和循環(huán)換流器42、44的轉(zhuǎn)換控制被相等地執(zhí)行，因此將參考循環(huán)換流器42進(jìn)行描述。
假定在循環(huán)換流器42的輸出216處的輸出電壓是具有60Hz頻率的正弦波，那么對于60Hz周期的半周期，每個正極性排和負(fù)極性排204、206被導(dǎo)通。由來自SCR的AT-、BT-、CT-、AT+、BT+和CT+的輸出電流的極性決定正極性排和負(fù)極性排204、206中的哪一個導(dǎo)電，為了論述，假定為在相同的60Hz頻率，但是具有依賴于負(fù)載的功率因素。
根據(jù)至濾波電容器212和輸出216的循環(huán)換流器42的測量瞬時輸出電流決定正極性排和負(fù)極性排204、206的選擇(即，一個被啟動以便其SCR可以被觸發(fā)為導(dǎo)電和一個被禁止以便其SCR不能被觸發(fā)為導(dǎo)電)。該瞬時電流被濾波，示例地由帶通濾波器400濾波，以消除電流脈動并保證由帶通濾波器400輸出的基本60Hz成分的信號相對于瞬時電流不具有任意的相移。示例地，帶通濾波器400是具有Q為值2的2-極60Hz帶通濾波器。然后從帶通濾波器400輸出的濾波電流信號被輸入到比較器402。比較器402示例地是磁滯比較器，具有負(fù)磁滯現(xiàn)象，具有+0.1A或-0.1A的開關(guān)電平。比較器402的輸出決定至循環(huán)換流器42的濾波電容器212和輸出216的基本60Hz電流是正極性或負(fù)極性。當(dāng)由帶通濾波器400輸出的過濾電流信號低于+0.1A時，比較器402從正極性切換為負(fù)極性，以及當(dāng)由帶通濾波器400輸出的過濾電流信號增加超過-0.1A時，從負(fù)極性切換為正極性。當(dāng)比較器402從正極性切換為負(fù)極性時，DSP 28禁止循環(huán)換流器42的正極性排204，在探測到實際輸出電流為零之后，接著100微秒的延遲，啟動循環(huán)換流器42的負(fù)極性排206。因而，不將更多的觸發(fā)脈沖流入到正極性排204中的SCR的柵極端子。但是，當(dāng)該轉(zhuǎn)變發(fā)生時，導(dǎo)電的正極性排204中的SCR繼續(xù)導(dǎo)電，直到出現(xiàn)真正的電流零值。此時，它們將被反向偏置和切斷。反之，當(dāng)比較器402從負(fù)極性切換為正極性時，DSP 28禁止循環(huán)換流器42的正極性排204，在探測到實際輸出電流零值之后，接著100微秒的延遲，啟動循環(huán)換流器42的正極性排206。與正極性排204的情況一樣，當(dāng)該轉(zhuǎn)變發(fā)生時，導(dǎo)電的負(fù)極性排206中的SCR將繼續(xù)導(dǎo)電，直到出現(xiàn)真正的電流零值，此時它們被反向偏置和切斷。
可以通過比較器404感測真正的電流零值條件。比較器404示例地是兩個窗口比較器，決定什么時候?qū)嶋H輸出電流(不濾波的基本電流)落入+/-25mA的窗口內(nèi)。比較器404示例地具有第一和第二比較器406、408，它們的輸出耦合到AND柵極410的輸入。比較器406的正輸入被耦合到+25mA基準(zhǔn)，以及比較器408的負(fù)輸入耦合到-25mA基準(zhǔn)。到濾波電容器212和循環(huán)換流器的輸出216的輸出電流被耦合到比較器406的負(fù)輸入和比較器408的正輸入。當(dāng)輸出電流落入+/-25mA窗口時，兩個比較器406、408的輸出將是正極性的，導(dǎo)致AND柵極410的輸出是正極性的，表示為真正的電流零值。在如下所述的本發(fā)明的一個方面，通過感測跨接循環(huán)換流器42、44的SCR兩端的電壓，間接地感測真正的電流零值條件。
一旦探測到真正的零值電流條件，將強(qiáng)加延遲，示例地是100微秒，以保證目前導(dǎo)電的SCR具有足夠的時間切斷。在該延遲之后，發(fā)生從正極性排204至負(fù)極性排206的轉(zhuǎn)換(或反之亦然)。
應(yīng)當(dāng)理解在DSP 28中示例地實現(xiàn)上述排轉(zhuǎn)換控制邏輯。但是，也應(yīng)該理解可以使用分立元件來實現(xiàn)上述排轉(zhuǎn)換控制的所有或部分，如使用間接地決定真正的電流零值條件的電壓傳感電路800，如下所述。
對于發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，輸出電壓是具有由使用它的國家所需要的電壓和頻率的正弦波形，例如在美國是120VAC，60Hz。在循環(huán)換流器42(和循環(huán)換流器44)的SCR的控制下使用與該波形的成比例的等效物，例如，圖3中的波300、302。但是，由于由發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10所產(chǎn)生的電壓(圖1)與永磁發(fā)電機(jī)14的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度直接成正比以及永磁發(fā)電機(jī)14上的負(fù)載產(chǎn)生穿過永磁發(fā)電機(jī)14的相位電抗的電壓降的事實，因此需要某些形式的輸出電壓控制。
圖5示出了在DSP 28中實現(xiàn)的示例性電壓控制。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10的瞬時輸出電壓(Vout)被測量并被輸入到DSP 28中。然后Vout的絕對值被濾波，在被適當(dāng)?shù)貥?biāo)度之后，用作比例反饋回路中的反饋項。對Vout的絕對值進(jìn)行濾波的濾波器示例地是2極低通濾波器，具有3.2Hz的截止頻率和0.25的Q值。濾波器的輸出是Vout的絕對值的平均值，具有被除去的60Hz/120Hz分量。用來標(biāo)度該濾波器的輸出的比例因子示例地是0.00926，以便1.0的值能對應(yīng)于120VAC RMS的正弦AC輸出電壓。
到反饋回路的輸入基準(zhǔn)Vref是由DSP 28產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓波的平均值，并被指定為1.0的值，如基準(zhǔn)電壓波300(圖3)，對應(yīng)于120VAC 60Hz正弦波。比例反饋回路的輸出(Vc)用于為SCR觸發(fā)控制而直接控制的余弦波的有效量，如余弦波304、306、308(圖3)。使用的比例增益是16，在1.0的Vc時成比例的輸出值在循環(huán)換流器42、44的輸出處產(chǎn)生最大輸出電壓。在2.0的Vc時成比例的輸出值在循環(huán)換流器42的輸出處產(chǎn)生一半的最大輸出電壓。因此，圖5的比例反饋回路被設(shè)立為當(dāng)循環(huán)換流器42的輸出電壓降到低于120VAC時，圖5的比例反饋回路的比例增益級的輸出減小，促使循環(huán)換流器42的輸出電壓增加，為發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10提供輸出電壓控制。為循環(huán)換流器44提供比較控制。
參考圖1和2，如所論述，開關(guān)46示例地是繼電器并被發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10的前面板(未示出)上的開關(guān)62所控制。開關(guān)62示例地避免向控制開關(guān)46的DSP 28提供輸入信號。
串聯(lián)或并聯(lián)的工作循環(huán)換流器42、44不存在任意特別的問題。但是，串并聯(lián)工作之間的轉(zhuǎn)變需要仔細(xì)的計時控制。
DSP 28控制串聯(lián)(240/120VAC)和并聯(lián)(120VAC)工作之間發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10的轉(zhuǎn)變。當(dāng)開關(guān)62被擲為將發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10從串聯(lián)(240/120VAC)工作切換為并聯(lián)(120VAC)工作時，第一和第二循環(huán)換流器42、44之一的輸出被截止(即，其所有SCR不再導(dǎo)通)。在適當(dāng)?shù)难舆t之后，示例地3.5電子60Hz或50Hz周期，那些循環(huán)換流器42、44被重啟動，相對于其他循環(huán)換流器42、44的輸出電壓同相。然后開關(guān)46被閉合。
從并聯(lián)(120VAC)至串聯(lián)(240/120VAC)工作的轉(zhuǎn)變由DSP 28以相似的方式進(jìn)行控制。當(dāng)開關(guān)62被擲為將發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10從并聯(lián)切換至串聯(lián)工作時，開關(guān)46被立即斷開。第一和第二循環(huán)換流器42、44的輸出都被禁止(所有它們的SCR不再導(dǎo)通)。在適當(dāng)?shù)难舆t之后，示例地在3.5電子60Hz或50Hz周期之后，第一和第二循環(huán)換流器被重啟動，在它們的輸出之間具有180度相移。
在本發(fā)明的一個實施例中，通過用高速2路分開的串行鏈接的兩個DSP28，提供控制循環(huán)換流器42的DSP 28及提供控制循環(huán)換流器44的DSP 28，以處理第一和第二循環(huán)換流器42、44之間的控制。示例地，用于第一循環(huán)換流器42的DSP 28限定向用于第二循環(huán)換流器44的DSP 28傳送的60Hz輸出波形的相位，并且也提供輸出電壓和電流測量信息到用于第二循環(huán)換流器44的DSP 28，以保持第一循環(huán)換流器42和第二循環(huán)換流器44同步。每個DSP 28示例地可以是可從Dallas Texas的Texas Instruments公司獲得的TMS320LC2402A。
在本發(fā)明的一個方面中，可以通過監(jiān)視由永磁發(fā)電機(jī)14輸出到各個循環(huán)換流器42、44的第一和第二輸出的三相電壓，間接地探測每個循環(huán)換流器42、44的輸出處的真正瞬間零值電流條件。由于兩個循環(huán)換流器42、44同等地執(zhí)行這些工作，因此將參考循環(huán)換流器42進(jìn)行描述。通過感測跨接循環(huán)換流器42的正極性排和負(fù)極性排204、206的每個SCR兩端的電壓，感測從永磁發(fā)電機(jī)14的輸出30、32、34到循環(huán)換流器42的帶電和中性點輸出48、52的電壓。當(dāng)跨接任意的循環(huán)換流器42的SCR兩端的電壓小于確定的絕對值時，如±8至9伏，這意味著SCR是導(dǎo)電的，并且循環(huán)換流器的輸出電流不是零，其中SCR是循環(huán)換流器的部分。當(dāng)跨接循環(huán)換流器42的所有SCR兩端的電壓超過+8至+9伏或小于-8至-9時，它意味著循環(huán)換流器42的所有SCR被阻擋以及循環(huán)換流器42的輸出處于零值電流條件。
零值電流條件被處理為數(shù)字信號開輸入到用于如上所述的排轉(zhuǎn)換控制的DSP 28中。圖8是感測跨接循環(huán)換流器42的SCR兩端的電壓的這種電壓傳感電路800的示意圖。電壓傳感電路800包括感測跨接SCR兩端電壓的電壓傳感電路802和感測跨接SCR兩端電壓的電壓傳感電路804，SCR確定為循環(huán)換流器42的正極性排和負(fù)極性排204、206的AT+、AT-、BT+、BT-、CT+和CT-，以及SCR確定為循環(huán)換流器42的正和負(fù)極性排204、206的AB+、AB-、BB+、BB-、CB+和CB-。
在發(fā)明的一個方面中，循環(huán)換流器42的正極性排和負(fù)極性排204、206和循環(huán)換流器44的正極性排和負(fù)極性排208、210的SCR示例地是SCR/光-SCR組合。參考圖7，示出了用于被確定為AT+的循環(huán)換流器42中正極性排204的SCR的SCR/光-SCR組合700。SCR/光-SCR組合700具有SCR 702，SCR 702具有耦合到永磁發(fā)電機(jī)14(圖1)的輸出30的陽極和耦合到循環(huán)換流器42的輸出48的陰極(圖1)。SCR 702的柵極被耦合到光-SCR704的陰極。光-SCR704的陽極通過電阻器706耦合到SCR 702的陽極。光-SCR704的選通發(fā)光二極管708被耦合到DSP 28的輸出。SCR 702示例地是可以從歐文(Irving)，德克薩斯軸的Teccor Electronics公司獲得的S6016R，以及SCR704示例地是可以從愛文(Irvine)，CA的Toshiba America ElectronicComponents公司獲得的TLP741J。
圖9是本發(fā)明的一個方面的簡化示意圖，與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)10(圖1)結(jié)合使用無刷DC驅(qū)動電路900，以驅(qū)動用于啟動引擎12(圖1)的永磁發(fā)電機(jī)14，類似于上面參考的、名稱為“用于便攜式內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電機(jī)、使用便攜式通用電池組的起動器系統(tǒng)”的USSN60/077219申請所述，電路900是低壓DC至AC三相反相器，引入無刷DC/永磁發(fā)電機(jī)(BLDC/PMG)起動機(jī)來控制902，以及通過電池直接供電，示例地通過通用的電池組903，如來自DEWALT XR PLUS(延長的使用時間)通用電池組線的通用電池組。DC驅(qū)動電路900包括可通過3極繼電器開關(guān)906，電連接永磁發(fā)電機(jī)14的功率放大級(power stage)904。功率放大級904包括跨接DC總線或軌線910和912耦合的六個相同的功率開關(guān)裝置908a-908f。功率開關(guān)裝置908a和908b在總線910和912之間串聯(lián)連接，具有電連接到繼電器906的一個極的中心節(jié)點914。功率開關(guān)裝置908c和908d在總線910和912之間串聯(lián)連接，具有電連接到繼電器906的第二極的中心節(jié)點916。功率開關(guān)裝置908e和908f在總線910和912之間串聯(lián)連接，具有電連接到繼電器906的第三極的中心節(jié)點918。六個二極管920a-920f分別與總線910和912之間的開關(guān)裝置908a-908f并聯(lián)連接。開關(guān)裝置908a-908f可以包括各種適合的功率開關(guān)元件，例如場效應(yīng)晶體管(FET)、絕緣柵雙極性晶體管(IGBTs)或金屬氧化物硅場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。
永磁發(fā)電機(jī)14的霍爾效應(yīng)傳感器16、18、20連接到BLDC/PMG起動器上控制902的輸入。另外，DC驅(qū)動電路250包括瞬時起動器開關(guān)922，控制從通用電池組903至BLDC/PMG起動控制器902的流量。
在工作中，引擎12最初是靜止。通過用戶閉合瞬時起動開關(guān)922啟動引擎12。然后BLDC/PMG起動控制器902變?yōu)楸煌ㄓ秒姵亟M903激勵。假若霍爾效應(yīng)傳感器16、18、20指示引擎12的速度或永磁發(fā)電機(jī)14的速度小于預(yù)定值例如500rpm，那么3極繼電器開關(guān)906將被BLDC/PMG起動控制器902激勵，由此將三相功率放大級904連接到永磁發(fā)電機(jī)14。利用來自霍爾效應(yīng)傳感器16、18、20的信息，BLDC/PMG起動控制器902將開關(guān)裝置908a-908f導(dǎo)通和截止，以使用永磁發(fā)電機(jī)14內(nèi)的三相繞組(或來自這種的抽頭繞組)的第一套200的電子換向提供扭矩到引擎12。引擎12將被永磁發(fā)電機(jī)14旋轉(zhuǎn)，在BLDC/PMG起動控制器902的控制之下被功率放大級904驅(qū)動作為“發(fā)動機(jī)模式”中的發(fā)動機(jī)，以加速引擎12至引擎12啟動時的速度。一旦引擎12被起動，永磁發(fā)電機(jī)14被驅(qū)動預(yù)定最高速度，例如500rpm，然后3極繼電器開關(guān)906被BLDC/PMG起動控制器902去激勵，由此從永磁發(fā)電機(jī)14斷開功率放大級904。斷開功率放大級904避免超速驅(qū)動通用電池組903和提供過量的電壓到開關(guān)裝置908a-908f。一旦起動操作完成，瞬時的啟動開關(guān)922被斷開，以及BLDC/PMG起動控制器902終止導(dǎo)通和截止開關(guān)裝置908a-908f。
BLDC/PMG起動控制器902可以是微處理器，基于簡化的電子電路和提供附加的控制部件。附加的控制部件可以包括設(shè)置最大起動(cranking)時間，例如，五秒，如果當(dāng)通用電池組903不具有足夠的電壓旋轉(zhuǎn)或啟動引擎12時，瞬時起動開關(guān)922被保持閉合太長時間，或不允許起動，以避免損壞。由基于BLDC/PMG起動控制器902提供的更多控制特點包括3極繼電器開關(guān)906的速度探測和控制，以避免超速驅(qū)動通用電池組和功率放大級904，或通過利用超過最小速度的開關(guān)裝置908a-908f的脈沖寬度調(diào)制控制設(shè)置永磁發(fā)電機(jī)14的上起動速度，與通用電池組903的電壓無關(guān)。
發(fā)明的描述在性質(zhì)上僅僅是示例性的，因此不脫離發(fā)明的要點的變化被認(rèn)為是在發(fā)明的范圍內(nèi)。這種變化不允許被認(rèn)為是背離發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種至少具有第一和第二模式的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)在第一模式中產(chǎn)生第一交流電輸出電壓，以及在第二模式中產(chǎn)生該第一交流電輸出電壓和第二交流電輸出電壓，第二輸出電壓是第一輸出電壓的兩倍，該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括第一和第二電壓源，每個電壓源具有輸出，在該輸出處它們產(chǎn)生第一輸出電壓；開關(guān)，當(dāng)該開關(guān)處于第一位置時，并聯(lián)耦合第一和第二電壓源的第一和第二輸出，并且當(dāng)該開關(guān)處于第二位置時，串聯(lián)耦合第一和第二電壓源的第一和第二輸出，當(dāng)該開關(guān)處于第一位置時，在第一和第二電壓源的輸出處產(chǎn)生第一輸出電壓，并且當(dāng)該開關(guān)處于第二位置時，跨接第一和第二電壓源的串聯(lián)耦合的輸出兩端產(chǎn)生第二輸出電壓，同時當(dāng)該開關(guān)處于第二位置時，在第一和第二電壓源的輸出處也產(chǎn)生第一輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中當(dāng)該第一和第二電壓源的輸出并聯(lián)耦合時在第一輸出電壓處有效的電流，大于第一和第二電壓源的輸出串聯(lián)耦合時在第一輸出電壓處有效的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合到第一和第二電壓源的控制器，該控制器操作第一和第二電壓源，以便當(dāng)該開關(guān)處于第一位置時，它們的第一輸出電壓同相，并且當(dāng)該開關(guān)處于第二位置時，它們的第一輸出電壓異相一百八十度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器包括用于控制第一電壓源的第一控制器和用于控制第二電壓源的第二控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中每個第一和第二電壓源均包括耦合到具有輸出的AC電力變換器的發(fā)電機(jī)，該輸出提供第一和第二電壓源的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中具有第一和第二套繞組的發(fā)電機(jī)提供該第一和第二電壓源的發(fā)電機(jī)，該第一套繞組耦合到第一電壓源的AC電力變換器，以提供第一電壓源的發(fā)電機(jī)，以及第二套繞組耦合到第二電壓源的AC電力變換器，以提供第二電壓源的發(fā)電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該第一和第二電壓源的AC電力變換器包括循環(huán)換流器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合到第一和第二電壓源的循環(huán)換流器的控制器，該控制器操作第一和第二電壓源的循環(huán)換流器，以便當(dāng)開關(guān)處于第一位置時它們同相，當(dāng)開關(guān)處于第二位置時它們異相一百八十度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器使用余弦控制操作該循環(huán)換流器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該發(fā)電機(jī)包括至少一個轉(zhuǎn)子位置傳感器，感測發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置并產(chǎn)生指示轉(zhuǎn)子位置的信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器使用轉(zhuǎn)子位置信號形成用來控制循環(huán)換流器的控制波。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該發(fā)電機(jī)包括產(chǎn)生指示轉(zhuǎn)子位置的信號的轉(zhuǎn)子位置傳感器，該信號彼此位移一百二十度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器使用轉(zhuǎn)子位置信號形成用來控制循環(huán)換流器的控制波。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中每個循環(huán)換流器包括自然換向的開關(guān)裝置的正極性排和負(fù)極性排。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器產(chǎn)生基準(zhǔn)波，并基于該控制波與基準(zhǔn)波的比較，通過產(chǎn)生用于自然換向的開關(guān)裝置的觸發(fā)信號來控制循環(huán)換流器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中自然換向的開關(guān)裝置包括可控硅整流器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中每個自然換向的開關(guān)裝置包括可控硅整流器/光-可控硅整流器組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該第一和第二發(fā)電機(jī)是具有第一和第二套繞組的三相發(fā)電機(jī)，每套繞組具有至少一個用于每個相位的繞組。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該發(fā)電機(jī)包括引擎和無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路，該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路耦合到至少一套發(fā)電機(jī)繞組，用于將該發(fā)電機(jī)作為無刷DC電動機(jī)來驅(qū)動，以啟動引擎，該轉(zhuǎn)子位置傳感器耦合到該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路的無刷DC電動機(jī)控制器。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中發(fā)電機(jī)包括引擎和無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路以及轉(zhuǎn)子位置傳感器，無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路耦合到至少一套發(fā)電機(jī)繞組，用于將發(fā)電機(jī)作為無刷DC電動機(jī)驅(qū)動，以啟動引擎，轉(zhuǎn)子位置傳感器耦合到無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路的無刷DC電動機(jī)控制器。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)子位置傳感器包括霍爾效應(yīng)傳感器。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)子位置傳感器包括多個霍爾效應(yīng)傳感器。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)子位置傳感器包括多個霍爾效應(yīng)傳感器。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該開關(guān)包括單極開關(guān)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中每個第一和第二電壓源的輸出均具有帶電和中性點輸出，該單極開關(guān)是一個具有單極繼電器的單極的單極繼電器，該單極繼電器跨越第一電壓源的帶電輸出和第二電壓源的帶電輸出而耦合。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中在非循環(huán)模式中該控制器操作每個循環(huán)換流器中自然換向的開關(guān)裝置的正極性排和負(fù)極性排，該控制器基于循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，啟動正極性排和負(fù)極性排之一，并禁止每個循環(huán)換流器的其他正極性排和負(fù)極性排。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中當(dāng)循環(huán)換流器的瞬時輸出電流從正極性至負(fù)極性轉(zhuǎn)變時，該控制器禁止每個循環(huán)換流器的正極性排，然后僅在循環(huán)換流器的輸出處出現(xiàn)真正的零值電流條件之后，啟動循環(huán)換流器的負(fù)極性排，當(dāng)循環(huán)換流器的瞬時輸出電流從負(fù)極性至正極性轉(zhuǎn)變時，該控制器進(jìn)一步禁止每個循環(huán)換流器的負(fù)極性排，然后僅在循環(huán)換流器的輸出處出現(xiàn)真正的零值電流條件之后，啟動循環(huán)換流器的負(fù)極性排。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中對于每個循環(huán)換流器，循環(huán)換流器的輸出處的真正零值電流條件通過比較器而被確定，該比較器確定循環(huán)換流器的實際輸出電流在第一和第二參考電平之間。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中第一和第二參考電平是+25mA和-25mA。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中對于每個循環(huán)換流器，該控制器通過感測循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排是不導(dǎo)電的，來確定在循環(huán)換流器的輸出處出現(xiàn)真正零值電流條件。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器感測一個循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排是不導(dǎo)電的包括感測跨越循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排的每個自然換向的開關(guān)裝置兩端間的電壓為超過預(yù)定電平。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于對循環(huán)換流器的瞬時輸出電流進(jìn)行濾波的每個循環(huán)換流器的帶通濾波器，以減小電流脈動并保證由帶通濾波器輸出的處于基本頻率的信號，相對于循環(huán)換流器的瞬時輸出電流沒有任何相移，由耦合到比較器的輸入上的帶通濾波器所輸出的信號，產(chǎn)生指示瞬時輸出電流是否從正極性轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)極性或從負(fù)極性轉(zhuǎn)變?yōu)檎龢O性的信號。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該基本頻率是60Hz。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該第一輸出電壓是額定120VAC，并且該第二輸出電壓是額定240VAC。
35.一種發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，包括AC發(fā)電機(jī)，具有耦合到循環(huán)換流器的輸出，該循環(huán)換流器具有自然換向的開關(guān)裝置的正極性排和自然換向的開關(guān)裝置的負(fù)極性排；控制器，耦合到正極性排和負(fù)極性排的自然換向的開關(guān)裝置；轉(zhuǎn)子位置傳感器，用于感測發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置并產(chǎn)生指示該轉(zhuǎn)子位置的信號，該轉(zhuǎn)子位置傳感器耦合到該控制器；該控制器使用該轉(zhuǎn)子位置信號形成控制波，該控制波用來控制正極性排和負(fù)極性排的自然換向的開關(guān)裝置的切換。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)子位置傳感器包括產(chǎn)生指示轉(zhuǎn)子位置的信號的多個轉(zhuǎn)子位置傳感器，該信號彼此位移一百二十度。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中多個轉(zhuǎn)子位置傳感器包括霍爾效應(yīng)傳感器。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中控制器產(chǎn)生基準(zhǔn)波，并基于控制波與基準(zhǔn)波的比較，產(chǎn)生用于正極性排和負(fù)極性排的自然換向的開關(guān)裝置的觸發(fā)信號。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中AC發(fā)電機(jī)包括引擎和無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路，該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路耦合到AC發(fā)電機(jī)，用于將AC發(fā)電機(jī)作為無刷DC電動機(jī)來驅(qū)動，以啟動引擎，該轉(zhuǎn)子位置傳感器耦合到該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路的無刷DC電動機(jī)控制器。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中對于每個循環(huán)換流器，在非循環(huán)模式中，控制器操作該循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排，該控制器基于該循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，啟動正極性排和負(fù)極性排之一，并禁止其他正極性排和負(fù)極性排。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中對于每個循環(huán)換流器，該控制器基于在正極性和負(fù)極性之間或在負(fù)極性和正極性之間轉(zhuǎn)變的循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，啟動循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排之一，并禁止循環(huán)換流器的其他正極性排和負(fù)極性排，其中該控制器僅在循環(huán)換流器的輸出處出現(xiàn)真正的電流零值條件之后，啟動循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排之一。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中對于每個循環(huán)換流器，循環(huán)換流器的輸出處的真正零值電流條件通過比較器而被確定，該比較器確定循環(huán)換流器的實際輸出電流落入第一和第二參考電平之間。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中第一和第二參考電平是+25mA和-25mA。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中控制器通過感測該正極性排和負(fù)極性排不導(dǎo)電，確定在循環(huán)換流器的輸出處出現(xiàn)真正的零值電流條件。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中控制器感測該正極性排和負(fù)極性排不導(dǎo)電包括感測跨越每個自然換向的開關(guān)裝置兩端的電壓并感測該正極性排和負(fù)極性排為超過預(yù)定電平。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于對循環(huán)換流器的瞬時輸出電流進(jìn)行濾波的帶通濾波器，以減小電流脈動并保證由帶通濾波器輸出的處于基本頻率的信號，相對于瞬時輸出電流沒有任何相移，由耦合到比較器的輸入上的帶通濾波器所輸出的信號，產(chǎn)生指示瞬時電流輸出是否從正極性轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)極性或從負(fù)極性轉(zhuǎn)變?yōu)檎龢O性的信號。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該基本頻率是60Hz。
48.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該自然換向的開關(guān)裝置包括可控硅整流器。
49.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中每個自然換向的開關(guān)裝置包括可控硅整流器/光-可控硅整流器組合。
50.一種發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，包括AC發(fā)電機(jī)，具有耦合到循環(huán)換流器的輸出，該循環(huán)換流器具有自然換向的開關(guān)裝置的正極性排和自然換向的開關(guān)裝置的負(fù)極性排；控制器，耦合到正極性排和負(fù)極性排的自然換向的開關(guān)裝置；在非循環(huán)模式中，該控制器操作正極性排和負(fù)極性排，該控制器基于循環(huán)換流器的瞬時輸出電流啟動正極性排和負(fù)極性排之一，并禁止其他正極性排和負(fù)極性排；帶通濾波器，用于對循環(huán)換流器的瞬時輸出電流進(jìn)行濾波，以減小電流脈動并保證由帶通濾波器輸出的處于基本頻率的信號，相對于瞬時輸出電流沒有任何相移，由耦合到比較器的輸入的帶通濾波器所輸出的信號，產(chǎn)生指示瞬時輸出電流輸出是否從正極性轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)極性或從負(fù)極性轉(zhuǎn)變?yōu)檎龢O性的信號。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器僅在它禁止正極性排和負(fù)極性排中的另一個之后，啟動正極性排和負(fù)極性排之一，并且它感測循環(huán)換流器的輸出穿過真正的零值電流條件，當(dāng)跨越每個自然換向的開關(guān)裝置兩端的電壓超過預(yù)定電平時，該控制器感測在循環(huán)換流器的輸出處出現(xiàn)真正的零值電流條件，該超過預(yù)定電平表明每個自然換向的開關(guān)裝置是不導(dǎo)電的。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該基本頻率是60Hz。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該每個自然換向的開關(guān)裝置包括可控硅整流器/光-可控硅整流器組合。
54.一種發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，包括AC發(fā)電機(jī)，具有耦合到循環(huán)換流器的輸出，該循環(huán)換流器具有自然換向的開關(guān)裝置的正極性排和自然換向的開關(guān)裝置的負(fù)極性排；每個自然換向的開關(guān)裝置包括可控硅整流器/光-可控硅整流器組合。
55.一種雙模式發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)處于第一模式時具有120VAC的額定輸出電壓，并且當(dāng)該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)處于第二模式時具有120VAC和240VAC的額定輸出電壓，包括永磁發(fā)電機(jī)，具有第一和第二套相分離的三相繞組和一轉(zhuǎn)子；引擎，用于驅(qū)動該永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子；多個轉(zhuǎn)子位置傳感器，產(chǎn)生指示轉(zhuǎn)子位置的信號，該信號彼此位移一百二十度；耦合到該發(fā)電機(jī)的第一套繞組的第一循環(huán)換流器和耦合到該發(fā)電機(jī)的第二套繞組的第二循環(huán)換流器；每個第一和第二循環(huán)換流器具有帶電輸出和中性點輸出，該第一循環(huán)換流器的帶電輸出耦合到第一出口的帶電輸出，并且該第一循環(huán)換流器的中性點輸出耦合到第一出口的中性點輸出，該第二循環(huán)換流器的帶電輸出耦合到第二出口的帶電輸出，并且該第二循環(huán)換流器的中性點輸出耦合到第二出口的中性點輸出；每個第一和第二循環(huán)換流器具有自然換向的開關(guān)裝置的正極性排和自然換向的開關(guān)裝置的負(fù)極性排；跨接第一循環(huán)換流器的帶電輸出和中性點輸出而耦合的第一濾波電容器和跨接第二循環(huán)換流器的帶電輸出和中性點輸出而耦合的第二濾波電容器；跨接該第一和第二出口的帶電輸出耦合的第三出口和跨接該第一和第二出口的帶電輸出耦合的開關(guān)；控制器，耦合到自然換向的開關(guān)裝置和轉(zhuǎn)子位置傳感器；該控制器使用由轉(zhuǎn)子位置傳感器產(chǎn)生的信號形成余弦控制波，該信號用來控制循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置的切換；該控制器操作第一和第二循環(huán)換流器，以便當(dāng)該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)處于第一模式，開關(guān)閉合并聯(lián)第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出時，在第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出處的輸出電壓同相，此處額定120VAC輸出電壓產(chǎn)生于第一和第二出口處，具有比該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)處于第二模式時更大的有效電流；該控制器操作第一和第二循環(huán)換流器，以便當(dāng)該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)處于第二模式，開關(guān)斷開耦合到與第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出串聯(lián)的第三出口時，在第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出處的輸出電壓彼此異相一百八十度，該額定120VAC輸出電壓產(chǎn)生在第一和第二出口處，以及該額定240VAC輸出電壓產(chǎn)生在第三出口處。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于驅(qū)動發(fā)電機(jī)的引擎和耦合到該發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)子位置傳感器的無刷DC電機(jī)驅(qū)動電路，無刷DC電動機(jī)電路將該發(fā)電機(jī)作為無刷DC電動機(jī)驅(qū)動，以啟動引擎。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)子位置傳感器包括霍爾效應(yīng)傳感器。
58.根據(jù)權(quán)利要求55所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該開關(guān)是單極開關(guān)。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該單極開關(guān)是單極繼電器。
60.根據(jù)權(quán)利要求55所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中每個自然換向的開關(guān)裝置包括可控硅整流器/光-可控硅整流器組合。
61.根據(jù)權(quán)利要求55所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中在非循環(huán)模式中，該控制器操作每個循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排的自然換向的開關(guān)裝置，該控制器基于在正極性和負(fù)極性之間或負(fù)極性和正極性之間轉(zhuǎn)變的循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，啟動每個循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排之一，并禁止每個循環(huán)換流器的其他正極性排和負(fù)極性排，其中僅在該控制器感測到出現(xiàn)于循環(huán)換流器的帶電輸出處的真正的電流零值條件之后，啟動每個循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排之一。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中當(dāng)該控制器感測跨越循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排的每個自然換向的開關(guān)裝置兩端的電壓超過預(yù)定電平時，該控制器感測出現(xiàn)在一個循環(huán)換流器的帶電輸出處的真正電流零值條件，該超過預(yù)定電平表示循環(huán)換流器的每個自然換向的開關(guān)裝置不導(dǎo)電。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于在該循環(huán)換流器的帶電輸出處對瞬時輸出電流進(jìn)行濾波的每個循環(huán)換流器的帶通濾波器，以減小電流脈動并保證由每個帶通濾波器輸出的基本60Hz成分的信號，相對于在該循環(huán)換流器的帶電輸出處的瞬時輸出電流沒有任何相移，由輸入到比較器的帶通濾波器所輸出的信號，產(chǎn)生表明瞬時輸出電流是否從正極性轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)極性或從負(fù)極性轉(zhuǎn)變?yōu)檎龢O性的信號。
64.根據(jù)權(quán)利要求55所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中當(dāng)該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)在模式間切換時，如果該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)從第一模式切換到第二模式，則該控制器a、斷開開關(guān)b、然后禁止第一和第二循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置，以便它們?nèi)疾粚?dǎo)電；以及c、在預(yù)定延遲之后，重啟動第一和第二循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置，以便第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出相互異相一百八十度；以及如果發(fā)電機(jī)系統(tǒng)從第二模式切換至第一模式切換，則該控制器a、禁止第一和第二循環(huán)換流器之一的自然換向的開關(guān)裝置；b、在預(yù)定的延遲之后，重啟動被禁止的自然換向的開關(guān)裝置，以便第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出同相；然后c、閉合開關(guān)。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該預(yù)定延遲是3.5電周期。
66.一種控制至少具有第一和第二模式的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的方法，當(dāng)該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)處于第一模式時該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生第一交流電輸出電壓，并且當(dāng)該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)處于第二模式時產(chǎn)生第二交流電輸出電壓，該第二輸出電壓是第一輸出電壓的兩倍，該方法包括并聯(lián)耦合第一和第二電壓源的輸出，并操作該第一和第二電壓源，以便當(dāng)該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)處于第一模式時，該第一和第二電壓源的輸出處的電壓同相；以及串聯(lián)耦合第一和第二電壓源的輸出，并操作該第一和第二電壓源，以便當(dāng)該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)處于第二模式時，第一和第二電壓源的輸出處的電壓異相一百八十度，該第二模式帶有跨越串聯(lián)耦合地第一和第二電壓源的輸出處兩端產(chǎn)生的第二輸出電壓以及在第一和第二電壓源的每個輸出處產(chǎn)生第一輸出電壓。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，包括產(chǎn)生表明永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置的轉(zhuǎn)子位置信號并由轉(zhuǎn)子位置信號形成控制波，以及使用該控制波控制第一和第二循環(huán)換流器，該第一循環(huán)換流器耦合到永磁發(fā)電機(jī)的第一套繞組，以及第二循環(huán)換流器耦合到永磁發(fā)電機(jī)的第二套繞組，第一循環(huán)換流器具有輸出，該輸出提供第一電壓源的輸出，并且第二循環(huán)換流器具有輸出，該輸出提供第二電壓源的輸出。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，包括產(chǎn)生基準(zhǔn)波，比較控制波與基準(zhǔn)波，并基于控制波與基準(zhǔn)波的比較，控制第一和第二循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置的切換。
69.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括用于驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)的引擎，該方法包括利用無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路，驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)的第一和第二套繞組中的至少一個，以將永磁發(fā)電機(jī)作為無刷DC電動機(jī)驅(qū)動，來啟動引擎，在將永磁發(fā)電機(jī)作為無刷DC電動機(jī)驅(qū)動中，該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路的無刷DC電動機(jī)控制器使用轉(zhuǎn)子位置信號。
70.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中每個循環(huán)換流器包括自然換向的開關(guān)裝置的正極性排和負(fù)極性排，該方法包括在非循環(huán)模式中，操作每個循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排，基于在正極性和負(fù)極性之間或負(fù)極性和正極性之間轉(zhuǎn)變的循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，啟動正極性排和負(fù)極性排之一，并禁止每個循環(huán)換流器的其他正極性排和負(fù)極性排，其中僅在循環(huán)換流器的輸出處出現(xiàn)真正的電流零值條件之后，被啟動的循環(huán)換流器之一的正極性排和負(fù)極性排之一被啟動。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，包括當(dāng)循環(huán)換流器的所有自然換向的開關(guān)裝置都不導(dǎo)電時，確定在一個循環(huán)換流器的輸出處出現(xiàn)真正的電流零值條件。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，包括感測跨越每個循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置兩端的電壓，并當(dāng)跨越循環(huán)換流器的所有自然換向的開關(guān)裝置的電壓超過預(yù)定電平時，確定循環(huán)換流器之一的所有自然換向的開關(guān)裝置都不導(dǎo)電。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，包括帶通濾波每個循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，由該瞬時輸出電流中產(chǎn)生濾波信號，以減小電流脈動并保證每個濾波信號的基本頻率成分相對于被濾波的循環(huán)換流器的瞬時輸出電流沒有任何相移，以及將每個濾波信號與至少一個參考電平比較，以確定是否相應(yīng)的循環(huán)換流器的瞬時輸出電流從正極性轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)極性或從負(fù)極性轉(zhuǎn)變?yōu)檎龢O性。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中參考電平包括+0.1A和-0.1A的第一和第二參考電平，以及該基本頻率是60Hz。
75.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其中并聯(lián)和串聯(lián)耦合第一和第二電壓源的輸出包括將跨接第一和第二電壓源的輸出而耦合的單極開關(guān)切斷，以串聯(lián)耦合該輸出，以及將該單極開關(guān)閉合，以并聯(lián)耦合該輸出。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的方法，其中該單極開關(guān)是單極繼電器。
77.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中開關(guān)耦合在第一和第二電壓源的輸出之間，該方法包括通過首先斷開該開關(guān)，將該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)從第一模式切換到第二模式，然后禁止第一和第二循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置，以便它們?nèi)疾粚?dǎo)電，以及在預(yù)定的延遲之后，再啟動第一和第二循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置，并操作第一和第二循環(huán)換流器，以便在第一和第二循環(huán)換流器的輸出處產(chǎn)生的電壓彼此異相一百八十度，以及通過禁止第一和第二循環(huán)換流器之一的自然換向的開關(guān)裝置，將該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)從第二模式切換到第一模式，在預(yù)定延遲之后，再啟動被禁止的自然換向的開關(guān)裝置，以及操作第一和第二循環(huán)換流器，以便在第一和第二循環(huán)換流器的輸出處產(chǎn)生同相電壓，然后閉合該開關(guān)。
78.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中產(chǎn)生表明永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置的該轉(zhuǎn)子位置信號包括產(chǎn)生彼此位移一百二十度的轉(zhuǎn)子位置信號。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法，其中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置信號包括用霍爾效應(yīng)傳感器產(chǎn)生轉(zhuǎn)子位置信號。
80.一種操作雙模式發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的方法，在該雙模式發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)處于第一模式時該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有120VAC的額定輸出電壓，并且當(dāng)處于第二模式時具有120VAC和240VAC的額定輸出電壓，該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有帶有第一和第二套相分離的三相繞組和轉(zhuǎn)子的永磁發(fā)電機(jī)，用于驅(qū)動該永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的引擎，產(chǎn)生表明彼此位移一百二十度的轉(zhuǎn)子位置的信號的多個轉(zhuǎn)子位置傳感器，耦合到第一套繞組的第一循環(huán)換流器和耦合到第二套繞組的第二循環(huán)換流器，每個循環(huán)換流器具有帶電輸出和中性點輸出，第一循環(huán)換流器的帶電輸出耦合到第一出口的帶電輸出，并且第一循環(huán)換流器的中性點輸出耦合到第一出口的中性點輸出，第二循環(huán)換流器的帶電輸出耦合到第二出口的帶電輸出，并且第二循環(huán)換流器的中性點輸出耦合到第二出口的中性點輸出，每個第一和第二循環(huán)換流器均具有自然換向的開關(guān)裝置的正極性排和自然換向的開關(guān)裝置的負(fù)極性排，跨接第一循環(huán)換流器的帶電輸出和中性點輸出而耦合的第一濾波電容器和跨接第二循環(huán)換流器的帶電輸出和中性點輸出而耦合的第二濾波電容器，跨接第一和第二出口的帶電輸出而耦合的第三出口和跨接與第三出口并聯(lián)的第一和第二出口的帶電輸出而耦合的開關(guān)，該方法包括使用表明永久磁鐵的轉(zhuǎn)子位置的信號形成余弦控制波，以控制第一和第二循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置的切換，在開關(guān)閉合耦合到并聯(lián)的第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出上的第一模式中操作該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，以及操作第一和第二循環(huán)換流器，以便在它們的帶電輸出處產(chǎn)生同相的輸出電壓，此處在第一和第二出口產(chǎn)生額定120VAC輸出電壓，該電壓比該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)處于第二模式時具有更大的有效電流；以及在開關(guān)斷開耦合到串聯(lián)的第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出上的第二模式中操作該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，并且操作第一和第二循環(huán)換流器，以便在它們的帶電輸出處的輸出電壓為異相一百八十度，在第一和第二出口處產(chǎn)生額定120VAC的輸出電壓，以及在第三出口處產(chǎn)生240VAC的輸出電壓。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括用于驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的引擎，該方法包括使用該轉(zhuǎn)子位置信號將永磁發(fā)電機(jī)作為無刷DC電動機(jī)驅(qū)動，以啟動引擎。
82.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，包括產(chǎn)生基準(zhǔn)波，比較余弦控制波與該基準(zhǔn)波，并基于余弦控制波與基準(zhǔn)波的比較，控制第一和第二循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置的切換。
83.根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，包括在非循環(huán)模式中操作每個循環(huán)換流器的正極性和負(fù)極性排的自然換向的開關(guān)裝置，對于每個循環(huán)換流器，基于在正極性和負(fù)極性之間或負(fù)極性和正極性之間轉(zhuǎn)變的循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，啟動循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排之一，并禁止循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排中的另一個，并且僅在循環(huán)換流器的帶電輸出處出現(xiàn)真正的電流零值條件之后，啟動正極性排和負(fù)極性排之一。
84.根據(jù)權(quán)利要求83所述的方法，包括當(dāng)循環(huán)換流器的所有自然換向的開關(guān)裝置都不導(dǎo)電時，為每個循環(huán)換流器確定在循環(huán)換流器的帶電輸出處出現(xiàn)的真正的電流零值條件。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的方法，包括為每個循環(huán)換流器感測跨接循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置的電壓，并當(dāng)循環(huán)換流器的所有自然換向的開關(guān)裝置兩端的電壓超過預(yù)定電平時，確定那些循環(huán)換流器的所有自然換向的開關(guān)裝置都不導(dǎo)電。
86.根據(jù)權(quán)利要求83所述的方法，包括為每個循環(huán)換流器帶通濾波循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，產(chǎn)生濾波信號，以減小電流脈動并保證濾波信號的60Hz基本頻率成分相對于循環(huán)換流器的瞬時輸出電流沒有任何相移，以及將濾波的信號與至少一個參考電平比較，以確定循環(huán)換流器的瞬時輸出電流是否從正極性轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)極性或從負(fù)極性轉(zhuǎn)變?yōu)檎龢O性。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的方法，其中該參考電平包括+0.1A和-0.1A的第一和第二參考電平。
88.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中該開關(guān)是單極繼電器。
89.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，包括通過首先斷開開關(guān)將該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)從第一模式切換為第二模式，然后禁止第一和第二循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置，以便它們?nèi)疾粚?dǎo)電，并在預(yù)定延遲之后，再啟動第一和第二循環(huán)換流器的自然換向的開關(guān)裝置，以及操作第一和第二循環(huán)換流器，以便在第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出處產(chǎn)生的電壓彼此異相一百八十度，以及通過禁止第一和第二循環(huán)換流器之一的自然換向的開關(guān)裝置，將發(fā)電機(jī)系統(tǒng)從第二模式切換到第一模式，在預(yù)定延遲之后，再啟動被禁止的自然換向的開關(guān)裝置，以及操作第一和第二循環(huán)換流器，以便在它們的帶電輸出處產(chǎn)生同相電壓，然后閉合開關(guān)。
90.一種控制具有AC發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的方法，該AC發(fā)電機(jī)具有耦合到循環(huán)換流器的輸出，該循環(huán)換流器具有自然換向的開關(guān)裝置的正極性排和自然換向的開關(guān)裝置的負(fù)極性排，該方法包括基于轉(zhuǎn)子位置形成控制波，并使用該控制波控制自然換向的開關(guān)裝置的切換。
91.根據(jù)權(quán)利要求90所述的方法，其中該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括產(chǎn)生表明轉(zhuǎn)子位置的信號的多個轉(zhuǎn)子位置傳感器，該信號彼此位移一百二十度，該方法包括使用該轉(zhuǎn)子位置信號產(chǎn)生控制波。
92.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，包括產(chǎn)生基準(zhǔn)波，將控制波與基準(zhǔn)波比較，并基于控制波與基準(zhǔn)波的比較產(chǎn)生用于自然換向的開關(guān)裝置的觸發(fā)信號。
93.根據(jù)權(quán)利要求92所述的方法，其中該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括用于驅(qū)動AC發(fā)電機(jī)的引擎，該方法包括將AC發(fā)電機(jī)作為無刷DC電動機(jī)驅(qū)動，以啟動引擎，以及此時使用轉(zhuǎn)子位置信號。
94.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，包括在非循環(huán)模式中操作循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排，基于在正極性和負(fù)極性之間或負(fù)極性和正極性之間轉(zhuǎn)變的循環(huán)換流器的輸出處產(chǎn)生的循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，啟動正極性排和負(fù)極性排之一，并禁止正極性排和負(fù)極性排中的另一個，其中僅在循環(huán)換流器的輸出處出現(xiàn)真正的零值電流條件之后，啟動被啟動的正極性排和負(fù)極性排之一。
95.根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，包括確定當(dāng)所有自然換向的開關(guān)裝置都不導(dǎo)電時出現(xiàn)真正的電流條件。
96.根據(jù)權(quán)利要求95所述的方法，包括感測跨越自然換向的開關(guān)裝置兩端的電壓，并確定跨越所有自然換向的開關(guān)裝置的電壓超過預(yù)定電平時，所有自然換向的開關(guān)裝置不導(dǎo)電。
97.根據(jù)權(quán)利要求96所述的方法，包括帶通濾波循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，產(chǎn)生濾波信號，以減小電流脈動并保證濾波信號的基本頻率成分相對于瞬時輸出電流沒有任何相移，以及將濾波信號與至少一個參考電平比較，以確定該瞬時輸出電流是否從正極性轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)極性或從負(fù)極性轉(zhuǎn)變?yōu)檎龢O性。
98.根據(jù)權(quán)利要求97所述的方法，其中該參考電平包括+0.1A和-0.1A的第一和第二參考電平。
99.一種控制具有AC發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的方法，該AC發(fā)電機(jī)具有耦合到循環(huán)換流器的輸出，該循環(huán)換流器具有自然換向的開關(guān)裝置的正極性排和自然換向的開關(guān)裝置的負(fù)極性排，該方法包括在非循環(huán)模式中操作循環(huán)換流器的正極性排和負(fù)極性排，基于在正極性和負(fù)極性之間或負(fù)極性和正極性之間轉(zhuǎn)變的循環(huán)換流器的輸出處產(chǎn)生的循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，啟動正極性和負(fù)極性排之一，并禁止正極性排和負(fù)極性排中的另一個，以及帶通濾波循環(huán)換流器的瞬時輸出電流，產(chǎn)生濾波信號，以減小電流脈動并保證濾波信號的基本頻率成分相對于瞬時輸出電流沒有任何相移，以及將濾波信號與至少一個參考電平比較，以確定瞬時輸出電流是否從正極性轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)極性或從負(fù)極性轉(zhuǎn)變?yōu)檎龢O性。
100.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，包括僅在正極性排和負(fù)極性排中的另一個被禁止并在循環(huán)換流器的輸出處出現(xiàn)真正的零值電流條件之后，啟動被啟動的正極性和負(fù)極性排之一。
101.根據(jù)權(quán)利要求100所述的方法，包括確定當(dāng)所有自然換向的開關(guān)裝置都不導(dǎo)電時出現(xiàn)真正的電流條件。
102.根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，包括感測跨接自然換向的開關(guān)裝置兩端的電壓，并當(dāng)跨接所有自然換向的開關(guān)裝置兩端的電壓超過預(yù)定電平時，確定所有自然換向的開關(guān)裝置不導(dǎo)電。
103.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中該基本頻率是60Hz。
104.根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中該參考電平包括+0.1A和-0.1A的第一和第二參考電平。
105.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器包括用于控制第一循環(huán)換流器的第一控制器和用于控制第二循環(huán)換流器的第二控制器。
106.根據(jù)權(quán)利要求55所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器包括用于控制第一循環(huán)換流器的第一控制器和用于控制第二循環(huán)換流器的第二控制器。
107.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器使用轉(zhuǎn)子位置信號模擬發(fā)電機(jī)的反電動勢電壓波形，并由該反電動勢電壓波形形成控制波，該控制波用來控制循環(huán)換流器。
108.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器使用轉(zhuǎn)子位置信號模擬發(fā)電機(jī)的反電動勢電壓波形，并由該反電動勢電壓波形形成控制波，該控制波用來控制循環(huán)換流器。
109.根據(jù)權(quán)利要求35所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器使用轉(zhuǎn)子位置信號模擬發(fā)電機(jī)的反電動勢電壓波形，并由該反電動勢電壓波形形成控制波。
110.根據(jù)權(quán)利要求36所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器使用轉(zhuǎn)子位置信號模擬發(fā)電機(jī)的反電動勢電壓波形，并由該反電動勢電壓波形形成控制波。
111.根據(jù)權(quán)利要求55所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其中該控制器使用轉(zhuǎn)子位置信號模擬發(fā)電機(jī)的反電動勢電壓波形，并由該反電動勢電壓波形形成余弦控制波。
112.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，包括使用轉(zhuǎn)子位置信號模擬發(fā)電機(jī)的反電動勢電壓波形，以及由該反電動勢波形形成控制波。
113.根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，包括使用轉(zhuǎn)子位置信號模擬發(fā)電機(jī)的反電動勢電壓波形，以及由該反電動勢波形形成余弦控制波。
114.根據(jù)權(quán)利要求90所述的方法，包括基于轉(zhuǎn)子位置信號模擬發(fā)電機(jī)的反電動勢電壓波形，以及基于該反電動勢電壓波形形成控制波。
115.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合到該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路的便攜式通用電池組，為該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路提供DC電源。
116.根據(jù)權(quán)利要求20所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合到該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路的便攜式通用電池組，為該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路提供DC電源。
117.根據(jù)權(quán)利要求39所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合到該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路的便攜式通用電池組，為該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路提供DC電源。
118.根據(jù)權(quán)利要求56所述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦合到該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路的便攜式通用電池組，為無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路提供DC電源。
119.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，進(jìn)一步包括使用耦合到該無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路的便攜式通用電池組，以為無刷DC電動機(jī)驅(qū)動電路提供DC電源。
120.根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，進(jìn)一步包括在起動該引擎中使用該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的便攜式通用電池的DC電源。
121.根據(jù)權(quán)利要求93所述的方法，進(jìn)一步包括在起動該引擎中使用該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的便攜式通用電池的DC電源。
全文摘要
一種根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，具有兩種工作模式，例如120 VAC和240/120 VAC工作模式。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有帶有兩組獨立繞組的永磁發(fā)電機(jī)，每套繞組產(chǎn)生三相AC電壓。一個三相AC電壓被耦合到第一或主循環(huán)換流器并且第二個三相AC電壓被耦合到第二或從屬循環(huán)換流器。循環(huán)換流器的帶電輸出通過諸如繼電器的開關(guān)互相耦合，并且每個循環(huán)換流器的中性點輸出被耦合到地線上?？刂破骺刂蒲h(huán)換流器，以跨越它們具有相同振幅的各自輸出，提供第一輸出電壓，例如120 VAC。當(dāng)在120 VAC模式中，跨越第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出的開關(guān)被閉合，使第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出短路在一起，并且控制器操作第一和第二循環(huán)換流器，以便它們的輸出電壓相互同相。當(dāng)在240/120 VAC模式中時，跨越第一和第二循環(huán)換流器的帶電輸出的開關(guān)被斷開，并且控制器操作循環(huán)換流器，以便它們的輸出電壓為異相180度。永磁發(fā)電機(jī)具有無刷DC電動機(jī)驅(qū)動所使用的轉(zhuǎn)子位置傳感器，以將永磁發(fā)電機(jī)作為無刷DC電動機(jī)驅(qū)動，來起動發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的引擎，并且還改進(jìn)供控制循環(huán)換流器使用的余弦波信息。
文檔編號H02P9/14GK1739234SQ200480002377
公開日2006年2月22日 申請日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者理查德·托馬斯·沃爾特, 邁克爾·K·福斯特 申請人:布萊克和戴克公司