專(zhuān)利名稱(chēng)：采用嵌入式微控制器的永磁三相交流發(fā)電機(jī)可控硅整流穩(wěn)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)壓技術(shù)，特別是一種采用嵌入式微控制器的永 磁三相交流發(fā)電機(jī)可控硅整流穩(wěn)壓裝置。
背景技術(shù)：
目前，在航空器、輪船、汽車(chē)、工程機(jī)械、風(fēng)力發(fā)電的供電中，采用永磁發(fā)電機(jī)越來(lái) 越普遍。永磁發(fā)電機(jī)的輸出電壓是隨著轉(zhuǎn)速變化的，因其工作轉(zhuǎn)速變化范圍大，因而輸出電 壓變化范圍也大，轉(zhuǎn)速高時(shí)輸出電壓高，轉(zhuǎn)速低時(shí)輸出電壓低，有時(shí)甚至相差1-3倍。為了 穩(wěn)定永磁三相交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓，目前普遍采是一、機(jī)械或電子開(kāi)關(guān)并聯(lián)短路電能泄 放法；二、機(jī)械或電子調(diào)節(jié)串聯(lián)電阻降壓法；三、單相或三相半控可控硅橋式整流電路穩(wěn)壓 法等穩(wěn)壓方式。上述穩(wěn)壓方式的穩(wěn)壓精度均不高，不能完全滿(mǎn)足永磁發(fā)電機(jī)輸出電壓穩(wěn)定 的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種電路工作可靠、穩(wěn)壓精度高 的永磁三相交流發(fā)電機(jī)可控硅整流穩(wěn)壓裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種采用嵌入式微控制器的永磁三相交流發(fā)電機(jī)可控硅整 流穩(wěn)壓裝置，包括由整流二極管1、整流二極管2、整流二極管3、單向可控硅4、單向可控硅 5、單向可控硅6、觸發(fā)二極管7、觸發(fā)二極管8和濾波電容器34組成的三相可控硅半控橋式 整流電路；由整流二極管1、整流二極管2、整流二極管3、整流二極管10、整流二極管11和 二整流極管12組成的三相橋式全波整流電路；由濾波電容器14、電阻15、晶體三極管16、 穩(wěn)壓二極17、濾波電容器18、三端穩(wěn)壓器19和濾波電容器18組成的雙級(jí)直流穩(wěn)壓電路；由 觸發(fā)二極管7、觸發(fā)二極管8、觸發(fā)二極管9、限流電阻31、晶體三極管30、電阻28、電阻29、 晶體三極管27、電阻25和電阻27組成的可控硅門(mén)極控制電路；由嵌入式微控制器21、取樣 電阻32、取樣電阻33和濾波電容器34組成的電壓取樣控制電路；由二極管13、電阻22、穩(wěn) 壓二極管23、電阻24組成的同步電路。在本發(fā)明提供的電路中，輸入端子38、輸入端子39、輸入端子40端加載永磁三相 交流發(fā)電機(jī)的三相交流電壓，輸入端子38連接整流二極管1的負(fù)極、單向可控硅4的陽(yáng)極 和整流二極管10的正極，輸入端子39連接整流二極管2的負(fù)極、單向可控硅5的陽(yáng)極和整 流二極管11的正極，輸入端子40連接整流二極管3的負(fù)極、單向可控硅6的陽(yáng)極和整流二 極管12的正極，整流二極管10的負(fù)極、整流二極管11的負(fù)極和整流二極管12的負(fù)極與濾 波電容器14的正極、電阻15、晶體三極管16的集電極、晶體三極管30的集電極、電阻29連 接，電阻29另一端與電阻28、晶體三極管27的集電極連接，晶體三極管27的基極與電阻 25、電阻26連接，電阻25的另一端連接嵌入式微處理器的控制端，電阻15的另一端連接穩(wěn) 壓二極管17的負(fù)極和晶體三極管16的基極，晶體三極管16的發(fā)射極與濾波電容器18的
3正極和三端穩(wěn)壓器19電壓輸入端連接，三端穩(wěn)壓器19電壓輸出端與濾波電容器20的正極 和嵌入式微處理器的電源+端連接，單向可控硅4的門(mén)極連接觸發(fā)二極管7的負(fù)極，單向可 控硅5的門(mén)極連接觸發(fā)二極管8的負(fù)極，單向可控硅6的門(mén)極連接觸發(fā)二極管9的負(fù)極， 單向可控硅4的陰極、單向可控硅5的陰極、單向可控硅6的陰極與取樣電阻32、濾波電容 器35的正極及輸出端子36連接，觸發(fā)二極管7的正極、觸發(fā)二極管8的正極和觸發(fā)二極 管9的正極與限流電阻31連接，限流電阻31的另一端與晶體三極管30的發(fā)射極連接，嵌 入式微控制器器AD端與取樣電阻32、取樣電阻33及濾波電容器34連接，整流二極管1的 正極、整流二極管2的正極、整流二極管3的正極、濾波電容器14負(fù)極、穩(wěn)壓二極管17的正 極、濾波電容器18的負(fù)極、三端穩(wěn)壓器19接地端、濾波電容器20的負(fù)極、晶體三極管27的 發(fā)射極、電阻26另一端、嵌入式微控制器21接地端、穩(wěn)壓二極管23的正極、取樣電阻33另 一端、濾波電容器34另一端、濾波電容器35另一端及輸出端子37接地。本發(fā)明提供的可控硅整流裝置其工作原理如下永磁發(fā)電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，整流二 極管1、整流二極管2、整流二極管3、整流二極管10、整流二極管11和整流二極管12構(gòu)成 的三相橋式全波整流電路輸出直流電，再經(jīng)由濾波電容器14、電阻15、晶體三極管16、穩(wěn)壓 二極17、濾波電容器18、三端穩(wěn)壓器19和濾波電容器18組成的雙級(jí)直流穩(wěn)壓電路濾波穩(wěn) 壓，然后向由觸發(fā)二極管7、觸發(fā)二極管8、觸發(fā)二極管9、限流電阻31、晶體三極管30、電阻 28、電阻29、晶體三極管27、電阻25和電阻27組成的可控硅門(mén)極控制電路、嵌入式微控制 器21、取樣電阻32、取樣電阻33和濾波電容器34組成的電壓取樣控制電路提供工作電源， 電路開(kāi)始工作。二極管13、電阻22、穩(wěn)壓二極管23、電阻24組成的同步電路向嵌入式微控 制器21提供同步信號(hào)。取樣電阻28和取樣電阻29從輸出電壓Uout分壓取得的電壓Ui送入嵌入式微控 制器AD輸入端，當(dāng)同步信號(hào)到來(lái)時(shí)，計(jì)算機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，這時(shí)開(kāi)始進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn) 換后的數(shù)值與片內(nèi)EEPROM中預(yù)存的設(shè)定目標(biāo)穩(wěn)壓值U對(duì)應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié) 果從微控制器控制端輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)晶體三極管30，按照一定的要求開(kāi)通或者關(guān)斷可控 硅，從而實(shí)現(xiàn)了可控硅的同步觸發(fā)。嵌入式微控制器內(nèi)部的單片計(jì)算機(jī)執(zhí)行預(yù)先編制的程 序。永磁發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果整流穩(wěn)壓裝置的輸出電壓Uout低于設(shè)定的目標(biāo)穩(wěn)壓值 U,嵌入式微控制器21控制輸出端為低電平，晶體三極管22截止，晶體三極管30導(dǎo)通，整流 二極管1、整流二極管2、整流二極管3、整流二極管10、整流二極管11和整流二極管12構(gòu) 成的三相全波橋式整流電源正極通過(guò)晶體三極管14、電阻13、觸發(fā)二極管7、觸發(fā)二極管8、 觸發(fā)二極管9分別向單向可控硅4、單向可控硅5、單向可控硅6的門(mén)極提供觸發(fā)電流，可控 硅導(dǎo)通，單向可控硅4、單向可控硅5、單向可控硅6與整流二極管1、整流二極管2、整流二 極管3構(gòu)成的三相可控硅半控橋式整流電路工作，輸出端子32輸出的直流電壓Uout上升 趨向設(shè)定的目標(biāo)穩(wěn)壓值U。如果整流穩(wěn)壓裝置的輸出電壓Uout高于設(shè)定的目標(biāo)穩(wěn)壓值U，這時(shí)Ui高于Uw，嵌 入式微控制器21控制輸出端為高電平，晶體三極管27導(dǎo)通，晶體三極管30截止，三相全波 橋式整流電源正極不再通過(guò)晶體三極管14、電阻13、觸發(fā)二極管7、觸發(fā)二極管8、觸發(fā)二極 管9分別向單向可控硅4、單向可控硅5、單向可控硅6的門(mén)極提供觸發(fā)電流，可控硅截止， 單向可控硅4、單向可控硅5、單向可控硅6與整流二極管1、整流二極管2、整流二極管3構(gòu)成的三相可控硅半控橋式整流電路停止工作，輸出端子32輸出的直流電壓Uout下降趨向 設(shè)定的目標(biāo)穩(wěn)壓值U。當(dāng)輸出電壓Uout下降到低于設(shè)定的目標(biāo)穩(wěn)壓值U時(shí)，電路又重復(fù)上 述工作過(guò)程，三相可控硅半控橋式整流電路恢復(fù)工作，輸出端子32輸出的直流電壓Uout 重新上升趨向設(shè)定的目標(biāo)穩(wěn)壓值U。電路不斷重復(fù)上述工作過(guò)程，使得輸出端子32輸出的 直流電壓Uout穩(wěn)定在設(shè)定的目標(biāo)穩(wěn)壓值U。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)1、采用的嵌入式微控制器內(nèi)部的單片計(jì)算機(jī)芯片集成了 R0M/EPR0M、RAM、總線、總 線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門(mén)狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash RAM,EEPROM等 各種必要功能和外設(shè)，片上外設(shè)資源豐富，其最大特點(diǎn)是單片化，體積減小，功耗和成本下 降、可靠性大大提高，尤其適合于永磁發(fā)電機(jī)整流穩(wěn)壓裝置輸出電壓的控制。2、采用高精度A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字電壓比較技術(shù)和同步開(kāi)關(guān)技術(shù)調(diào)節(jié)永磁發(fā)電機(jī) 穩(wěn)壓裝置的輸出電壓，大大提高了輸出電壓的調(diào)節(jié)精度。3、當(dāng)同步信號(hào)到來(lái)時(shí)，嵌入式微控制器內(nèi)部的計(jì)算機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，開(kāi)始進(jìn) 行AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)值與片內(nèi)EEPROM中預(yù)存的設(shè)定目標(biāo)穩(wěn)壓值U對(duì)應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算， 根據(jù)運(yùn)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)晶體三極管30，開(kāi)通或者關(guān)斷可控硅，從而實(shí)現(xiàn)了可控硅的同步觸發(fā)。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步描述。


附圖1為本發(fā)明的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式如附圖1所示一種采用嵌入式微控制器的永磁三相交流發(fā)電機(jī)可控硅整流穩(wěn)壓 裝置，包括由整流二極管1、整流二極管2、整流二極管3、單向可控硅4、單向可控硅5、單向 可控硅6、觸發(fā)二極管7、觸發(fā)二極管8和濾波電容器34組成的三相可控硅半控橋式整流 電路；由整流二極管1、整流二極管2、整流二極管3、整流二極管10、整流二極管11和二整 流極管12組成的三相橋式全波整流電路；由濾波電容器14、電阻15、晶體三極管16、穩(wěn)壓 二極17、濾波電容器18、三端穩(wěn)壓器19和濾波電容器18組成的雙級(jí)直流穩(wěn)壓電路；由觸發(fā) 二極管7、觸發(fā)二極管8、觸發(fā)二極管9、限流電阻31、晶體三極管30、電阻28、電阻29、晶體 三極管27、電阻25和電阻27組成的可控硅門(mén)極控制電路；由嵌入式微控制器21、取樣電阻 32、取樣電阻33和濾波電容器34組成的電壓取樣控制電路；由二極管13、電阻22、穩(wěn)壓二 極管23、電阻24組成的同步電路。在本發(fā)明提供的電路中，輸入端子38、輸入端子39、輸入端子40端加載永磁三相 交流發(fā)電機(jī)的三相交流電壓，輸入端子38連接整流二極管1的負(fù)極、單向可控硅4的陽(yáng)極 和整流二極管10的正極，輸入端子39連接整流二極管2的負(fù)極、單向可控硅5的陽(yáng)極和整 流二極管11的正極，輸入端子40連接整流二極管3的負(fù)極、單向可控硅6的陽(yáng)極和整流二 極管12的正極，整流二極管10的負(fù)極、整流二極管11的負(fù)極和整流二極管12的負(fù)極與濾 波電容器14的正極、電阻15、晶體三極管16的集電極、晶體三極管30的集電極、電阻29連 接，電阻29另一端與電阻28、晶體三極管27的集電極連接，晶體三極管27的基極與電阻 25、電阻26連接，電阻25的另一端連接嵌入式微處理器的控制端，電阻15的另一端連接穩(wěn)壓二極管17的負(fù)極和晶體三極管16的基極，晶體三極管16的發(fā)射極與濾波電容器18的 正極和三端穩(wěn)壓器19電壓輸入端連接，三端穩(wěn)壓器19電壓輸出端與濾波電容器20的正極 和嵌入式微處理器的電源+端連接，單向可控硅4的門(mén)極連接觸發(fā)二極管7的負(fù)極，單向 可控硅5的門(mén)極連接觸發(fā)二極管8的負(fù)極，單向可控硅6的門(mén)極連接觸發(fā)二極管9的負(fù)極， 單向可控硅4的陰極、單向可控硅5的陰極、單向可控硅6的陰極與取樣電阻32、濾波電容 器35的正極及輸出端子36連接，觸發(fā)二極管7的正極、觸發(fā)二極管8的正極和觸發(fā)二極 管9的正極與限流電阻31連接，限流電阻31的另一端與晶體三極管30的發(fā)射極連接，嵌 入式微控制器器AD端與取樣電阻32、取樣電阻33及濾波電容器34連接，整流二極管1的 正極、整流二極管2的正極、整流二極管3的正極、濾波電容器14負(fù)極、穩(wěn)壓二極管17的正 極、濾波電容器18的負(fù)極、三端穩(wěn)壓器19接地端、濾波電容器20的負(fù)極、晶體三極管27的 發(fā)射極、電阻26另一端、嵌入式微控制器21接地端、穩(wěn)壓二極管23的正極、取樣電阻33另 一端、濾波電容器34另一端、濾波電容器35另一端及輸出端子37接地。
權(quán)利要求
一種采用嵌入式微控制器的永磁三相交流發(fā)電機(jī)可控硅整流穩(wěn)壓裝置，其特征是包括由整流二極管(1)、整流二極管(2)、整流二極管(3)、單向可控硅(4)、單向可控硅(5)、單向可控硅(6)、觸發(fā)二極管(7)、觸發(fā)二極管(8)和濾波電容器(34)組成的三相可控硅半控橋式整流電路；由整流二極管(1)、整流二極管(2)、整流二極管(3)、整流二極管(10)、整流二極管(11)和二整流極管(12)組成的三相橋式全波整流電路；由濾波電容器(14)、電阻(15)、晶體三極管(16)、穩(wěn)壓二極(17)、濾波電容器(18)、三端穩(wěn)壓器(19)和濾波電容器(18)組成的雙級(jí)直流穩(wěn)壓電路；由觸發(fā)二極管(7)、觸發(fā)二極管(8)、觸發(fā)二極管(9)、限流電阻(31)、晶體三極管(30)、電阻(28)、電阻(29)、晶體三極管(27)、電阻(25)和電阻(27)組成的可控硅門(mén)極控制電路；由嵌入式微控制器(21)、取樣電阻(32)、取樣電阻(33)和濾波電容器(34)組成的電壓取樣控制電路；由二極管(13)、電阻(22)、穩(wěn)壓二極管(23)、電阻(24)組成的同步電路；在電路中，輸入端子(38)、輸入端子(39)、輸入端子(40)端加載永磁三相交流發(fā)電機(jī)的三相交流電壓，輸入端子(38)連接整流二極管(1)的負(fù)極、單向可控硅(4)的陽(yáng)極和整流二極管(10)的正極，輸入端子(39)連接整流二極管(2)的負(fù)極、單向可控硅(5)的陽(yáng)極和整流二極管(11)的正極，輸入端子(40)連接整流二極管(3)的負(fù)極、單向可控硅(6)的陽(yáng)極和整流二極管(12)的正極，整流二極管(10)的負(fù)極、整流二極管(11)的負(fù)極和整流二極管(12)的負(fù)極與濾波電容器(14)的正極、電阻(15)、晶體三極管(16)的集電極、晶體三極管(30)的集電極、電阻(29)連接，電阻(29)另一端與電阻(28)、晶體三極管(27)的集電極連接，晶體三極管(27)的基極與電阻(25)、電阻(26)連接，電阻(25)的另一端連接嵌入式微處理器的控制端，電阻(15)的另一端連接穩(wěn)壓二極管(17)的負(fù)極和晶體三極管(16)的基極，晶體三極管(16)的發(fā)射極與濾波電容器(18)的正極和三端穩(wěn)壓器(19)電壓輸入端連接，三端穩(wěn)壓器(19)電壓輸出端與濾波電容器(20)的正極和嵌入式微處理器的電源+端連接，單向可控硅(4)的門(mén)極連接觸發(fā)二極管(7)的負(fù)極，單向可控硅(5)的門(mén)極連接觸發(fā)二極管(8)的負(fù)極，單向可控硅(6)的門(mén)極連接觸發(fā)二極管(9)的負(fù)極，單向可控硅(4)的陰極、單向可控硅(5)的陰極、單向可控硅(6)的陰極與取樣電阻(32)、濾波電容器(35)的正極及輸出端子(36)連接，觸發(fā)二極管(7)的正極、觸發(fā)二極管(8)的正極和觸發(fā)二極管(9)的正極與限流電阻(31)連接，限流電阻(31)的另一端與晶體三極管(30)的發(fā)射極連接，嵌入式微控制器器AD端與取樣電阻(32)、取樣電阻(33)及濾波電容器(34)連接，整流二極管(1)的正極、整流二極管(2)的正極、整流二極管(3)的正極、濾波電容器(14)負(fù)極、穩(wěn)壓二極管(17)的正極、濾波電容器(18)的負(fù)極、三端穩(wěn)壓器(19)接地端、濾波電容器(20)的負(fù)極、晶體三極管(27)的發(fā)射極、電阻(26)另一端、嵌入式微控制器(21)接地端、穩(wěn)壓二極管(23)的正極、取樣電阻(33)另一端、濾波電容器(34)另一端、濾波電容器(35)另一端及輸出端子(37)接地。
全文摘要
一種采用嵌入式微控制器的永磁三相交流發(fā)電機(jī)可控硅整流穩(wěn)壓裝置，包括可控硅半控橋式整流電路、三相橋式全波整流電路、雙級(jí)直流穩(wěn)壓電路、可控硅門(mén)極控制電路、電壓取樣控制電路和同步電路。整流裝置中三相橋式全波整流電路和雙級(jí)直流穩(wěn)壓電路構(gòu)成的電源向嵌入式微控制器及可控硅門(mén)極控制電路供電。本發(fā)明采用高精度A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字電壓比較技術(shù)和同步開(kāi)關(guān)技術(shù)調(diào)節(jié)永磁發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓裝置的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)了可控硅的同步觸發(fā)，大大提高了穩(wěn)壓裝置的電壓控制精度。
文檔編號(hào)H02P9/48GK101944874SQ201010283749
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者張振峰, 胡海洋 申請(qǐng)人:衡陽(yáng)中微科技開(kāi)發(fā)有限公司