一種基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，包括直流電源，所述直流電源向啟動(dòng)模塊供電，所述啟動(dòng)模塊的第一輸出端與發(fā)電機(jī)的輸入端相連，發(fā)電機(jī)的輸出端與輸出模塊的第一輸入端相連，所述啟動(dòng)模塊的第二輸出端與控制模塊的輸入端相連，所述控制模塊的第一輸出端與輸出模塊的第二輸入端相連，控制模塊的第二輸出端與啟動(dòng)模塊的輸入端相連。本實(shí)用新型通過(guò)采樣電機(jī)繞組中電流信號(hào)反饋給控制電路，控制電路經(jīng)計(jì)算比較發(fā)送控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路工作，將直流電壓逆變?yōu)镻WM脈沖啟動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，待發(fā)電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，切斷啟動(dòng)回路，閉合輸出回路，將所發(fā)電能導(dǎo)入電阻負(fù)載，確保了發(fā)電機(jī)可靠工作。
【專利說(shuō)明】
一種基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及斯特林發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002 ]自由活塞式斯特林直線發(fā)電機(jī)可將空間熱源如太陽(yáng)能，核能等轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，然后通過(guò)連接在發(fā)電機(jī)上的直線電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，是一種重要的航天電源。航天電源是遙測(cè)設(shè)備和航天儀器儀表等的電力支持系統(tǒng)，所以對(duì)其可靠性要求非常高，而自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)相對(duì)于其它斯特林發(fā)電機(jī)具有效率高、排氣污染少、噪音低、運(yùn)轉(zhuǎn)特性好、壽命長(zhǎng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。所以進(jìn)行自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)控制電路的研究非常有意義。
[0003]傳統(tǒng)斯特林發(fā)電機(jī)采用曲軸連桿連接發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)特性差，可控性差，效率低。自由活塞式斯特林直線發(fā)電機(jī)將自由活塞式斯特林直線發(fā)動(dòng)機(jī)與直線發(fā)電機(jī)直接連接，省去曲軸連桿，使電系統(tǒng)具有快響應(yīng)可控性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)斯特林發(fā)電機(jī)控制裝置復(fù)雜，響應(yīng)慢的劣勢(shì)。然而自由活塞式斯特林直線發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)子沒(méi)有彈簧支撐，所以沒(méi)有機(jī)械上的止點(diǎn)，其動(dòng)子的靜止位置不確定，容易出項(xiàng)撞缸和啟動(dòng)不了的問(wèn)題。更重要的是，目前還沒(méi)有研發(fā)出自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制電路，導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)斷開(kāi)啟動(dòng)回路、閉合輸出回路，無(wú)法確保發(fā)電機(jī)的可靠工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種不僅能夠安全有效地啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，而且可以及時(shí)斷開(kāi)啟動(dòng)回路，閉合輸出回路，將電能安全導(dǎo)入負(fù)載，確保發(fā)電機(jī)可靠工作的基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:一種基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，包括發(fā)電機(jī)、啟動(dòng)模塊、直流電源、控制模塊和輸出模塊，所述直流電源向啟動(dòng)模塊供電，所述啟動(dòng)模塊的第一輸出端與發(fā)電機(jī)的輸入端相連，發(fā)電機(jī)的輸出端與輸出模塊的第一輸入端相連，所述啟動(dòng)模塊的第二輸出端與控制模塊的輸入端相連，所述控制模塊的第一輸出端與輸出模塊的第二輸入端相連，控制模塊的第二輸出端與啟動(dòng)模塊的輸入端相連。
[0006]所述啟動(dòng)模塊包括預(yù)驅(qū)動(dòng)電路、H橋逆變電路、測(cè)流電路和濾波電路，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與H橋逆變電路的輸入端相連，H橋逆變電路的輸出端與測(cè)流電路的輸入端相連，測(cè)流電路的輸出端與濾波電路的輸入端相連，濾波電路的輸出端與控制模塊的輸入端相連，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與控制模塊的第二輸出端相連。
[0007 ]所述輸出模塊由繼電器KI和負(fù)載電阻R2組成，所述控制模塊的第一輸出端與繼電器Kl的控制端相連。
[0008]所述H橋逆變電路由MOS管Ml、M0S管M2、M0S管M3和MOS管M4組成，所述MOS管Ml的源極和MOS管M3的漏極相連，所述MOS管M2的源極和MOS管M4的漏極相連，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別與MOS管M1、M0S管M2、M0S管M3和MOS管M4的柵極相連，所述MOS管Ml的漏極與MOS管M2的漏極相連后接直流電源，所述MOS管M3的源極和MOS管M4的源極共地，所述測(cè)流電路的輸入端接在MOS管M2的源極和MOS管M4的漏極之間。
[0009]所述濾波電路由電阻R3、運(yùn)算放大器Al和濾波電容Cl組成，所述電阻R3的一端接測(cè)流電路的輸出端，電阻R3的另一端分別與濾波電容Cl的一端、運(yùn)算放大器Al的反相輸入端相連，運(yùn)算放大器Al的正相輸入端與運(yùn)算放大器Al的輸出端相連，運(yùn)算放大器Al的輸出端與控制模塊的輸入端相連。
[0010]由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型通過(guò)采樣電機(jī)繞組中電流信號(hào)反饋給控制電路，控制電路經(jīng)計(jì)算比較發(fā)送控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路工作，將直流電壓逆變?yōu)镻WM脈沖啟動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，待發(fā)電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，切斷啟動(dòng)回路，閉合輸出回路，將所發(fā)電能導(dǎo)入電阻負(fù)載，確保了發(fā)電機(jī)可靠工作。
【附圖說(shuō)明】

[0011]圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，一種基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，包括發(fā)電機(jī)1、啟動(dòng)模塊3、直流電源5、控制模塊2和輸出模塊4，所述直流電源5向啟動(dòng)模塊3供電，所述啟動(dòng)模塊3的第一輸出端與發(fā)電機(jī)I的輸入端相連，發(fā)電機(jī)I的輸出端與輸出模塊4的第一輸入端相連，所述啟動(dòng)模塊3的第二輸出端與控制模塊2的輸入端相連，所述控制模塊2的第一輸出端與輸出模塊4的第二輸入端相連，控制模塊2的第二輸出端與啟動(dòng)模塊3的輸入端相連。所述輸出模塊4由繼電器Kl和負(fù)載電阻R2組成，所述控制模塊2的第一輸出端與繼電器Kl的控制端相連。直流電源5的作用是給啟動(dòng)模塊3提供電源；啟動(dòng)模塊3的作用是在發(fā)電機(jī)I進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)前，給發(fā)電機(jī)I提供電激勵(lì)，使發(fā)電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài);控制模塊2的作用是控制發(fā)電機(jī)I啟動(dòng)狀態(tài)激勵(lì)方式和激勵(lì)功率的大小，同時(shí)控制發(fā)電機(jī)I由啟動(dòng)狀態(tài)到發(fā)電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換；輸出模塊4的作用是將發(fā)電機(jī)I所發(fā)電能導(dǎo)出。
[0013]如圖1所示，所述啟動(dòng)模塊3包括預(yù)驅(qū)動(dòng)電路、H橋逆變電路、測(cè)流電路和濾波電路6，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與H橋逆變電路的輸入端相連，H橋逆變電路的輸出端與測(cè)流電路的輸入端相連，測(cè)流電路的輸出端與濾波電路6的輸入端相連，濾波電路6的輸出端與控制模塊2的輸入端相連，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與控制模塊2的第二輸出端相連。預(yù)驅(qū)動(dòng)電路的作用是將控制模塊2輸出的弱控制信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)進(jìn)行邏輯關(guān)系的組合，然后驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路工作;H橋逆變電路的作用是按照控制模塊2所發(fā)控制信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)方式的開(kāi)關(guān)，將直流電源5輸出的直流信號(hào)逆變?yōu)榻涣餍盘?hào);測(cè)流電路的作用是測(cè)量啟動(dòng)輸出的電流，用以和預(yù)設(shè)值比較并控制啟動(dòng)模塊3的啟動(dòng)輸出功率;濾波電路6的作用是將測(cè)流電路的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波。
[0014]如圖1所示，所述H橋逆變電路由MOS管Ml、M0S管M2、M0S管M3和MOS管M4組成，所述MOS管Ml的源極和MOS管M3的漏極相連，所述MOS管M2的源極和MOS管M4的漏極相連，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別與MOS管Ml、M0S管M2、M0S管M3和MOS管M4的柵極相連，所述MOS管Ml的漏極與MOS管M2的漏極相連后接直流電源5，所述MOS管M3的源極和MOS管M4的源極共地，所述測(cè)流電路的輸入端接在MOS管M2的源極和MOS管M4的漏極之間。
[0015]如圖1所示，所述濾波電路6由電阻R3、運(yùn)算放大器Al和濾波電容Cl組成，所述電阻R3的一端接測(cè)流電路的輸出端，電阻R3的另一端分別與濾波電容Cl的一端、運(yùn)算放大器Al的反相輸入端相連，運(yùn)算放大器Al的正相輸入端與運(yùn)算放大器Al的輸出端相連，運(yùn)算放大器AI的輸出端與控制模塊2的輸入端相連。
[0016]本實(shí)用新型需要在啟動(dòng)發(fā)電機(jī)I前，采高頻電壓注入法，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)I運(yùn)動(dòng)。直線電機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)直線發(fā)電機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)I活塞位移振幅達(dá)到預(yù)定值后，自由活塞式斯特林直線發(fā)電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)通過(guò)控制模塊2斷開(kāi)啟動(dòng)回路，同時(shí)控制繼電器Kl閉合輸出回路，將所發(fā)電能輸出到負(fù)載。
[0017]換句話說(shuō)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)I前，由控制模塊2發(fā)送高頻電壓脈沖至啟動(dòng)模塊3中的預(yù)驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)在預(yù)驅(qū)動(dòng)電路中經(jīng)過(guò)功率放大驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路中一對(duì)MOS管閉合，可以是MOS管Ml和MOS管M4，或者是MOS管M2和MOS管M3，直流電源5給發(fā)電機(jī)I的電機(jī)加載，在此過(guò)程中，啟動(dòng)模塊3中測(cè)流電路檢測(cè)電機(jī)繞組電流并反饋給控制模塊2以控制電機(jī)加載功率，從而啟動(dòng)電機(jī)工作。發(fā)電機(jī)I中電動(dòng)機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)活塞位移振幅達(dá)到預(yù)定值后，發(fā)電機(jī)I進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)通過(guò)控制模塊2控制啟動(dòng)模塊3中的預(yù)驅(qū)動(dòng)電路不工作，啟動(dòng)電路斷開(kāi)。同時(shí)輸出模塊4通過(guò)控制模塊2發(fā)控制指令給繼電器Kl控制端，控制繼電器Kl閉合，即輸出電路閉合，所發(fā)電能被導(dǎo)入電阻負(fù)載。到此完成了自由活塞式斯特林直線發(fā)電機(jī)的控制循環(huán)。
[0018]綜上所述，本實(shí)用新型通過(guò)采樣電機(jī)繞組中電流信號(hào)反饋給控制電路，控制電路經(jīng)計(jì)算比較發(fā)送控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路工作，將直流電壓逆變?yōu)镻ffM脈沖啟動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，待發(fā)電機(jī)I進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)，切斷啟動(dòng)回路，閉合輸出回路，將所發(fā)電能導(dǎo)入電阻負(fù)載，確保了發(fā)電機(jī)可靠工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于:包括發(fā)電機(jī)(I)、啟動(dòng)模塊(3)、直流電源(5)、控制模塊(2)和輸出模塊(4)，所述直流電源(5 )向啟動(dòng)模塊(3 )供電，所述啟動(dòng)模塊(3)的第一輸出端與發(fā)電機(jī)(I)的輸入端相連，發(fā)電機(jī)(I)的輸出端與輸出模塊(4)的第一輸入端相連，所述啟動(dòng)模塊(3)的第二輸出端與控制模塊(2)的輸入端相連，所述控制模塊(2)的第一輸出端與輸出模塊(4)的第二輸入端相連，控制模塊(2)的第二輸出端與啟動(dòng)模塊(3)的輸入端相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于:所述啟動(dòng)模塊(3)包括預(yù)驅(qū)動(dòng)電路、H橋逆變電路、測(cè)流電路和濾波電路(6)，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與H橋逆變電路的輸入端相連，H橋逆變電路的輸出端與測(cè)流電路的輸入端相連，測(cè)流電路的輸出端與濾波電路(6 )的輸入端相連，濾波電路(6 )的輸出端與控制模塊(2 )的輸入端相連，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與控制模塊(2)的第二輸出端相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于:所述輸出模塊(4 )由繼電器KI和負(fù)載電阻R2組成，所述控制模塊(2 )的第一輸出端與繼電器KI的控制端相連。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于:所述H橋逆變電路由MOS管Ml、MOS管M2、MOS管M3和MOS管M4組成，所述MOS管Ml的源極和MOS管M3的漏極相連，所述MOS管M2的源極和MOS管M4的漏極相連，所述預(yù)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別與MOS管Ml、M0S管M2、M0S管M3和MOS管M4的柵極相連，所述MOS管Ml的漏極與MOS管M2的漏極相連后接直流電源(5)，所述MOS管M3的源極和MOS管M4的源極共地，所述測(cè)流電路的輸入端接在MOS管M2的源極和MOS管M4的漏極之間。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，其特征在于:所述濾波電路(6)由電阻R3、運(yùn)算放大器Al和濾波電容Cl組成，所述電阻R3的一端接測(cè)流電路的輸出端，電阻R3的另一端分別與濾波電容Cl的一端、運(yùn)算放大器Al的反相輸入端相連，運(yùn)算放大器Al的正相輸入端與運(yùn)算放大器Al的輸出端相連，運(yùn)算放大器Al的輸出端與控制模塊(2)的輸入端相連。
【文檔編號(hào)】H02P9/08GK205725543SQ201620560030
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】楊玉玲, 侯光澤, 劉昊, 胥春茜, 王波, 孔中科, 王建中
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十六研究所