CN104868809A - 一种数码发电机逆变器 - Google Patents

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龚治俊
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48—Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种数码发电机逆变器，包括依次连接的三相桥式整流电路和全桥逆变电路，在逆变器上并联有PWM斩波电路，三只极性方向一致的二极管D7、二极管D8与二级管D9并联形成第一电路，第一电路的输出依次连接电感L1和能量吸收电路；电感L1后还连接有接地的绝缘栅双极型晶体管Q1；三相电的三相分别接在二级管D7、二级管D8和二级管D9的正极。本发明在高功率输出的高转速工作时产生能量损耗少，可以使得高功率输出时的效率达到最高，同时在低转速的时候起作用使得永磁电机低转速时输出更高的电压，从而让逆变器得到足够的母线电压，因此具有更高的发电效率。

Description

一种数码发电机逆变器
技术领域
本发明涉及一种数码发电机逆变器。
背景技术
    现有数码发电机逆变器是工作在发动机的不同转速段下的，在低功率输出时工作在较低转速来降低噪音和油耗，在高功率输出时工作在较高转速以提升发动机的输出功率。由于这一类数码发电机使用的永磁发电机在低速时需要满足逆变器的母线电压最低电压要求，就需要绕制更多的绕组来提升电压，这使得在高转速时因电机线圈内阻较大而效率降低。
为了得到在高输出功率时的最佳效率，改善的常用方法是将永磁电机的输出电压调整到刚好适应在高输出功率转速时的要求，而在逆变器端增加电路和控制方法来满足低转速时对永磁电机的电压要求。经常采用在输入电压整流后进行DC-DC升压提高母线电压来解决这个问题。背景技术的电路框图如图1。DC-DC升压电路串接在三相整流电路和全桥逆变电路之间。带有DC-DC升压电路的实际电路简图如图2，其中L1,Q1,D7为DC-DC升压的执行元件，负责使其输出的母线电压在任意时刻都满足要求。由于此种电路串联在电路中的，DC-DC升压电路无论在高功率段还是低功率段都要流过电流而损耗能量。
发明内容
    本发明的目的是提供一种数码发电机逆变器，可以在低速时满足逆变器对母线电压的要求的同时，使逆变器在高速时几乎不额外损耗能量，使发电机获得更佳的效率和更低的油耗。
  为实现上述目的，采用以下技术方案：一种数码发电机逆变器，包括依次连接的三相桥式整流电路和全桥逆变电路，其特征在于：在逆变器上并联有PWM斩波电路，其中PWM斩波电路包括：
    三只极性方向一致的二极管D7、二极管D8与二级管D9并联形成第一电路，第一电路的输出依次连接电感L1和能量吸收电路；电感L1后还连接有接地的绝缘栅双极型晶体管Q1；三相电的三相分别接在二级管D7、二级管D8和二级管D9的正极。
    所述能量吸收电路由二级管D10和两个并联的元器件：电容C1、电阻R1串联形成。
本发明在原有三相整流电路上并联一PWM斩波电路，在发电机低速工作即三相整流电路的输出母线电压不足时打开斩波电路，通过PWM斩波电路突然关断流过电机绕组的电流使得电机绕组产生自感电势叠加，从而让三相整流电路的输出母线电压达到目标值。
在发电机转速较高时，三相整流电路的输出母线电压足够，PWM斩波电路的控制信号关闭，使PWM斩波电路几乎不消耗能量。
 本专利的电路是并联连接在三相输入电路中的，在高转速时增加的电路可以完全关闭，对主电路完全没有影响。本专利的特点是在高功率输出的高转速工作时产生能量损耗少，可以使得高功率输出时的效率达到最高，同时在低转速的时候起作用使得永磁电机低转速时输出更高的电压，从而让逆变器得到足够的母线电压。因此具有更高的发电效率，在同样的发电机上，效率更高意味着可以输出更大的功率，和更低的油耗。
说明书附图
    图1为现有技术的框图；
    图2为现有技术的具体电路图；
    图3为本发明的框图；
    图4为本发明的具体电路图；
    图5为MCU的控制流程图。
   具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
如图3至图5所示，数码发电机包含原动机、永磁发电机、逆变器以及其他附件，原动机带动永磁发电机转动发电，再由逆变器将永磁发电机的输出转换成稳定的交流电压输出供用户使用。
   一种数码发电机逆变器，包括依次连接的三相桥式整流电路和全桥逆变电路，三相电源的输入端与三相桥式整流电路并联连接有PWM斩波电路，其中三相桥式整流电路包括由二极管D1和二级管D4组成的第一支路、由二极管D2和二级管D5组成的第二支路和由二极管D3和二级管D5组成的第三支路这三个支路组成，电流从三相电源的输入端经过二极管D1,二极管D2,二极管D3流出，再经过二极管D4,二极管D5,二极管D6流回去。
三只极性方向一致的二极管D7、二极管D8与二级管D9并联形成第一电路，第一电路的负极依次连接电感L1和能量吸收电路；电感L1后还连接有接地的绝缘栅双极型晶体管Q1；三相电的三相分别接在二级管D7、二级管D8和二级管D9的正极。
在三相桥式整流电路的输出与地之间还并联有电容C2；
在三相桥式整流电路的输出与地之间还连接有全桥逆变电路，其中全桥逆变电路包括绝缘栅双极型晶体管Q2、绝缘栅双极型晶体管Q3串联形成的电路，以及绝缘栅双极型晶体管Q4、绝缘栅双极型晶体管Q5串联形成的电路，这两个电路并联。其中绝缘栅双极型晶体管Q2的射极连接绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极相连，绝缘栅双极型晶体管Q4的射极连接绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极相连，在绝缘栅双极型晶体管Q2的射级与绝缘栅双极型晶体管Q4的射级之间还串联有电感L2、电容C3和电感L3。
  其中所述能量吸收电路由二级管D10、并联的电容C1和电阻R1串联组成。
本专利中，将永磁发电机的最佳效率点设置在额定输出功率点附近，在该点所处的转速时永磁电机输出的电压刚好适应逆变器需要的母线电压，同时永磁电机采用尽可能小的线圈内阻以获得最大效率值。在低于该最佳效率点的转速，特别是在最低工作转速时，永磁电机的输出电压将小于逆变器需要的电压，此时逆变器的控制单元控制PWM斩波电路开始工作，使永磁电机的输出电压提高，来满足逆变器对永磁电机的母线电压需求。
    PWM斩波电路只在低功率输出的低转速段电压不足时生效，当负载功率和转速超过特定的值，该电路将因为永磁电机输出电压足够高而彻底关闭，从而使发电机获得最高效率。PWM斩波电路主要包含元件二级管D7,二级管D8,D9,电感L1,绝缘栅双极型晶体管Q1,而二级管D10,电阻R1,电容C1是作为辅助元件用来吸收尖峰电压，也可以使用别的吸收电路来代替，在Q1关闭时对L1进行续流以吸收L1产生的感应电压尖峰。
    当发电机转速较低时，永磁电机的输出电压较低，即逆变器三相电源输入电压较低，此时整流电路的输出母线电压不足，图3所示的PWM斩波电路开始工作，PWM1的占空比变大，绝缘栅双极型晶体管Q1在一个PWM周期中电流增加并在占空比结束时被关断。由于绝缘栅双极型晶体管Q1关断时电感L1及永磁电机的绕组将产生感生电压而使得输出电压抬升，该电压是由永磁电机绕组和电感L1串联产生的，而电感L1的电感量远小于永磁电机绕组电感量，所以电机绕组产生的感应电压较高，相当于电机绕组的输出电压变高，最终整流电路的输出电压变高。当整流电路输出电压高出预先设定的值时，MCU控制PWM1占空比减小，绝缘栅双极型晶体管Q1的单次导通电流减小而使得感生电压减小，进而使输出电压稳定在预设值附近。MCU的控制流程图如图5。

Claims (2)

1.一种数码发电机逆变器，包括依次连接的三相桥式整流电路和全桥逆变电路，其特征在于：在逆变器上并联有PWM斩波电路，其中PWM斩波电路包括：
    三只极性方向一致的二极管D7、二极管D8与二级管D9并联形成第一电路，第一电路的输出依次连接电感L1和能量吸收电路；电感L1后还连接有接地的绝缘栅双极型晶体管Q1；三相电的三相分别接在二级管D7、二级管D8和二级管D9的正极。
2.如权利要求1所述的数码发电机逆变器，其特征在于：所述能量吸收电路由二级管D10和两个并联的元器件：电容C1、电阻R1串联形成。
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CN101291071A (zh) * 2008-06-18 2008-10-22 张皓 一种风力发电直接并网电力变换装置
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