CN1160460A - 永磁发电机的控制器 - Google Patents

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哈罗德·C·斯考特
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Abstract

本发明的发电机包括一用来调节所述发电机输出的控制***。所述发电机，诸如永磁发电机，包括多个绕组。对于大电流应用来说，诸绕组是并联的。对于高电压应用来说，诸绕组的每个三相组是串联的。各绕组可以有选择地并独立地被所述控制***所驱动，以获得所需的输出电流或电压。

Description

永磁发电机的控制器
发明背景
本发明一般涉及发电机，更具体地说，涉及永磁发电机以及用于这类发电机的电压和电流控制***。
发电机有着各种广泛的应用。小型发电机通常可用于汽车发电***、便携型机器以及应急***等。类似地，大型发电机可为大型设备、结构和居住区提供电力。由于有着种种广泛的应用和需求，所以对发电机的研制仍在继续之中，以便能为更多的场合提供更多和更高质量的电力。
无论其尺寸和应用如何，发电机通常包括一安装在转轴上并且相对一固定的定子同心设置的转子。或者，可在一转动的定子中同心地设置一固定的转子。转动元件通常是由一外部能源，例如电动机或叶轮机来驱动的。定子和转子都具有一系列的磁极。转子或者定子产生的磁场与处在其它结构的磁极上的诸绕组产生相互作用。当磁场切割绕组时便可产生电流，于是就可向一合适的负载供电。通常把感应电流供给一桥式整流器，有时加以稳流，并且作为一输出电流供给负载。虽然在便携型装置中一般不用交流输出，但还是可以通过把直流信号施加于一逆变器而获得交流输出。
永磁发电机，顾名思义，是利用永磁铁来产生所需磁场。永磁发电机旨在比传统的线绕式磁场发电机(wound field generators)更为轻便和小巧。由永磁发电机所供给的电力比较难于调节和控制。首先，由这种发电机所供给的电压会随着转子速度的变化而发生很大变化。在很多场合下，转子的速度会因为例如汽车发动机速度的变化，或者是因为负载特性的变化而发生变化。此外，永磁发电机的电压会随输送电流相反地变化，即，当电流增加时电压下降。电压的这些变化对传统的负载而言通常是不能接受的，必须被严格地控制。
这在汽车应用领域显得更为突出。例如，汽车发动机的空转速度通常在600RPM左右。然而，当发动机在公路上运行时其速度可高一个数量级，例如6000RPM左右。因此，如果一个传统的永磁交流发电机需要在空转时提供例如12伏特的工作电压，那么它在全速发动时就会提供一个大约10倍于此的电压，例如120伏特。如果空转时的电压是120V(例如用于空调的电力驱动)，那么全速发动的电压就会是1200伏特。这样的电压电平实际上处理起来是非常困难和危险的。此外，电压和电流的极端变化需要用较昂贵的元件，与中等额定电压的元件相比，额定成在高发动机转速(例如公路速度)下所产生的高压和大电流的元件是非常昂贵的。
因此，汽车一般采用爪极型交流发电机，与相应的永磁铁交流发电机相比，爪极型交流发电机显然是既大且重，而且爪极型交流发电机还存在着一定的尺寸限制，因此在高输出的场合下，例如5kw(为空调或冰柜供电)，这种发电机很难使用。此外，爪极型交流发电机对电压调节也是非常不利的，因为它需要调制旋转磁场。这样的调制会影响所有的绕组。因此，很难实现对电压的调节和对各绕组的控制。
在永磁发电机的其它应用场合也出现了类似问题。例如，希望在电焊机中使用永磁发电机，但是电焊机通常需要有一个特别的电流-电压关系。例如，电弧焊机需要电流和电压呈反坡关系，而金属惰性气体(MIG)电焊机(线进给式电焊机)需要恒定的电压和变化的电流，而钨惰性气体电焊机(TIG)则需要恒定的电流和变化的电压。由于永磁发电机的输出取决于发电机的速度，所以它们通常不适于电焊机场合，对于能进行多种形式电焊的多用途电焊机而言尤其如此。
发明概要
本发明提供了一种无论速度和电流如何波动，均能提供稳定电压的发电机。该发电机重量轻、体积小而且适用于高输出的场合。
根据本发明的一个方面，为发电机配置了一个能选择性地激活各别绕组以实现所需输出的控制器。诸绕组可以以完全并联的方式联接以在相对较低的电压下提供较大的电流，或者是串联连接以提供较高的电压。
根据本发明的另一方面，所述控制器能根据***的参数，例如电流或温度来改变发电机的电力输出。例如，可以设置一个能防止电流过载或***过热的限制性特征。
根据本发明的另一方面，所述控制器能改变诸绕组被激活和去激活的次序。改变激活的次序是为了在诸绕组中获得最优的热量分布。
本发明的另一方面在于，提供一种能响应较大范围的输入驱动转速而产生多种稳定直流干线电压的***。这样的***在多模式电焊机中特别有用。
本发明的另一方面在于，提供一种能产生多种稳定直流干线电压以及一交流信号的***。
本发明的另一方面在于，提供一种控制多相***整流器电桥中所用的SCR点火角的特别好的方法。
根据本发明的还有一个方面，采用了一种相对较为简单的微机，以对多种SCR产生输出信号。
根据本发明的还有一个方面，可根据负载执行节流控制，以利于节省燃料并减少噪声。
附图的简要说明
下面将结合附图详细描述本发明，附图中相同的标号表示相同的元件。
图1是根据本发明各不同方面的一示意性发电机***的框图；
图2是一根据本发明的便携式发电机***的局剖侧视图；
图3是一根据本发明的局部绕线定子的侧面示意图，它在一个12极***中采用了一个单极绕组；
图4是一根据本发明的局部绕线定子的侧面示意图，它在一个12极***中采用了一个三极绕组；
图5是一根据本发明的完整绕线定子的侧面示意图，它在一个12极***中采用了三极的绕组；
图6A、6B和6C分别是根据本发明一个方面的12极转子的前视图、侧面剖视图以及分解的前视图；
图7是各元件和传感器连接的示意框图；
图8是一适用于电流相对较大而电压相对较低场合的数字控制开关电路的电路图；
图9是一适用于电压相对较高而电流相对较小场合的模拟控制开关电路的电路图；
图1O是一数字控制电路的示意图，该电路中包括了一微处理器；
图11是一基于微处理器的数字控制电路的示意图；
图12是一模拟控制电路的示意图，该电路中包括分立逻辑元件；
图13是一用来产生参考电压的分压电路的示意图；
图14是一分压器的示意图，该分压器具有能改变诸绕组之激活状况的诸开关；
图15是一用来产生多种稳定直流干线电压和一交流输出的多线圈***的示意框图；
图15A是适用于图15***的一个过零检测器的示意图；
图16A是由极性相反的第一和第二脉冲所模拟的正弦波的示意图；
图16B是由叠加脉冲组所模拟的正弦波的示意图；
图17是另一种基于微处理器的数字控制电路的示意图；
图18是图17中微处理器所采用的固定功能寄存器的示意图；
图19是图17中微处理器所采用的变量寄存器的示意图；
图20是由图17中微处理器执行的一“主”程序的功能流程图；
图21是由图17中微处理器执行的一“IRQ0”(in)程序的功能流程图；
图22是由图17中微处理器执行的一“IRQ2”(in)程序的功能流程图；
图23是由图17中微处理器执行的一“计时器0”程序的功能流程图；
图23A是由图17中微处理器执行的一“逆变器修正”程序的功能流程图；
图24是由图17中微处理器执行的一过零子程序的功能流程图；
图25是由图17中微处理器执行的一串行输出程序的功能流程图；
图26是由图17中微处理器执行的一“计时器1”程序的功能流程图；
图27是由图17中微处理器执行的一电力输出子程序的功能流程图；
图28是由图17中微处理器执行的一“按钮”程序的功能流程图；
图29是由图17中微处理器执行的一“节流”(THROTTLE)程序的功能流程图；
图30A和30B是说明在由图17中微处理器执行的相应程序中节流控制的示意图；
图31是适用于图15所示***的一电力逆变器的示意图；
图32是适用于图15所示***的一逆变器干线发生器的示意框图；
图33和34是适用于图15所示***的另一逆变器干线发生器的示意框图；以及
图35和36是适用于图15所示***的另一电力逆变器的示意图；
对一较佳实施例的详细描述
请参见图1和图2，根据本发明的一***10接一负载15。***10最好包括：能源，例如内燃发动机12；以及发电机单元14。发电机单元14最好包括：多绕组定子210；转子220；控制电路16；开关电路18；输出端17和19；以及至少一个传感器20。
能源12可以包括任何一种旋转动力源，例如传统的蒸汽驱动叶轮机、传统的柴油发动机、或者是内燃发动机12，它们通过带动转轴200(图2)旋转即可将动力传递给发电机单元14。
发电机单元14可将机械能(例如轴200的转动能量)转换成能选择性地供给负载15的电能。定子210和转子220设置成：能借助转子220的旋转在定子210的各绕组中产生感应电流。开关电路18在控制电路16的帮助下有选择地将各定子绕组连接到发电机的输出端(进而是负载15)，以实现所需的输出特性。这种控制最好是通过传感器20的反馈来实现。
发动机12和发电机14可以直接联接，也就是说转轴200可以是发动机的输出轴，或者也可以间接联接，例如应用于汽车时，转轴200就是一个藉皮带传动的转轴。如果需要，可以把发动机12和发电机14作为一个单元安装到同一个机架上，例如可以作为一个机组(genset)。如图2所示，一机组可采用一机架216，为发动机12和发电机单元14提供一个轻型的共同装配。这样的机架216最好是由轻型的、刚性的、导电并导热的材料制成，例如铝，发动机12和发电机单元14分别安装在垂直机架164的相对两侧。
定子210和转子220最好是同轴设置。较合适的是，把转子220安装在转轴200上以随其一起转动。较合适的是，定子210是固定安装于例如垂直机架164(进而是发动机12)，并且是和转轴200同心设置，而且从垂直机架164偏离一定距离。转轴200的同心度靠螺栓212维持，而偏离是靠调整垫圈214来维持的。转子220被接纳在定子210的一中心孔内。转轴200上设置了一个调整垫圈206，以使转子220和定子210沿轴向对准。
转子220最好是一个永磁铁转子，它的重量轻得足以使其保持沿轴向对准，并且除了发动机12内传统上包括的那些轴承以外，无需另外加入轴承就可以以非常接近定子210的方式(即，只有一个相对比较小的预定的气隙242，例如可以是0.020英寸到0.060英寸，较佳的是0.030英寸)来转动。较合适的是，转子220能显示：发电机输出功率与转子重量的比值超过150或200瓦特/磅，较佳的是超过500，更好的是超过700，最好是超过800。该较佳实施例所显示的发电机输出功率与转子重量的比值在800到900瓦特/磅。例如，对一个2千瓦的装置而言，较合适的转子220的重量是不超过约2.40磅。类似地，对一个900瓦装置而言，转子220的重量最好是不超过1.06磅。如下所述，这可以通过采用高能积磁铁以及各中间极来非常经济地实现。
与转轴200沿轴向对准设置的一个风扇延伸段230，把风扇240联接于转轴200。风扇240随转轴200一起转动，它可产生空气流来冷却发电机单元14的各种元件，特别是冷却定子210和电路16和18。较合适的是，采用相对较轻的塑料，例如聚甲撑氧来制造风扇240。转子220、延伸段230和风扇240最好是作为一个单元并通过螺栓414以及张力机构(例如垫圈或开口垫圈)而固定于转轴200。螺栓414穿过诸垫圈并穿过风扇延伸段230的中心孔后止推固定。螺栓414上的螺纹与转轴200末端的轴向螺纹孔420相啮合。张力机构旨在防止螺栓414与转轴200脱开啮合。
采用直接连接于发动机输出轴200的风扇的特别有利之处在于，空气流可作为需求的函数来变化。发动机12的转速越高，产生的电力就越大，随之而来的是各元件产生的热量也增大。然而，当发动机的转速增加时，风扇240所产生的空气流也增大，因此可以缓解额外增加的热量。
定子210最好包括多个三相绕组，以产生低电压、大电流的输出，最好是把每一相的绕线组绕制在一起，并且作为一个单元围绕一叠片铁心来绕制，以提供特别优越的散热特性。在本实施例中，定子210包括12个线圈，它们构成四组三相星形绕组400(例如图10所示)。绕组400包括与绕组400的输出电压相关的预定匝数。
更具体地说，参见图3和图4，定子210包括一个软磁铁心302，这个软磁铁心具有雉堞状的内周边，其上有预定数量并且等距离间隔的齿304和槽306。槽306的数量等于转子220磁极数与相数乘积的预定倍数。槽306的最小数量等于磁极数与相数的乘积，即，每个磁极上的最小齿数等于相数。对一个采用12极的三相发电机而言，在定子铁心302上至少应设置36条槽306。在铁心302上设置了预定数量的独立绕组，它们是穿过槽306后围绕预定数量的齿306绕制的。预定的绕线组的数量是磁极数量的一个整分数，即：对12个极而言，单个组利用了所有12个极(传统的)；两个组的话，每个组用6个极；三个组的话，每个组用4个极；四个组的话，每个组用3个极；六个组的话，每个组用2个磁极；如果是十二个组，则每个组用1个极；每个组所提供的电力相对不受其它组状况的影响。下文中将详细描述，控制器电路16可以有选择地构成每个绕线组的电流通道，以便实现所希望的输出。
请特别参见图3，三相***内的一单极绕组310包括三相的各线圈A、B和C，它们在一端联结成一个星形结构。相应于每个相的线圈都是围绕预定数量与一个极相对应的齿(例如3个)来绕制的，下一个连续的相线圈则是移动一个槽并与前一个相的线圈反向地绕制。因此，一个极的绕组是围绕一组五个齿来绕制的；第一相A线圈围绕齿304A、304B和304C绕制；第二相B围绕齿304B、304C和304D绕制；而第三相C则围绕齿304C、304D和304E绕制。
在一磁极组的构造中，可围绕定子铁心302设置12个这样的一磁极绕线组310(图中只示出了一个)。如下文中将要讨论的那样，相应于每个绕线组可设置一条单独控制的电流通道，以对输出进行控制。
参见图4和5，在该较佳实施例中，定子采用了四个3极绕线组400(图4中只示出了一个)。每个组400的每个相线圈(A，B，C)是方向交替地围绕连续成一组的三个齿(每三个一组的齿相应于一个磁极)绕制的，每个连续的相线圈都与前一个相线圈错开一个槽。如图5所示，某一相的一个绕线组可以和一相邻相的绕线组部分地重叠，即，某一相的绕线组可以与一相邻的绕线组分享两个(相数)齿。
绕组的重叠造成相邻的两个组之间产生小的磁力互作用。然而，在不相邻的组之间不会有磁力互作用，相邻组之间微小的磁力互作用不会对***的工作产生很大影响。
如前所述，转子220最好是一个足够轻的永磁转子，它能够保持沿轴向的对准，并且无需加入比传统的发动机12中更多的轴承，即可与定子210相对旋转。在该较佳实施例中，这是通过采用高能积磁铁以及各磁极来实现的。参见图6A、6B和6C，转子220最好包括一个大致呈圆盘状的内芯600，其外周面上设置了多个高能积磁铁602。磁铁602最好设置在外周面的镶边(inset)603上，内芯600的交错部分包括了诸磁极606。
磁铁602包括一外表面608和一内表面610。磁铁602设置在镶边603内，其内表面610座落在内芯600的相配表面605上，并且与相邻的磁极606隔开一个预定的间隙612。磁铁602最好包括磁通密度至少为5千高斯的高能积磁铁，并最好是由稀土金属，例如钕铁硼或钐钴等组成。这些稀土材料是非常昂贵的，因此需要尽量减低其使用量。然而，还是希望产生相对较高的磁通密度。在该较佳实施例中，磁铁602相对较薄，其厚度仅为0.2英寸左右，但是它具有相对较大的面积(例如3/4英寸×1英寸)，以尽量降低高能积磁铁的使用量。
根据本发明的一个方面，装置的总尺寸以及高能积磁铁材料的使用量相对某一给定的磁通密度而言，能减至最小。特别是，磁铁表面608的面积要大于各中间极表面606的面积，其比率大约是永磁铁所产生的磁通密度相对磁极可允许的磁通密度之比率。因此，通过使永磁铁的面积相对中间极的比值变得尽可能地大，对某一给定磁通而言就只需要一个直径较小的内芯。对某一给定磁通而言，一个直径较小的内芯的重量较轻、所需磁性材料也比较少。
磁铁的内表面610(图6C)和镶边603的镶接面605最好是沿着一个与磁铁外表面608以及磁极606的外表面同心的圆弧呈弯曲状。每个磁铁602和相邻中间极606之间保持着相应的间隙612。间隙612最好远大于转子220和定子210之间的气隙242(见图2、3和4)，例如可以大到是气隙的6倍，以便确保大部分磁能被导向定子210。
较合适的是，磁铁602用一合适的粘合剂固定于内芯600。如果需要，转子220也可以用一种非金属的材料，例如纤维玻璃带来包覆，这样就可以使磁铁602免受由于转动而产生的惯性/离心力的影响。
磁铁的内表面610和相应的镶接面605可以是任何构造，只要它们能相互吻合即可。例如，磁铁602的内表面610和内芯600上的配接面605可以是平的。此外，业已被确定的是，有时需要在磁铁与中间极的气隙612附近、表面605的下方设置一个沿径向延伸的凹槽614。凹槽614能增大从转子220引入定子210的磁通量。
请重新参见图1，诸传感器20可探测***10的电流状况。传感器20最好是能探测各种***10的参数，例如电压输出、电流输出和/或温度。例如，请参见图7，较合适的是，电压传感器700与开关电路18的输出端17、19相连，以用来测量***10的输出电压。电压传感器700产生一个提供给控制电路16的、指示输出电压的信号。此外，电流传感702器可以连接于端子17、19中的一个，以用来测量***10的电流输出，该传感器也同样连接于控制电路16。***10还可以包括一个温度传感器704，它被合适地定位在发电机单元14上，例如壳体260(见图2)上，用以确定发电机单元14是否过热。传感器700、702和704中的每一个均能给控制电路16发出合适的信号，以便指示出***10是否提供了合适的输出电压或电流，或者是否已超过预定的最大电压、电流或温度。
在传感器700、702和704所产生信号的基础上，控制电路16能合适地激活或去激活各个不同的绕组400，以便实现所需的输出或温度。例如，如果来自电压传感器700的信号显示***10的输出电压低于所需电压，控制电路16可激活更多的绕组400，这样就可以加入由其它绕组400产生的电流，因而能把总的电流和电压提高到所希望的电平。相反，如果已经产生过多的电流，或者是电压已经过高，可去激活一个或多个绕组400，以减少向负载15供电的绕组400的数量。
因此，开关电路18在控制电路16的帮助下，可以有选择地构成经过各绕线组的电流通道，以便实现所希望的输出特性或温度。开关电路18可以构造成能有效地使各绕组并联联接，以在相对较低的电压电平下提供较大的电流输出(图8)，或者是构造成能有效地使各绕组串联联接，以提供较高的电压容量(图9)。
开关电路18可以响应于数字式发生的控制信号，或者是模拟式发生的控制信号。现请参见图8，一个合适的数字控制开关电路800构造成能有效地并联各绕组400，以便在相对较低的电压电平下提供较大的电流输出，该开关电路包括：电容器810以及多个可控整流电路812。更具体地说，对(连接于)每一绕组400(这里是4个)可设置一个电子控制的三相整流器电桥812。然而，为清楚起见，在图8中只示出了根据本发明实施例的四个整流电路812中的三个。在每一绕组400的正工作周期内，当绕组400的电压超过电容器810的电压时，绕组400向电容器810充电，当绕组400的电压低于电容器810的电压时，电容器向负载15供电。因此，电容器810可支持发电机单元14的输出电压，并且能给负载15提供一个平滑的、变化较小的输出电压。整流电路812能将发电机单元14所提供的交流信号转换成直流信号。每个整流电路812包括：每一相的引脚；功率二极管814；连接开关或继电器，例如半导体可控整流器(SCR)816；控制二极管818；以及控制开关或继电器，例如晶体管820。从下文中结合图10和11所作的详细描述可以看出，整流器812的每个引脚均响应于一控制信号，特别是从数字控制电路16来的信号。
每个整流电路812最好是基本相同的，因此，下面将只描述一个整流电路。功率二极管814的负极连接于电容器810(以及负载15)，而其正极则连接于一相关绕组400以及相关SCR816的负极。通常，当功率二极管814的正极电压大于负极电压时，电流可通过功率二极管814。然而，当正极电压小于负极电压时，功率二极管814作为断路操作。因此，功率二极管814只有在绕组400提供的电压高于电容器810电压时才会导通。
较合适的是，每个晶体管820均包括一pnp双极结型小信号晶体管(BJT)并目控制着相应的SCR816。每个BJT820的基极均通过第一电阻822而连接于数字控制电路16，例如图10所示的控制电路1100，这个控制电路能产生用来激活或去激活各BJT820的信号。BJT820的基极通过第二电阻824而连接于负极端子19，所述第二电阻形成了BJT820基极处的分压器。第一和第二电阻822、824具有合适的电阻值，因此由控制电路16确定的控制信号可以激活BJT820。BJT820的集电极连接于控制二极管818的正极，而BJT820的发射极则连接于SCR816的正极以及负极端子19。为了保护控制电路16，可以在控制电路16和开关电路800之间设置一缓冲器(未图示)。
SCR816的栅极连接于：控制二极管818的负极；通过电阻815而连接于SCR816的负极；以及通过电阻815连接于绕组400。当绕组400产生正电压时，SCR816的状态是不相干的；SCR816和控制二极管818能防止大电流从SCR816的负极流向其正极。因此，尽管电流从功率二极管814流向负载15，但SCR816实际上是作为开路工作的。然而，在激活状态下，SCR816可以像一个二极管那样工作，允许电流从正极流向负极，但是不让电流从负极流向正极。因此，当绕组400提供一负电压，SCR816的状态确定了电流是否流向绕组400。
当BJT820被去激活时，不会从在SCR816栅极处的控制二极管818判定信号，而且绕组400可通过电阻815驱动栅极电压。因此，栅极电压可保持为基本等于绕组400的电压，而SCR816则保持去激活状态。然而，当BJT820被从控制电路16来的信号激活时，控制二极管818和SCR816的正极通过BJT820连接，所述BJT820可激活SCR816。SCR816的正极连接于发电机单元14的负极端子19，因此，绕组400的负电压可导致电流通过SCR816流向绕组400。于是，当SCR816被激活时，绕组400可驱动发电机单元14的负极端子19。
通过正确地切换各BJT820，可以维持所需的电压或电流。如果***10的输出电压或电流小于所需的电平，可激活更多的BJT820，因此能加入更多的绕组400来驱动负载15。相反地，如果***10的输出电压或电流过高，BJT820被去激活，去除多余的绕组400，使电压或电流降到所希望的电平。
较合适的是，控制电路16包括一基于微处理器的***，它用以接收来自传感器20的信号，并且相应地激活或去激活开关电路的BJT820。参见图10和图11，一个示范性的基于微处理器的***1100包括一传统的微机1102，它可以通过例如定时询问或中断来接收来自传感器20的信号，并相应地调节BJT820而提供合适的输出。图11示出了一个用于三绕线组***(在图8所示的开关电路中，只控制三个绕线组)的示范性的基于微处理器的***。从图11清楚可见，控制***1100合适地包括：一传统的微机，例如Zialog Z86E04型微机1102；电阻阶梯1104；具有预定谐振频率(例如4兆赫)的合适晶体1106；八分之一(one of eight)译码器1108，例如74HC138型译码器；相应的输出锁存器1110-1118，例如74H373型锁存器；双向锁存器1120，例如74HC245型锁存器；输入开关1122和合适的指示电路1124，该指示电路包括发光二极管和驱动器电路1124。微机1102的一输出端口(端口2)的引脚(P20-P27)连接于每一锁存器1110-1118的输入引脚。锁存器1110-1118的锁存控制引脚与译码器1108的相应输出引脚(11-15)连接。锁存器1110的输出引脚连接于电阻阶梯1104的相应电阻。锁存器1118的各输出引脚和锁存器1116的一个输出引脚连接于开关电路800(图8)的相应控制输入端(SCR0-SCR8)。锁存器1114的输出引脚和锁存器1116的其余输出引脚则与指示器电路1124相连。
微机1102最好是一个传统的微机，例如Zialog Z86E04型微机，它包括：内部的随机存取存储器(RAM)；计数器和寄存器(它们可以按照标准的工艺配备在RAM中)；能产生中断的各别内部比较器；以及用微机控制各输出端(引脚)的输出信号的各端口寄存器。(为方便起见，相应的各端口寄存器有时将被同时引用。)更特别的是，微机1102最好包括至少一个内部比较器，用以比较在引脚P31处所施加的电压(输出电流的标记)和在引脚33处施加的电压。在下文中将要详细解释，引脚3 3处的电压最好是由电阻阶梯1104产生的可控斜坡电压，它可以被微机1102用作公共参考信号。
译码器1108和锁存器1110-1120可以作为一个总线一起工作，以有选择地将微机1102的端口2(引脚P20-P27)连接于多种装置，例如电阻阶梯1104、指示电路1124、开关电路800(图8)的相应输入端(SCR0-SCR8)、以及开关1122。微机1102可以在例如端口0(引脚P01-P02)产生一个地址计数，指示相应于在端口2处产生的输出的所需接收器的某一特定锁存器。把这个地址施加给译码器1108，它能对指定的锁存器产生一锁存(俘获)控制信号。于是，微机1102在端口2处的输出就可以被有选择地提供给所需装置。
微机1102可在端口2(引脚P20-P27)处产生一个能选择性供给的计数(模拟-数字(A-D)，参见图11A)。这个计数通过锁存器1110而施加给电阻阶梯1104。电阻阶梯1104能产生一个可反映该计数的斜坡参考信号。R2R阶梯两端的电压被滤波，并且可当作公共比较参考信号施加在微机引脚10处。下文将要描述，利用各种参数与斜坡信号的比较(例如输出电流的标记(引脚P31))可以产生参数的数字标记，或者是特定的功能；当参数与参考电压相等时，计数A-D的瞬时值表示参数值。这种比较也被用于有选择地启动中断功能。微机1102最好是可以中断地驱动，产生的各种中断信号可执行预定的功能。例如，可响应于斜坡参考信号与传感器702输出电流标记的比较结果而产生中断(图7)，并且周期性地响应时钟内计数。响应于中断，可俘获表示输出电流的A-D计数，而且，相关于各被启动或被禁止的绕线组400的SCR能将合适数量的绕线组联接于工作电路以提供所需输出。
开关1122是用来给操作员对微机1102提供输入。开关1122连接在锁存器1120各相应引脚和一逻辑高压源之间。微机1102定期为双向锁存器1120定址。锁存器1120可俘获诸开关的状态，锁存器1120可相应于相对开关的锁存位的逻辑高信号来俘获一个计数。然后，响应于从微机1102经译码器1108而来的一控制信号，锁存器1120内的开关状态计数被放到总线上，即，设置在微机1102的端口P2。然后，微处理器1102探测端口P2的状态，以确定哪一个开关已被驱动。
开关电路800适用于相对低电压、大电流的场合(例如大约12V，200A)。通过把各绕线组400有效地串联，就可以构造出相对高电压、小电流的开关电路18。请参见图9，一个合适的、模拟控制的高压开关电路900包括电容器810和一系列整流电路902。尽管示出的开关电路800是一个数控电路，而开关电路900是一个模拟控制的电路，但它们都可以被更改成由一个不同型式的电路控制，现在的结构仅仅是为了说明起见。
对于每一相而言，每个整流电路最好包括：功率二极管814；以及一连接开关或继电器，例如半导体可控整流器(SCR)816。
开关电路900构造成能使三相绕线组内的绕组400以并联方式联接。然而，各绕线组400A-D是相互串联的。还设置了一组连接于每一组功率二极管814的负极以及每一组SCR816正极的辅助二极管904，以维持直流输出。串联结构可在不增加各个三相绕线组400的输出电压的情况下，为***100提供较高的电压容量。因此，可在不添加昂贵的高性能元件的情况下，增加***10的电压容量。SCR816由控制电路16有选择地驱动，以便控制连接于电路的特定绕线组400，进而控制输出电压。
对图9所示串联结构的SCR816的控制可以用任何合适的控制电路16，例如由微处理器控制的电路，或者由“硬线(hard wired)”模拟控制电路来执行，所述模拟控制电路可根据输出电压之类探测到的条件产生控制信号。例如，参见图12，一个响应于输出电压传感器700(图7)的“硬线”控制电路1200可包括：一带有预定数量级(最好相应于定子绕组的数量)的分压器1210、每个级的相关缓冲器1212、相关比较器1214、以及相关的开关***904(连接于相应的SCR2116)。控制电路800对SCR816产生控制信号，以便根据输出电压的电平来有选择地将各绕线组连接于工作电路或使其断开。
从例如传感器1250来的发电机单元14的输出电压的标记(例如一指示电压)通过电阻1220(例如680欧姆)而施加于分压器1210。较合适的是，分压器1210包括多个电阻1218，每个电阻都相应于每个定子绕组(这里是12个)。最好是所有的电阻都具有相等的预定值(例如1K欧姆)。
如果需要，可以连接一个齐纳二极管1222来提供过电压保护，该二极管的预击穿电压对应于表示最大允许输出电压的分压器输入电压。因此，如果发电机单元14的输出电压超过允许的最大值，那么施加给分压器1210和齐纳二极管1222的电压将超过齐纳二极管1222的击穿电压。因而，分压器1210处的电压会降到零，于是就可以使所有绕组400去激活。
每一缓冲器1212均连接于分压器1210内的各电阻1218之间的某一节点。较合适的是，缓冲器1212包括运算放大器(op amp)，该运算放大器的正相输入端连接于分压器1210节点，而反相输入端直接连接于运算放大器输出端。缓冲器1212产生一个等同于在其输入端确定的信号的输出信号，但是只有在缓冲器1212的正负源(或“干线(rail)”)电压范围内才是这样。因此，缓冲器1212可以使控制电路16的其余部分与绕组400电气绝缘。
缓冲器1212的输出端合适地连接于比较器1214的的输入端。较合适的是，各比较器1214包括多个具有极高增益的运算放大器。缓冲器1212的输出端最好是通过第一组电阻1224连接于比较器1214运算放大器的正相输入端，而比较器1214的反相输入端则通过第二组电阻1226而连接于参考电压Vs。因为每一比较器1214均具有特别高的增益，所以它能根据正相输入信号或反相输入信号是否较高来产生一个大致等于其正或负干线电压的输出信号。
参见图13，施加于每一比较器1214之反相输入端的参考电压Vs最好由第二分压器1300产生，该分压器包括一手动调节的电位器1302，并且连接于一基本恒定的内电压以及地。参考电压Vs是在电位器1302的输出端产生的。该参考电压Vs可以由用户或生产厂商调节，使***10实现所需的电压输出。
请重新参见图12，比较器1214的输出信号被提供给相关的开关***904。每一开关***904可根据比较器1214确定的输出信号来给开关电路18提供控制信号，以便激活或去激活绕组400。较合适的是，开关***1214包括：第一二极管1232；一耦合器，最好是一个光控晶闸管1234；以及联接于SCR816的第二二极管1236。第一二极管1232的负极连接于比较器1214的输出端，其正极连接于光控晶闸管1234的输入端之一。其正极和负极均连接于负载(pull-up)电阻。当比较器1214的输出为低(即，缓冲器1212的电压信号低于参考电压Vs)时，光控晶闸管1234输入端确定的信号也为低。相反，当比较器1214的输出为高时，光控晶闸管1234输入端确定的信号也为高。
光控晶闸管1234是一个使控制电路16的各元件与绕组400电气绝缘的缓冲器。基本上，光控晶闸管1234输入端的高信号可以激活内部发光二极管(LED)1240。LED1240的光照可以激活连接于输出端的内部晶闸管1242。因此，光控晶闸管1234可使各绕组400与控制电路的其余部分完全电气绝缘。此外，还可以设置一个用户可借肉眼观察的第二LED，以供用户参考。
光控晶闸管1234的输出端通过电阻1246连接于第二二极管1236的负极，并连接于(整流电路的)SCR816的栅极，而且通过第二电阻1248连接于SCR816的负极。当晶闸管1242被激活时，并当绕组400相对***10产生一个正电压时，在SCR816的栅极和正极上的电压基本相同，因此可激活SCR816，允许电流从绕组400流出。相反，当晶闸管1242被去激活时，SCR816的栅极和负极电压是不同的，所以会使SCR816去激活，并且从***10的输出中去除相应的绕组400的输出。
比较器1214的输出信号可确定每一绕组400是否应被激活或去激活。当比较器的输出信号为低(即，参考电压Vs高于相应的分压器电压)时，绕组400被去激活。相反，当比较器的输出信号为高(即，参考电压Vs低于相应的分压器电压)时，绕组400被激活。如果***输出电压降低到参考电压Vs之下，分压器每个节点上的电压也会相应降低。因此，对于数量众多的比较器而言，参考电压可以高于分压器电压，这时可激活更多的绕组400以补偿电压降。类似地，如果***电压超过参考电压Vs，分压器电压也会增大，因此更多的分压器电压可以高于参考电压Vs。于是，可以去激活一个或多个绕组400，以降低***10的输出电压。
在本实施例中，控制电路900最好可以调节电压，即，控制电路可以激活或去激活各个绕组，以达到所希望的输出电压。此外，控制电路16可以有电流和温度的限制，如果电流或温度超过一预定的阈值，不管电压输出如何，控制电路16都将自动地减少被激活绕组的数量。对电流和温度加以限制的功能可消除发电机单元14的诸元件发生过载或烧坏的现象发生。当然，这些功能是可以改变的，以便根据任何参数来调节电压，并且根据其它参数来限制输出。
此外，控制电路16最好是设计成可交替地激活或去激活绕组400和BJT820，并且使它们保持一定的被激活周期。例如，为了防止各绕组400过热，BJI820可以在先进先出(FIFO)的基础上被激活或去激活。于是，需要让去激活最长时间的BJT820被首先激活。于是，没有哪一个绕组400会保持比其它绕组400长得多的激活时间，因此在绕线组400中产生的热量将会得到均匀的分布。
或者，可以为SCR的用来选择绕线组之顺序的触发选择添加一个第三栅极。每隔几秒，可以选一个新的绕线组来代替该绕线组，因而不会有某个绕线组发生过热现象。参见图14，根据另一种变化型式，***10的输出电压可以被施加于使用了开关1400和1402的分压器的相对端。周期性地驱动开关，可使被激活的绕组400发生变化，因此能使绕线组400内的热量有效地分布。
如前所述，根据本发明的定子绕组控制***可以应用于很多种场合，特别适用于旋转动力源(例如发动机)在转速变化较大的情况下驱动，或者是电压或电流必须在一个很大的范围内得到控制或变化的情况。这些应用场合的例子包括：多模式电焊机；以及由于电源特性而工作于转子转速变化范围较大的发电机和逆变器，例如，在冷冻车内由柴油发动机供电的逆变器，或者是用来消除噪声和/或提高燃油效率的节流控制。
现请参见图15，一响应于变动范围较大的输入转速而产生多种可调直流干线电压的***1500可以利用以下构件来形成，它们包括：预定数量(例如4个)的绕线组400，用以提供相应的正直流干线1501A、1501B；相应的三相稳压器(例如可调整流器电桥)1502；每个稳压器与每一绕线组400相关；单相控制线圈1504；一与控制线圈1504一同工作的单相稳压器(例如可调整流器电桥1506)用来提供指定电平稳压直流输出(例如15伏、5伏)的传统稳压装置1508和1510(例如摩托罗拉78LXX型三线串联稳压装置)；合适的过零检测器1512；一合适的微机控制器1700；一合适的电流传感器1514；在微机控制器1700控制下进行工作的成组传统模拟式开关1516和1518(例如CD4055)(或者是一个合适的模拟式转换开关芯片)；类似于图11中开关1122的按钮输入开关1520；以及相应的电压传感器1522和1524(例如分压器)，用以产生合适电压电平的直流干线标记(R伏特)和控制线圈电压(C伏特)。预定值的直流电压可以是例如300V和150V或者是150V和75V，可相对于负干线1501C(经过二极管D7而相对***的地合适地浮动)提供给正直流干线1501A和1501B。
如果需要，***1500还可以包括一个合适的电力逆变器(逆变器)3100，以在传统的输出端1526的端子L1和L2上产生一交流信号3102。在这种连接关系中，还可以设置用来提供输出信号3102的电压标记(Vac)和电流标记(Iac)的传感器电路1528和3110。逆变器3100可以从一个或多个直流干线1501A和1501B中获得电力。然而，最好是设置一个逆变器干线发生***3300，以建立一个或多个独立的逆变器干线3304、3306。
在下文中将更全面地描述，逆变器干线发生***3300最好是包括：一套做在定子铁心302上并与三相整流器(例如稳压整流器电桥和/或非稳压整流器电桥)共同工作的一个或多个绕线组400A、400B，它虽然无助于直流干线1501A或1501B上的电压，但是可以单独建立一个独立的逆变器干线(3304，3306)。利用单独的绕线组400A、400B以及一协同工作的整流器建立基本独立的、供给逆变器3100的直流电压，可以便利于逆变器和例如电焊机的同时工作。
三相调节器1502可以是任何一种可调的三相调节器，例如三相的SCR整流器电桥，它可响应于各相相关的输入控制信号，能把电压和电流调节到***所希望操作的电平。例如，可以采用类似于电桥812的、采用了高功率额定元件的三相调节电桥来充当电桥1502。
为了产生所需的电压和电流控制，可以并联预定数量(例如2个)的调节器1502，并且把一定数量(例如2个)的并联调节器组串联起来。转子的转动可以在每一绕线组400(以及逆变器绕线组400A和400B)中产生感应电流。控制器1700给调节器1502提供信号，以有效地连接或断开工作电路内的各线圈而提供所需电平的电流，并且调节各相的相对点火角以控制电压输出。转子和定子设计成：即使转子的转速最低(例如空转速度)，它们也能产生符合标准的直流输出信号(如果采用逆变器3100，还能产生符合标准的交流输出信号)。在最小的工作速度(转速)下，所有的(或者至少是大部分)绕线组400(以及400A和400B)通常被连接于工作电路，而调节器SCR“完全导通(full on)”以实现最大点火角。然后，各线圈与工作电路连接或脱开以提供所需电平的电流，而SCR的点火角可以改变，以在较高的转速下获得并维持所需的输出电压。
微机控制器1700对调节器1502和1506(如果采用了逆变器3100和逆变器干线发生器3300，也可以为它们)提供控制信号。下面将要讨论到，控制器1700响应于：来自过零检测器1512的信号；表示输入开关1520状态的信号；以及通过模拟开关组(MUX)1516和1518而有选择地施加给控制器1700的传感器信号。传感器信号最好包括：表示高直流干线1501A的信号(R伏特)；表示控制线圈1504两端电压电平的信号(C伏特)；表示来自电流传感器1514的输出电流的信号(ISEN)；表示来自温度传感器704(见图7)的温度的信号(I伏特)；以及表示电力逆变器3100之交流输出信号的电压平均值的信号(Vac)。
直流干线电压的标记(R伏特)和控制线圈电压的标记(C伏特)分别是由电压传感器1522和1524提供的，它们最好是具有表示测量电压的电压(在一合适的范围内)的信号。传感器1522和1524可以是任何能提供表示测量电压大小的信号(例如在合适范围内的电压)的装置。
直流输出电流的标记(ISEN)是由电流传感器1514提供的，它最好是具有表示***电流输出的电压的信号。电流传感器1514可以是任何能提供表示电流幅度的信号(例如在合适范围内的电压)的装置。在大电流场合下，利用能避免功率损耗的霍尔效应传感器是非常有利的。在小电流***中，可通过测量流过一小电阻(例如0.1欧姆)的电流所产生的电压，以产生电流标记。
输出电压信号3102的标记(Vac)是由传感器电路1528提供的。传感器电路1528可以是任何一种能产生与输出电压3102的平均值成正比的信号(例如在合适范围内的电压)的装置。例如，合适的传感器电路1528可以包括：连接于输出端L1和L2的单相二极管电桥；合适的低通滤波器电路；齐纳二极管；以及分压器。可以把输出端L1和L2提供的输出信号3102施加给电桥，以产生一个平均直流信号。该直流信号被滤波器和齐纳二极管滤波、平滑和限幅后施加给分压器以产生一个与平均输出电压3102成正比的信号。这个信号被施加于模拟转换开关(开关组)1516，以便有选择地提供给微机1102的引脚8，并且与参考斜坡作比较。
信号3102交流输出电流电平的标记(Iac)由电流传感器3110提供给模拟MUX1518。电流传感器3110可以是任何能提供表示电流的电压的装置。在通常的***中，Iac电压可以由流经一小电阻(例如0.1欧姆)R3(见图31)的电流产生。在大电流场合，利用霍尔效应传感器避免功率损耗是非常有利的。
控制线圈1504和某一个预定相(例如相A)绕线组400同时绕制在定子铁心302上。尽管实际上是和一绕组400一起绕制的，但控制线圈1502仍由调节器1506单独控制，并且无论与其一起绕制的绕组400的状态如何均可有效地连接于***。
控制线圈1504与调节器1506以及调节装置1508和1510共同工作，以稳定地为各电路提供电压(例如5V、15V)。调节器1506可以是任何合适的、具有合适功率额定值的稳压单相调节器，例如SCR整流器电桥。在转子的转速在一个很大范围内变化的场合中，稳压整流器优于非稳压电桥，它能调节感应电压的范围，并且能在整个工作范围内稳定地供给电压。与绕组400一样，线圈1504的各参数要选择成：能在例如空转速度之类最低的工作速度(转速)下产生足够大的电流以产生电压，这时调节器SCR处于“完全导通”状态。接着，改变SCR的点火角，以在较高的转速下维持所需的控制电压。当转子转速的变化范围足够小的时候，可以采用一个非稳压的整流器。
控制线圈1504还能提供一个可从中获得相的标记的信号。由于控制线圈1504实际上是和某一相的绕线组400一起绕制的，所以线圈1504与特定组相线圈同相。因此，在线圈1504内感应信号的过零点和与控制线圈1504一起绕制的组相线圈的过零点相一致。因此，相应于控制线圈电压，由过零检测器产生的过零标记可以被用来推导相应绕线组400、400A和400B的相对相位(由于实际配置是固定的，所以每一绕线组的各相应相线圈彼此同相)。
参见图15A，合适的过零检测器1512包括合适的比较器1550，该比较器的各输入端通过相应的电阻1552和1554而连接于控制线圈1504两端(在端子X1和X2上)。所述输入端最好由二极管D11、D12、D13和D14箝位，以防止输入端的电压超过比较器的供电电压。当输入端X1的电压超过输入端X2的电压时，比较器1550会产生一逻辑高输出，而当输入端X1的电压低于输入端X2的电压时，比较器1550会产生一逻辑低输出。因此，过零点是由比较器1550的输出信号内(ZEROX)的跃迁来表示的。对***不同元件的供给电压电平之间的跃迁而言，比较器1550最好是一个开路漏极(open drain)或开路集电极(open collector)器件；当产生低逻辑输出时，把输出有效地接地。当指示出高电平输出时，接地连接被断开，输出信号有效连接于具有所需逻辑高电平的供电源。
微机1700可对三相调节器1502产生合适的控制信号(SCR1-SCR12)以产生所需输出，并且对调节器1506产生控制信号(SCR13-SCR14)以保证给***的各元件提供一稳定的电源。此外，当***中包括逆变器3100时，控制器1700能对电力逆变器3100产生开关控制信号(LHRL、RHLL，以及在各实施例中的HIV)。当采用了逆变器干线发生器3300的时候，控制器1700还可以对它产生合适的开关控制信号(例如SCR15、SCR16、SCR17、SCR18)。
电力逆变器3100(在该较佳实施例中，实际上是一个变频逆变器)可在传统的输出口1526的端子L1和L2上产生输出信号3102，它具有一模拟所需交流信号(例如在美国是120v，60Hz；在欧洲是_v，50Hz)的波形(例如具有相同的RMS值)。简明地请参见图16A，通过产生极性相反的第一和第二脉冲1602和1604就可以模拟一个正弦波，从T1时刻第一脉冲的后沿到T2时刻第二脉冲的前沿之间有一个中间空载时间1606。信号的RMS值是空载时间1606的函数。控制与电压电平有关的空载时间，可提供一个基本上等于所需正弦波的RMS值的RMS值。
可以例如利用由预定数量脉冲叠加起来的组来形成输出信号波形3102，这样就可以更精密地形成所需正弦波。例如，参见图16B，可以这样来精密地模拟一正弦波，即，产生极性相反的第一和第二基础脉冲1610和1612，从T1时刻第一脉冲1610的后沿到T2时刻第二脉冲1612的前沿之间有一个中间空载时间1615；在脉冲1610上有效地叠加第三脉冲1614，其前沿在T3时刻，而后沿在T4时刻。在脉冲1612上也同样有效叠加第四脉冲1616。对脉冲宽度以及对与电压电平有关的空载时间进行控制，可提供近似等于所需正弦波的RMS值的RMS值。
由于交流信号是由电力逆变器3100合成产生的，所以它和发动机12的转速无关。因此，可通过调节电力逆变器3100就可以各种频率(例如在美国是60Hz，而在欧洲是50Hz)提供满功率。
利用变频逆变器在很多方面都是很有利的。通过改变输出频率作为负载电流耗用的函数以适应负载特别的瞬变需求，***10可以同比平时更大的装置一起工作。特别是，业已确定当启动一大型的电动机，例如空调机上的致冷压缩机时，所需的电流要远大于电动机启动后维持工作所需的电流。当电动机等负载引入的电流高于***额定输出时，施加于电力逆变器3100的直流干线电压趋向下降。业已确定的是，通过使交流输出信号的频率作为电压下降的函数(例如成正比)来下降，就可以让***10使通常需要一大型发电机的装置启动并维持工作状态。在所施加的信号上降低频率，就可以有效地降低已被驱动的电动机，例如压缩机的转速。如此便可以降低电动机的负载，因而减少启动电动机所需的电流。然后，可增高频率，把电动机的转速增大到设计的工作速度。例如，当电压下降到一预定电平(例如110伏特)之下时，频率降低，最好是让线性跟踪电压下降到大约30赫兹，50伏特。一旦电动机运转，引入电动机的电流会减小，直流干线电压升高，恢复正常的工作频率。例如，根据本发明的2千瓦发电机能启动13000BTU的空调并维持其运转，以前为满足启动负载，这样的空调需要4或5千瓦的发电机。被援引在此以作参考的申请号为08/306,120、申请日为1994年9月14日、题为轻型机组(LIGHT WEIGHT GENSET)的美国专利中，描述了一种把频率调节作为负载电流耗用的函数以适应负载的特殊瞬变需求的配置情况。
相反，由于可在不降低频率的情况下降低发动机12的速度，所以发动机12的速度可以作为输出耗用量的函数而变化。于是，使发动机的速度作为负载(直流或交流)的函数而变化可降低噪声并降低燃油消耗，这样不会对逆变器工作产生不利的影响。表示在输出口1526引入之信号的电压反馈信号Vac，可以像R伏特信号(表示直流干线电压)一样的方式被用作为提供给驱动器1714(图17)的信号脉冲宽度的控制参考。
从下文中结合图32、33和34所作的描述可以清楚看出，逆变干线发生***3300最好包括一套单独由一个或多个(例如4个)绕线组400A、400B组成的组和共同工作的三相整流器(例如稳压整流器电桥和/或非稳压整流器电桥)，它们对直流干线1501A或1501B上的电压不起作用，但是能建立单独的、基本独立的逆变器干线(3304，3306)。采用独立的绕线组400A、400B和共同工作的整流器建立一个基本独立的直流电压给逆变器3100供电，可便利于逆变器同时工作以及例如电焊机的工作。
例如，可采用一类似于控制器1100(图11)的控制器，它的传感器输入端可通过模拟开关1516和1518有选择地连接于微处理器1102的引脚P31。过零信号(ZEROX)可经过双向锁存器1120而施加于微机1102。数据总线1126上还可以包括附加锁存器，为模拟开关以及附加SCR有选择地提供控制信号。
也可以采用其它的微机控制器结构。例如，参见图17，另一种微机控制器1700包括：一合适的微机芯片1702；预定数量的、八位串行输入锁存并行输出寄存器(串行输入计数器)1704、1705、1706和1707，例如74HC595器件；一传统的七级计数器1708；一合适的陶瓷振荡器1710，它能向微机1702提供预定频率(例如8MHz)的时钟信号；以及类似于电阻性阶梯1104的电阻性阶梯1712。如果需要，电路1700还可以包括一合适的节流控制驱动器1714。
微机1702可以是一块传统的微机芯片，包括内部计数器、寄存器、随机存存取储器(RAM)以及只读存储器(ROM)。寄存器可以是可单独寻址的硬件寄存器或者是作为RAM内的存贮位置来配置。相反，微机RAM可作为单独可寻址的硬件寄存器来配置。较佳的是，微机芯片还包括能响应外部信号而产生中断命令的内部比较器。也可以采用能为微机芯片的中断端口提供输入的外部比较器。
微机芯片1702最好是能根据例如ROM内储存的程序来执行操作顺序。所述操作是利用芯片(或与芯片共同工作)的内部处理器、寄存器和比较器来实现的。
在有些微机芯片中，随机存取存储器的数量相对受到限制。这样的微机通常包括：预定数量的固定功能的处理机寄存器；以及多个单独的能作为RAM的可寻址寄存器。然而，在某些情况下，这些寄存器被分成几个只在相互排斥的基础上存取的额定的组(页面)。通常，由微机执行的每个程序只在寄存器某个特定的页面上工作。然而，当程序需要一个储存在寄存器不同页面上的数据值(变量)时，由于寄存器的各页面只能在相互排斥的基础上存取，所以必须执行页面改变处理。例如，当所需的值被放在包括于固定处理机寄存器(特别是堆栈)中的某一缓冲器内时，可执行页面改变处理以返回起始页，所述数据值从缓冲器(堆栈)传送到起始页的寄存器上(该传送过程被称作页面间的数据传送)。
一定的变量(这里称作通用变量)的存取范围是很宽的，因此当它们被存取时可按程序进入一新的页面。每个通用变量实际上均被赋予寄存器每一页面内的一专用寄存器。通常要涉及多个通用变量，并采用后进先出(LIFO)堆栈来执行数据传送。
例如，微机1702以Zialog Z86EO4芯片较为合适，它包括：一组固定功能的寄存器；至少一个定义了固定功能堆栈的处理器；以及16个每个均包含16个页面的寻址寄存器。然而，存储器的各页面只能在互相排斥的基础上来存取，因此要根据需要执行传统的页面改变处理。
在控制电路1700中，微机1702最好配置成包括两个内部比较器，它们把选定的各传感器电压(分别在微机引脚8和9上提供)与施加在引脚10上的一公共参考信号作比较。
所述公共参考信号最好是一个可控的、基本线性的(即使是阶梯状的)、大小为0到5伏特的斜坡电压，它是通过对电阻性阶梯1712(如控制电路1100中的阶梯1104)施加一增量计数而产生的。较合适的是，施加于阶梯1712的数字计数是由计数器1708响应于从微机1702(引脚4)来的一时钟信号而产生的。电阻性网络1712两端的电压被过滤并在微机1702的引脚10处供给。
为了便于用数量有限的微机比较器输入端来传感多个外部参数，传感器的输出端是通过模拟开关组1516和1518(图15)有选择地施加于比较器输入端的。传感到的参数被分成若干组，组的数量等于现有的微机输入端的数量，例如对本实施例而言，是微机1702的两个引脚8和9(图17)。模拟开关1516和1518在微机1702的控制下被有选择地驱动，对相关的微机输入端施加一组选定的参数。模拟切换开关芯片(例如8对1)可以被用来容纳大量的传感器输入端。在连续的测量周期内，开关组(MUX)1516和1518能把相关组中的每一个参数连续施加于微机输入端。在本实施例中，从传感器1522来的直流干线电压的标记(R伏特)以及从传感器1524来的控制线圈1504两端的电压的标记(C伏特)通过开关组1516被编成一组，并且被有选择地施加于微机引脚8。从传感器1514来的输出电流的标记ISEN和从传感器704来的***温度的标记(T伏特)(图7)被编成一组，并且通过开关组1518有选择地施加给微机引脚9。如果***包括逆变器3100，则表示逆变器3100上负载(平均电压)的信号Vac以及表示逆变器3100之输出电流的信号Iac可作为参数组的一部分分别施加给引脚8和9。
利用选定的传感参数标记与斜坡信号的比较，可以产生数字式的参数标记；在参考电压斜坡到达参数标记的那一点，一个平行于产生该斜坡的计数器1708之内容的累积计数(A-D)就表示该参数值。下文中将要解释，这个参数值的获取是通过启动一合适的中断程序来执行的。
微机1702与串行输入-并行输出寄存器1704-1707一起工作，对调节器1502和1506的SCR、模拟开关1516和1518、按钮开关1520、以及逆变器电路(如果采用的话)产生控制信号。微机1702的一个输出引脚(例如引脚13)可以被有效地当作一串行数据总线；所需的位模式被串行地提供到线路上并且被施加在所有输出寄存器的数据输入端上。串行数据时钟信号(SCLK)与串行数据同步地且有选择地施加给各输出引脚(例如15-17)。串行数据时钟信号只在相应(联接)于一选定的寄存器1704-1707)的输出引脚上提供，以便选择并将数据存入合适的寄存器。在微机1702的引脚12上提供了-后继控制信号(RCLK)，该信号被同时施加于每个寄存器1704-1706以将累积模式装入输出锁存器，进而把该位模式作为控制信号施加给指定的接收装置。每个串行计数器还能从微机1702接收一禁止信号。
例如，串行输入-并行输出寄存器1704和1705与微机1702一起工作，对三相调节器1502和单相调节器1506的各控制SCR产生控制信号SCR1-SCR14。一相应于SCR1-8所需状态的数据位模式被串行地提供在微机1702的引脚13上。串行时钟输入脉冲(SCLK)是在对应于串行寄存器1704的微机输出引脚(例如引脚18)上伴随产生的，以便将位模式移入寄存器1704。一旦寄存器1704获取了该串行位模式，在微机1702的引脚12上就产生锁存输出信号(RCLK)。锁存输出信号(RCLK)使每个寄存器1704-1706把储存在串行输入寄存器内的位模式装入装置的输出锁存器，进而把该位模式作为控制信号传送给相应的装置(在目前情况下是计数器1704和SCR1-8)。该锁存输出信号(RCLK)同时被施加给每一寄存器1704-1706。然而，只有计数器1704的输入移位寄存器会累积一些新的数据，而其它计数器的输入寄存器中的内容保持不变。
模拟过程是这样进行的，即：相对于计数器1705(利用了一个在微机引脚16上产生的串行时钟信号)进行的，以对SCR9-14产生控制信号；相对于计数器1706(利用了一个在微机引脚17上产生的串行时钟信号)进行的，以对输入开关1520提供激发信号(PB01-PB04)，并对模拟开关1516和1518提供控制信号(ANALOG1-ANALOG4)，以便选择所需的传感器输入端；以及，在采用逆变器的场合下，相对于计数器1707(利用了在微机引脚18上产生的串行时钟信号)进行，以给逆变器电路3100提供控制信号。
输入按钮开关1520(图15)是用来让操作者针对所希望的工作方式、所需的输出电压和输出电流对***进行输入操作。例如，在一个多模式焊接机的场合下，按钮开关1520可包括：一焊接方式按钮，它被依次按下以依次进行各种不同方式的焊接；一增量按钮，它可以根据选定的工作方式被按下以使电流或电压值增加到一个目标值；以及一减量按钮，它可以根据选定的工作方式被按下以使电流或电压值降低到一目标值。简言之，每个输入开关1520均连接于寄存器1706的一相应输出引脚(PB01-PB04)，且通常连接到按钮输入线(PBTNIN)而与微机1702(脚1，见图17)相联。微机1702可产生串行数据和伴随的时钟信号，从而在寄存器1706中产生一位模式，寄存器1706向某一个开关1520提供逻辑高信号。输入信号(PBTNIN)的状态是在微机1702的一个引脚上读取的。如果相应于逻辑高位的某一特定开关闭合，将对微机1702的引脚1提供高电平的输入信号PBTNIN。如果开关没有闭合，PBTNIN信号将是逻辑低。寄存器(PBNT)内相应于指定开关的位的状态可根据需要作适当调整。施加于寄存器1706的串行数据依次经每一输入开关1520按周期变化。
参见图18，较合适的是，微机1702的固定功能寄存器中包括：计时器模式寄存器1802、各别计时器、计时器零(T0)1804和计时器1(T1)1806；相应的预定标器(PRE0，PRE1)1808、1810，用以设定计时器的输出间隔；相应的寄存器1820、1822、1824，用以控制各装置I/O端口(P2M，P3M，P01M)的(输入输出)模式；一中断屏蔽寄存器(IMR)1826，用以允许或禁止各中断；一中断优先寄存器(IPR)1828，用以设定中断的相对优先级；一中断请求寄存器(IRQ)1830，用以读取并控制中断状态；一堆栈指针(SPL)1837，用以控制对固定功能堆栈的存取；一寄存器指针(RP)1834，用以判断寄存器的现时可存取页；以及一不同标志的寄存器1836。
下文中将要详细解释，微机1702可在RAM产生和/或保持若干变量。如前所述，根据微机1702所采用的微机芯片的型式，可对每一变量使用单独的硬件寄存器。如果寄存器被安排成各个分开的页，可以采用传统的通用变量以及页面改变技术。参见图19，各变量的例子包括：
                                     表1
变量 寄存器 内容
模拟-数字 1902 模拟-数字A-D转换计数，表示参考斜坡电压
R伏特 1904 直流干线电压平均值的标记
C伏特 1906 控制线圈1504所产生电压的标记
Vac 1907 在交流端子L1、L2上产生电压的标记
ISEN 1908 电流输出标记
T伏特 1909 来自温度传感器704的、表示***温度的标记
lac 1912 来自传感器3110的交流电流输出的标记
RPM 1912 表示转子周期某一瞬时相的计数；在计时器0每次中断(125微秒)时递增；在修正绕组点火相计数之后，于过零点上归零
POINT 1920 对微机比较器的特定输入的标记，即驱动模拟开关1516
SCR1-8 1922 2字节的SCR控制字，包含一个表示相应于每个相和控制线圈的各SCR之所希望状态的位模式。SCR的第一字节控制字SCR1-8；SCR的第二字节控制字SCR9-14
SCR9-14 1924
INVCTRL 1925 逆变器的控制字节；下半字节包含了相应于开关控制信号(LHRL，RHLL，HIV)的位，而上半字节包含了用于各逆变器绕组400A、400B的允许位
SCRLENSCRHEN 19261928 SCR允许字；分别用于SCR1-8和SCR9-14的允许寄存器。包含一个表示***中需工作的某一线圈400的模式
PHAZICNT 1930 相计数；表示相1、相2和相3绕组的相对点火相的计数。相计数1930-1934实际上是在低减计数器中设定以用来建立每一相的点火角，这是通过建立一个相应于该相过零点的计数并去掉一个相因素偏差而完成的。
PHAZ2CNT 1932
PHAZ2CNT 1934
CNTRLCT 1936 表示控制线圈1504的点火相的计数
R伏特1-R伏特8 1938 8个存贮单元的阵列，包含连续的干线电压、控制线圈电压以及交流输出电压的测量值，R伏特、C伏特和Vac阵列最好是交叉的，以便于相对寻址
C伏特1-C伏特8 1940
Vac-Vac8 1941
标志1 1942 处理标志寄存器
字节 1942的位6、7 同SCR控制字的串行输出以及逆变器控制字节联用，以对SCR和逆变器产生控制信号；判断哪一个字节(1922或1924或1925)是工作基础
第一循环 1942的位5 表示任何一个已经完成的初始局部循环，在过零点开始的转速计数表示转子循环的相
1/2循环 1942的位4 表示过零信号的记录，以判断负向过零点(180度)
I方式 1942的位3 表示电流工作方式的选择
V方式 1942的位2 表示电压工作方式的选择
INC 1942的位1 表示增量按钮已被按下
DEC 1942的位0 表示增量按钮已被按下
MODEREG 1943 表示***的工作方式
PBTN 1944 按钮寄存器，它的位表示按钮1520的状态
OLDPBTN 1946 按钮存储器，表示按钮先前的状态
PBTNCT 1948 按钮计数寄存器，表示按钮采样循环的计数
TPW 1950 节流脉冲宽度，表示所需节流脉冲宽度的计数
TPWCNT 1951 控制节流状态的计数
V目标 1952 所需干线输出电压的标记
I目标 1954 表示电流电平的标记
PHZFTR 1956 相偏差；从过零点减去相因素，以在调节器1502中建立SCR的点火角并且控制干线电压
CPHZFTR 1957 相偏差；从过零点减去相因素，以在调节器1506中建立SCR的点火角并且控制供给电压
输出移位REG 1958 在微机芯片1702的引角13上产生串行输出的寄存器
移位CNT 1960 表示REG1958移位位置的一个计数
交流CNT 1962 表示逆变器3100的交流输出信号3102的循环(瞬时相)的计数
T1 1964 表示基础开关脉冲的后沿(图16中的T1)的计数
T2 1966 表示逆变器3100之输出频率半周期的计数
T3 1968 表示HIV阶跃前沿的计数
T4 1970 表示HIV阶跃后沿的计数
  在所述的较佳实施例中，微机1702被断续地驱动；根据预定产生各种中断信号以完成预定功能。例如，在所述较佳实施例中，会产生下列表2中所列出的诸中断：
                               表2
    中断     触发     效果
    IRQ0 插脚10处的基准斜坡电压超过了在微机插脚8处施加的传感器电压 更新由第一组模拟开关1518提供到插脚8的传感器输出电压测量值(R伏特或C伏特)
    IRQ2 插脚10处的基准斜坡电压超过了在微机插脚9处施加的传感器电压 更新由第二组模拟开关1518提供到插脚8的传感器输出电压测量值(ISEN或T伏特)
    IRQ4 计时器0暂停(例如，每130微秒) 有选择地产生SCR控制信号；更新诸SCR的点火角，更新逆变器开关控制信号
    IRQ5 计时器1暂停(例如，每8.2毫秒) 如果是电流模式：调节诸SCR的点火角以改变电压以保持恒定的电流值。如果是电压模式：改变工作电路中的绕线组400的数量，以改变电流以保持恒定的电压值。更新用户输入；节流控制
  除了根据各种中断而起动的各种程序之外，还可以采用各种子程序。在采用硬件寄存器的情况中，子程序的使用是极有利的，以促进页面更改(pagechanging)。在表3中描述了示范性子程序。
                                表3
    名称     步骤命名     功能
逆变器更新 2340 更新逆变器开关控制信号LHRL、RHLL、HIV的状态
    过零     2400 过零(0)检测器：检测过零，确定RPM和设定用来设定点火角的相角
    节流     2900 根据RPM和干线电压选定节
流脉冲宽度
    按钮     2800 更新按钮输入开关1520上的状态计数以确定模式并选定电压和电流的参数
    功率输出     2700 当处于电压模式时，根据干线电压更新相应相位因数(点火角)，当处于电流模式时，根据电流输出更新SCR允许字
    串行输出     2500 根据SCR控制寄存器的数据内容，产生一串行输出
微机1702最好工作在一连续主回路(简单的竞争跟踪(race track))程序中，用来产生斜坡基准电压。其它的功能是由表2中所列的中断来驱动。
现请参阅图20，当首先将电源供至微机1702时，各种计时器、寄存器、端口和指定变量(例如，节流脉冲宽度、具有最小值和最大值的节流脉冲，第一循环标志、逆变器切换时间T1、T2、T3、T4)都被初始化(步骤2002)。在初始化之后，微机1702执行一连续的主回路，以产生所述用来产生(develop)被测外部参数(例如，干线电压。输出电流等)标记的斜坡基准电压，并递增寄存器1920内的POINT以循环穿过各感测参数(穿过模拟MUXs1516，1518的地址)，并在逐次循环中将每一参数施加于微机1702。
正如前文已指出的，所述斜坡差动电压是通过在计数器1708内产生一计数，并将该计数施加于电阻阶梯1712而产生的。这样，产生了一个在0至5伏特范围内变化的可控斜坡电压并将该电压施加在微机1702的引脚10上。将同量的模一数转换计数A-D保存在寄存器1902内。更具体地说，递增寄存器1902内的所述A-D计数，并将在微机1702引脚4上产生的时钟信号传送到计数器1708(步骤2004)。所述A-D计数最好从0滚动至256，然后再滚改到0。(计数器1708亦作同样滚改)。每次递增所述A-D计数时，对所述计数进行测试以确定是否已经发生滚改现象(步骤2006)。假定未发生滚改现象，则再次递增所述A-D计数，并且将所产生的另一时钟信号传送至计数器1708(步骤2004)。当发生滚改现象(表示一个新的感测循环)时，修改寄存器1826(图18)内的中断屏蔽(IMR)内容，以重新允许中断IRQ0和IRQ2(传感器比较中断)(步骤2008)。正如将在下文中进行说明的那样，只有在每次斜坡循环中才允许发生所述传感器电压中断，以避免出现乱真读数。
正如前文中已指出的，将一指示待驱动模拟开关的指针保存在寄存器1920内作为通用变量POINT。实际上是使用单个指针在每一组开关(MUX)内进行相对寻址；点寄存器的内容被用来导出(derive)位模式，所述位模式提供给串行寄存器1706并对开关组1516和1518呈现为控制信号(ANALOG1-ANALOG4；图17)位于一组内的各传感器都依次与微机1702相联接。因此，递增模拟通道指针POINT(步骤2008)。
正如前文中已指出的，对从第一组参数中选择出来的诸参数(例如，干线电压R伏特、控制线圈电压C伏特、或者交流输出电压Vac)的测量是根据每一IRQ0中断而进行的。同样，对从第二组参数中选择出来的诸参数(例如，直流输出电流ISEN、温度T伏特或交流电流lac)的测量是根据所述IRQ2中断而进行的。当微机1702插却10上的基准斜坡(reference ramp)最初超过在所述基准斜坡循环过程中引脚8上的所选第一组参数标记时，产生所述IRQ0中断。同样，当所述基准斜坡最初超过引脚9上的所选第二组参数标记时，产生所述IRQ2中断。
现请参阅图21和图19，IRQ0程序2100是根据所述IRQ0中断的发生而执行的。由于所述中断是发生在所述斜坡电压最初超过所选感测电压时，因此，寄存器1902内的所述A-D计数字读数表示所述感测参数(例如，干线电压或线圈电压)的取样值。但是，为了避免乱真读数的不良效果，诸参数最好是预定数量取样值例如八(8)个取样值的平均值。
更具体地说，寄存器(1938，1940和1941)的各阵列是为每一个待均化的参数、最好是组内每一感测参数而建立的，例如，干线电压(R伏特)，控制线圈电压(C伏特)和交流电压(Vac)。每一阵列最好包括一与每一预定数量的取样值相对应的寄存器。具体阵列是在所述程序被模拟通道指示寄存器1920的内容POINT识别时运行的，(最好是某一位的状态，例如，寄存器的0位)。最好阵列1938和1940的各寄存器交叉配置，其中保存了平均值的诸寄存器(如1904或1906)编以连续的地址，以方便利用寄存器1920的POINT内容(例如，指定寄存器的地址是相应寄存器的下地址加上POINT的位值0，1)进行相对寻址。
所述平均值的确定最好是首先将模-数寄存器的内容推入指定阵列(1938，1940和1941)内，即将所述阵列内下一寄存器的内容装入所述阵列内的每一寄存器中，再将所述模拟-数字寄存器的内容装入所述阵列内的顶部寄存器中(步骤2102)。将指定阵列内每一寄存器的内容相加，并将该和数除以预定数(例如，8)(步骤2104)。然后，将所得运行平均值装入由寄存器(1920)的POINT内容所指定的寄存器(例如，寄存器1904，1906或1907)中(步骤2106)。然后，将与IMR1826内IRQ0相对应的屏蔽位设定成在斜坡循环的其余步骤禁止IRQ0(步骤2108)并返回主程序(步骤2110)。
IRQ2程序除了产生与微机引脚9上提供的第二组输入参数有关的数据之外，例如输入电流ISEN和温度TSEN，其它都与所述IRQ1程序相似。如果需要，可以对一序列取样值进行求均处理。但是，在所述的较佳实施例中，所述求均处理是预先决定的(foregone)。其中保存了电流值和温度值的寄存器(例如1908或1909)最好编有连续的地址，以方便利用寄存器1920的POINT内容进行相对寻址。更具体地说，请参阅图22，由于所述中断是发生在斜坡电压最初超过所选感测电压的时候，因此，寄存器1902内的A-D计数表示了感测参数(例如，输入电流ISEN和温度TSEN)的取样值。因此，将模-数寄存器1902的内容装入由寄存器1920的POINT内容所指定的寄存器(例如1908或1909)中(步骤2202)。然后，将与IMR1826内的IRQ2相对应的屏蔽位设定成在斜坡循环的其余步骤(步骤2204)禁止IRQ2，并返回至主程序(步骤2206)。
正如前文中已指出的，传送至调节器1502和1506(以及用于逆变器3100的开关控制信号)各SCR的控制信号是以串行数据流产生的，并由适当的串行输出寄存器1704和1705(和1707)所捕获，所述寄存器能将控制信号提供给SCR(和逆变器3100)。诸SCR的状态是根据所述循环(转子旋转)的瞬时相而进行控制的，并取决于所述***是处于电流模式工作还是处于电压模式工作、***输出信号电流和/或电压是否与它们各自的目标值(寄存器1954的电流目标值和寄存器1952的电压目标值)不相一致。在电流模式工作状态中，激活或去激活与诸线圈相对应的诸SCR，以提供所需大小的电流。在电压模式工作状态中，改变诸SCR的点火角以控制电压输出。
逆变器3100(LHRL、RHLL、HIV)的开关控制信号和相应逆变器绕线组400A、400B的允许信号也都以串行数据流的形式产生，并由适当的串行输入并行输出寄存器1707所捕获，所述寄存器能将诸控制信号提供给逆变器3100。开关控制信号的状态是根据用来表示所述AC循环的瞬时相的ACCNT计数而进行控制的。最好控制信号在所述循环内的诸预定点上接通和断开，这些点由计数T1、T2、T3和T4表示，正如将在下文中作更为具体地描述的那样。
根据计时器的零中断，最好以130微秒的时间间隔，对SCR控制字寄存器1916和1918内所反映的SCR的所需状态(以及寄存器1925的下半字节内所反映的逆变器开关控制信号的所需状态)进行更新，并将信号传送到定期刷新的SCR。
请参阅图23，计时器零中断程序2300是根据计时器零定期暂停，例如每隔130微秒执行一次。正如前文已指出的，将表示转子循环相的RPM计数保存在寄存器1912内，当定子绕组的各相应该导通时，将表示循环中诸相对点的计数保存在寄存器1930、1932和1934内。依序检查寄存器1930、1932和1934每个寄存器内的点火相计数(步骤2302、2308、2314)，以确定是否已经达到所述相的点火角，即，所述计数是否已经为零。如果已经达到所述相的点火角，则接通与诸SCR相对应、并与诸特定相(例如，SCR1、4、7和10的相1；SCR2、5、8和11的相2；SCR3、6、9和12的相3)有关的SCR控制寄存器1922和1944的位(步骤2304、2310和2316)。然后，用SCR允许操作寄存器1926和1928的相应位屏蔽SCR控制寄存器1922和1924的更新内容(例如用相应位执行逻辑“与”功能)，并且将所述结果写回SCR控制寄存器1922和1924(步骤2306、2312和2318)。该结果是：只有与已经到达其点火角的诸SCR相对应并与那些行将接入所述工作***内的诸绕组有关的SCR控制寄存器1922和1924内的位是逻辑1。
在已经对所有三相彻底更新了控制寄存器1922和1924的状态之后，对与诸SCR相对应的、与控制绕组1504有关的诸位的状态，即与SCR13和14相对应的诸位的状态进行更新。更具体地说，检查控制计数寄存器1936的内容以确定它是否为负状态，该负状态表示了所述半个循环的负状态(步骤2320)。如果所述控制计数是负的，则接通与SCR13相对应的SCR控制寄存器1924内的位，并断开与SCR14相对应的SCR控制寄存器1924内的位(步骤2322)。如果寄存器1936内的控制计数不是负的，则检查所述控制计数以确定它是否等于零(步骤2324)，如果为零，则与SCR14相对应的SCR控制寄存器1924内的位置位，并断开与SCR14相对应的位(步骤2326)。
在根据SCR13和14的所需状态对SCR控制寄存器1924进行了更新之后，SCR控制寄存器1922和1924容纳的位模式对应于调节器1502和1506内的各个SCR的所需状态。
然后，执行逆变器更新子程序2340以更新逆变器控制寄存器1925的内容。请参阅图23A和16B，递增寄存器1962内的交流循环计数ACCNT(步骤2342)，然后对相应于图16B中T1、T2、T3和T4的各计数进行测试，由此对相应于切换信号LHRL、RHLL和HIV的寄存器1925内的诸位进行置位。如果ACCNT等于T1(与基本脉冲的后沿相对应)(步骤2344)，则清除寄存器1925的下半字节(LHRL、RHLL和HIV都断开)(步骤2346)，并执行返回命令(步骤2348)。如果AC CNT等于T2(与半个循环点相对应)(步骤2350)，则对相应于诸开关控制信号LHRL和RHLL的诸位进行补码，并清除所述AC CNT计数(步骤2352)，随后执行返回命令(步骤2348)。如果AC CNT等于T3(与所述升压脉冲(boost pulse)的前沿相对应)(步骤2354)，则将与HIV信号相对应的寄存器1925内的位置1(步骤2356)，并执行返回命令(步骤2348)。如果AC CNT等于T4(与所述升压脉冲的后沿相对应)(步骤2358)，则将与HIV相对应的位复位至0(步骤2360)，并执行返回命令(步骤2348)。如果AC CNT不等于计数T1、T2、T3或T4中的任何一个，则执行返回命令(步骤2348)，而不改变任何一个开关控制信号的状态。
然后，适当更新各相的计数。正如前文已指出的，由过零检测器1512提供给微机晶片1702引脚2的所述ZEROX信号，根据控制绕组1504所产生的信号的极性改变逻辑电平。由于控制绕组1504实际上与绕线组400中的一个相(例如，相3)绕在一起，因此，绕组1504与该相的绕线组同相(由于具体配置是固定的，因此每一组绕组的各相应相绕组都彼此同相)。因此，可以利用由过零检测器12产生的过零标志(ZEROX状态的转换)来导出诸绕线组400以及控制绕组1504的各绕组的相对相位。因此，对微机晶片1702引脚2的ZEROX输入状态进行取样，以确定是否已经发生过零现象(步骤2327)，以将各相计数复位和更新成适当值。
但是，各相计数最好在循环开始时再进行一次初始化。因此，为实现此目的，所述***必须能区别在180度处发生的过零现象和在360度(标志寄存检测器1942的位5)处发生的过零现象。当检测到过零现象时，对1/2循环标志进行测试以确定所述过零是否是例如负向状态。当ZEROX是逻辑低电平并且所述1/2循环标志是逻辑1时，则指示出负向的过零(360度)。如果已经发生一种负向过零现象，则执行过零子程序2400(步骤2330)，以便对容纳在寄存器1930-1934内每一相的点火角计数和容纳在寄存器1936内的控制绕组1504的点火角计数进行再次初始化和更新，并对寄存器1912内的RPM计数进行初始化。下面将结合图24对过零子程序2400进行具体描述。如果没有检测出任何过零现象，或者1/2循环位显示出各种错误的过零，则将ZEROX值装入所述1/2循环标志内(步骤2331)。递增寄存器1912内的所述RPM计数，并递减寄存器1930-1936内的点火相计数和寄存器1951内的节流控制计数(步骤2332)，以反映转子循环相内的进展状况。
然后，调用串行输出程序2500，以将SCR控制寄存器1924和1924的更新内容输出到串行输入并行输出寄存器1704和1705内(步骤2334)。然后执行返回命令(步骤2336)。
正如前文中已指出的，在每一次循环的最后执行过零子程序2400，对寄存器1930-1936内的每一绕组的点火角计数进行再次初始化并更新，并复位寄存器1912内的RPM计数。现请参阅图24，当首先调用过零子程序2400时，进行检查以保证RPM计数在循环开始时起动，从而能准确地反映出转子循环相。具体地说，是对所述第一循环标志(寄存器1942的位6)进行检查(步骤2402)。在启动过程中，将所述第一循环标志初始化为零(步骤2002)，并且只有在过零初始化之后才被置为1。因此，如果所述第一循环标志不为零，所述***至少已经进行了一次完整的循环，并且寄存器1912内的所述RPM计数代表了转子循环的周期。
假定所述第一循环标志不为零，根据更新的RPM(循环)数据重新计算寄存器1930-1936内的各点火相计数。最好是将所述RPM计数装入寄存器1934内作为相3计数(表示360度)，并且也装入寄存器1936内作为CNTRLCNT(步骤2404)。然后，将相3计数除以3，并将所得结果存储为相1计数(表示120度)(步骤2406)。然后，将寄存器1930内的相1计数的内容乘以2，并将所得结果(表示240度)存储在寄器1932内作为相2计数(步骤2408)。这样，将反映每一绕组相和控制绕组1504内所期望的过零情况的各计数都建立在相计数器1930-1936内。
然后，调节各计数以反映所需的点火角(步骤2410)。更具体地说，将用来表示为获得所需相绕组点火角所必需的过零差值的相位因数PHZFTR容纳在寄存器1956中，并从寄存器1930-1934内的每一点火相计数中减去该相位因数。同样，将用来表示为获得所需控制点火角所必需的过零差值的相位因数CPHZFTR容纳在寄存器1957中，并从寄存器1936内的每一点火相计数中减去该因数。
在将更新的点火角建立在寄存器1930-1936内之后，清除寄存器1912内的RPM计数以便为跟踪转子相和通过下一循环作准备，然后把所述第一循环标志置位(步骤2412)，再执行返回命令(步骤2414)。
当最初调用过零子程序时，如果所述第一循环标志为零(步骤2402)，即表示一个初始的、可能不完全的循环，可以跳过所述RPM和相计数更新的步骤(步骤2404-2410)；然后清除寄存器1912内的RPM计数，并把所述第一循环标志置位(步骤2412)以便为跟踪转子相通过下一循环作准备，然后执行返回命令(步骤2414)。
如上所述，微机1702与串行输入并行输出寄存器1704-1707协同工作，从而给调节器1502和1506的诸SCR、模拟开关1516和1518以及按钮输入开关1520(如果采用，以及一逆变器电路)产生控制信号。将一所需位模式串行地设置在微机1702的其中一个输出引脚(例如引脚13)上，并提供在所有输出寄存器的数据输入端上。与所述串行数据同步的串行数据时钟信号(SCLK)，仅仅在与相应于所述目的设备的特定寄存器1704-1707相对应(相联接)的输出引脚(例如，引脚15-17中的一个引脚)上提供。因此，所述数据仅仅装入有关的寄存器内。将一后继控制信号(RCLK)提供在微机1702的引脚12上并同时作用于每一寄存器1704-1706，以将累积的模式装入一输出锁存器内，由此将所述位模式作为控制信号作用于指定的信息接收器。
串行输出程序2500用来将SCR控制寄存器1922和1924的更新内容周期性地传送到串行输入并行输出寄存器1704和1705(步骤2334)，在这里，每130微秒响应一次IMER0的中断。更具体地说，请参阅图25，首先是将SCR控制寄存器1922的内容装入输出移位寄存器1958，对应于SCR1-8的所需状态，并将所述字节(寄存器1942的位7)置0，以指示控制字的第一字节的工作状态(步骤2502)的工作状态。
通常容纳在一固定功能标志寄存器1836内的处理器1702的进位标志(图18)提供了输出寄存器1958的内容是否移位使1进位的标记，即，移出所述寄存器的最低有效位的位是1。首先清除所述进位标志(步骤2504)。然后将输出移位寄存器1958的内容向右移，从而使输出移位寄存器1958的最低有效位被反映在所述进位标记的状态内(步骤2506)。
用来表示移出所述输出移位寄存器的位数的计数保存在移位计数寄存器1960内。在执行了所述右移操作之后，递增所述移位计数寄存器1960(步骤2508)。
然后测试所述进位标志以确定其状态(步骤2510)，并由此把引脚13上的所述串行(SER)输出的值置位。如果所述进位标志是1，则将引脚13上的所述SER信号置为高(步骤2512)。如果所述进位标志是0，相反将SER置为低(步骤2514)。
在将所述串行数据的适当值建立在引脚13上之后，产生了传送到寄存器1704、1705或1707中任一适当寄存器的S时钟信号。更具体地说，是检查BYTE(字节)(寄存器1942的位6、7)(步骤2516A、2516B、2516C)。如果用来表示SCR控制寄存器1922(与SCR1-8相对应)的所述字节是0，则将与相应寄存器的S时钟输入相对应的输出引脚，例如引脚5脉冲成高，然后再脉冲成低，以使所述数据位移位进入寄存器1704内(步骤2518)。同样，如果BYTE是1，即表示SCR控制寄存器1924与SCR9-14相对应，则使与寄存器1705的S时钟输入相对应的微机1702的引脚，例如引脚16产生脉冲(步骤2520)。同样，如果指示逆变器控制寄存器1925的BYTE是2，则使与寄存器1707的S时钟输入相对应的微机1702的引脚，例如引脚18产生脉冲(步骤2521)。
对输出移位寄存器1958内的每一位重复这一过程。更具体地说，每输出一位，寄存器1960内的移位计数就递增一次。在每一时钟输出之后，对所述移位计数进行检查，以确定是否已输出了所有的位(步骤2522)。如果还未输出所有的位，则重复所述移位处理(步骤2506-2522)。
一旦将输出寄存器内的所有位都输出之后，随后可以确定是否已经输出SCR控制寄存器1922和1924以及逆变器控制寄存器1925。更具体地说，是对寄存器1942内的BYTE进行检查，以确定它是否为0，即，是否刚刚输出与SCR1-8有关的寄存器1922(步骤2524)。如果等于0，则用表示SCR9-14的所需状态的SCR控制寄存器1924的内容装入输出移位寄存器1958，并将BYTE置为1，清除寄存器1960内的移位计数(步骤2526)，然后重复所述输出处理(步骤2504-2526)。如果BYTE不等于0，则对它进行检查以确定它是否等于1，即，是否刚刚输出与SCR9-14有关的寄存器1924(步骤2528)。如果等于1，用表示切换信号LHRL、RHLL和HIV的所需状态以及组允许信号SCR15-SCR18的逆变器控制寄存器1925的内容装入输出移位寄存器1958，将BYTE置为2，并清除寄存器1960内的移位计数(步骤2530)，然后再重复所述输出处理(步骤2504-2526)。
如果BYTE不等于1，则对它进行检查，以确定它是否为2，即，是否已经输出SCR控制寄存器和逆变器控制寄存器(步骤2532)。如果等于2，在微机1702引脚12上输出一捕获信号(RCLK)，以将串行输入寄存器内的累加数据字节传送到寄存器1704和1705的输出锁存器(步骤2534)。
为了促进燃料经济和降低噪声，可以根据载荷合理地进行自动节流控制；将转子RPM适当保存在对负载提供所需干线电压所必需的最小值。这可以通过使用一与发动机12的节流阀和驱动电路1714(图17)协同工作的电磁调节器来完成。下面将结合图30A和30B对一种适当的调节器进行描述。
通常，在微机1702的引脚3(例如端口p2，位6)上将一脉冲宽度调制信号提供给驱动器1714。现请参阅图17，当引脚3上的信号是高电平时，驱动器1714内的晶体管Q11导通，从而启动所述电磁调节器。微机1702引脚3上的信号反映了寄存器1951内节流控制计数TPWCNT的状态。寄存器1951内的TPWCT从寄存器1950内的所需节流脉冲宽度TPW递减计数至0，即，将来自寄存器1950的TPW周期性地载入寄存器1951内(例如，与调用在计时器1中断程序2600内的节流控制子程序2900相关联)，并且，正如前文已指出的，在计时器0中断程序运行期间递减(图23中的步骤2332)。
因此，在已经输出了逆变器控制寄存器1925之后，刷新所述节流控制信号。检查所述节流控制计数，以确定该计数是否已经递减计数至0(步骤2536)。如果TPWCNT不等于0，在微机1702的引脚3上(例如，端口p2，位6)提供一高电平信号(步骤2538)。相反，如果TPWCNT为0，在微机1702的引脚3上提供一低电平信号(步骤2540)。它将一直保存为0，直到在下一次执行计时器1中断程序2600的过程中利用节流控制子程序2900将TPW再次载入寄存器1951内为止。在所述节流控制信号已经被刷新之后，执行返回命令(步骤2542)。
相位因数、工作参数(用户输入信息)，以及节流设定值的更新也都是周期性进行的。可以采用计时器1中断程序2600来实现这些功能。现请参阅图26，计时器1中断程序2600是根据超出计时器1806的时间，例如每8.2毫秒进行一次初始化。调用功率输出子程序2700(步骤2602)以进行以下调整：根据输出电流与一所需目标值之间的差值适当调整工作电路中的绕线组400的组数；根据干线电压R伏特与一所需目标值之间的差值适当调整SCR调节器1502的点火角；根据控制线圈电压C伏特与一所需目标值之间的差值适当调整调节器1504内SCR的点火角；并且/或根据AC输出电流lac与一所需目标值之间的差值适当调整工作电路中绕线组400A、400B的组数。下面将结合图27，对功率输出子程序2700进行更具体的描述。
于是，根据用户输入信息的变化，更新工作参数；调用按钮子程序2800(步骤2604)，通过按钮输入开关1520捕获用户输入，确定和存储所需工作模式的标记(标志寄存器1942内的Op0，1)，并设定电压(寄存器1952的目标电压)和电流(寄存器1954的目标电流)的目标值。下面将结合图28，对按钮程序2800进行更具体的描述。
然后，调用节流子程序2900，根据转子RPM和干线电压来调整节流脉冲宽度。下面将结合图29，对节流子程序2900进行更具体的描述。
然后，根据所指定的工作模式，将各参数置为预定值。例如，一种多模式焊接机可以下面三种不同模式之一工作：ARC(粘附)；金属惰性气体(MIG)(导线进给)和钨惰性气体(TIG)。电弧焊接要求电流与电压的比值是反斜率的，而MIG焊接要求恒定的电压和可变的电流，TIG焊接则要求可变的电流和可变的电压。
所需工作模式是用户藉按钮1520输入的，并且反映在电流模式标志和电压模式标志(FLAG1寄存器1942位0，1)上，以及寄存器1946的OLDPBTN的位0和1上。例如，可以由分别为11、01和10的电流标志和电压标志(I，V)设定值来指定ARC、TIG和MIG作业。在最后阅读循环之前的模式被反映在寄存器1943内呈MODEREG。
因此，比照MODEREG的位0和1，对OLDPBNT的位0和1进行测试，以确定所需模式是否有变化(步骤2608)。如果检测到模式有变化，将寄存器1946内的OLDPBNT输入寄存器1943作为内MODERED(步骤2610)，然后，比照与ARC(例如1，1)、TIG(例如0，1)和MIG(例如1，0)相对应的诸值进行校核(步骤2612、2614和2616)，并将寄存器1952和1954内的电流目标值和电压目标值置为如表4所列的初始值(步骤2618)。
                                表4
焊接模式 电流模式 电压模式     电流目标值(安培)     电压目标值(伏特)
    初始值     工作范围     初始值     工作范围
    Arc(1，1)     1     1     10     10-300     75     22-25
    TIG(01)     0     1     10     10-300     30     15-30
    MIG(10)     1     0     300     300     25     22-25
当输入一新的工作模式时，将寄存器1952和1954内的电压目标值和电流目标值预置为例如表4所示的那些预定值。然后，通过按动递增和递减按钮来调节诸目标值。在工作过程中，电流目标值和电压目标值可以在表4所示的那些相当大的范围内变化。
如果没有发生模式变化，则确定：对电压或电流目标值的调整是否已经被显示出来，即，是否已经意外地按动了递增按钮或递减按钮(步骤2620、2622、2624、2626)，并用一例如与10安培或10伏特相对应的预定单位量来递增或递减寄存器1952和1954内的电压目标值和/或电流目标值(步骤2628、2630、2632、2634)。更具体地说，对电压模式的状态、递减和递增标志进行测试(步骤2620、2622)，并对寄存器1952内的电压目标值进行调整(步骤2628、2630)。然后，对电流模式的状态、递减和递增标志进行测试(步骤2624、2626)，并对寄存器1954内的电压目标值进行调整(步骤2632、2634)。
如果只有一种或另一种电压和电流控制模式是有效的，则按动递增或递减按钮可以分别调节电压或电流目标值。但是，如果电压和电流控制模式都是有效的话，如处于ARC焊接模式时，按动递增或递减按钮可以对电压或电流目标值都能进行调节。
有可能会发生同时按动模式按钮和其中一个递增或递减按钮的情况。当发生这种情况时，首先是对模式变化进行服务，并在下一次循环中对目标参数的变化进行服务。由于两次循环之间的周期与人的反应时间相比是非常短的(例如8.2毫秒)，基本上不会有错过按动递增按钮或递减按钮的危险。
然后进行安全检查，以保证所述设备没有过热或处于过电流状态；将测定温度的标记与最大允许工作温度的标记进行比较(将一预定值适当***所述程序)(步骤2636)，并将测定AC输出电流(lac，寄存器1910)的标记与最大允许AC电流的标记进行比较(步骤2637)。如果所述温度或AC电流已经超过最大值，则清除SCR允许寄存器(enable register)1926和1928，从而能有效中止工作(步骤2638)，并执行返回命令(步骤2640)。
正如前文已指出的，将期望过零反映在每个绕组相(和控制绕组1504)中的各计数被建立在点火相计数器1930-1936中，并通过减去所述相位因数被调节成反映所需点火角(步骤2408)，所述相位因数表示获得所需点火角所必需的过零差值，它被存在寄存器1956中。周期性地重新计算寄存器1956内的这种差值PHAZFTR，例如，在计时器1中断程序2600运行期间每8.2毫秒调用一次功率输出子程序2700。
现请参阅图27，当调用功率输出程序2700(图26中的步骤2602)时，对标志1寄存器1942内的电流模式标志(电流模式)进行检查，以确定所述设备的所需工作模式(步骤2702)。例如，所述***可以工作于电流保持恒定的电流模式和/或输入电压保持恒定的电压模式；例如，在焊接机中，可以根据所需焊接作业的具体类型来选择所述电流模式或电压模式。
正如前文已指出的，如果选择了电流模式，对所述***内绕线组的组数进行凋整以保持所需电流电平。更具本地说，将保存在寄存器1908内的电流电平标记(ISEN)与寄存器1954内的电流目标(1目标)相比较(步骤2704和2706)。根据用户的按钮1520输入，建立所需电流目标值，如前文结合图26所描述的那样。如果检测的电流值小于目标电流，则增加所述工作电路内绕线组400的组数(步骤2708)；将SCR允许寄存器1926和1928内预定数量的附加位，例如，至少一位附加位，从0触发到1，以对那些SCR产生输出信号(计时器零中断程序2300的步骤2306、2312和2318)。相反，如果检测到的电流值ISEN大于所需电流目标值，则减少工作电路内绕线组400的组数；并将SCR允许寄存器1926和1928内预定数量的位从1触发到0，以禁止输出信号传送至相应的SCR(步骤2710)。触发的预定数量的位可以是1、2、3(一绕组的所有三相)，或者是3的倍数。如果需要，在步骤2708和2710中触发的SCR允许寄存器1926和1928内的特定位可以根据预定算法进行选择，以保证没有哪一组绕组比其它绕组用得明显地更多或更少，并保证能均匀地分散产生在定子内的热量，并且/或控制噪声。在适当调整了SCR允许寄存器1926和1928的内容之后，或者如果检测的DC电流值ISEN等于所需的电流目标值，适当调整寄存器1956内的点火角PHZFTR。进行检查(步骤2712)以确定是否已经选择了电压工作模式。如果已选择了电压模式，根据电压电平与一预定所需值之间的偏差值改变相应相的点火角。更具体地说，将寄存器1904内的测定干线电压(R伏特)与一目标电压进行比较。并调整寄存器1952内的目标电压(步骤2714、2716)以及寄存器1956内的相位因数计数。如果已确定干线电压的测定值(R伏特)大于所需的电压电平(目标电压)(步骤2714)，则用一预定单位量(例如，与10度相对应的单位量)来递减寄存器1956内的点火角计数标志以减小点火角(步骤2718)。相反，如果已确定干线电压(R伏特)小于所需目标电压(步骤2716)，则递增寄存器1956内的相位因数计数，以增大所述点火角并由此增大电压(步骤2720)。如果需要，这种递增调整的幅度可以随例如在1至10度范围内的RPM而改变。
在已经对调节器1502的SCR的相位因数进行了调节之后，即已经确定干线电压等于所需电压，并且不需要对点火角进行调节时，根据所述控制电压与一预定理想值之间的偏差值，对寄存器1957内单相调节器1506的点火角CPHZFTR讲行调整。更具体地说，将寄存器1906内测定的控制电压(C伏特)与一例如20伏特的预定目标电压作比较(步骤2722，2724)，并调整寄存器1957内的相位因数计数。如果确定控制电压的测定值(C伏特)大于所需电压电平(例如20伏特)(步骤2722)，用一预定单位量(例如，与10度相对应的单位量)来递减表示寄存器1957内点火角的计数，以减小所述点火角(步骤2726)。相反，如果已确定所述控制电压(C伏特)小于例如20伏特的所需电压(步骤2724)，则递增寄存器1957内的相位因数计数，以增大点火角并由此增大电压(步骤2728)。如果需要，这种递增调整的幅度可以根据例如在1至10度范围内的RPM而改变。
在已经对控制绕组的相位因数进行了调节之后，即已经确定干线电压等于所需电压并且不需要对点火角进行调节时，对逆变器***进行调节以保持所需的AC电流电平。更具体地说，将保存在寄存器1910内的AC电流电平标记(lac)与一预定所需AC电流值ltac作比较(将一预定值适当***所述程序中)(步骤2730，2732)。如果标记电流值小于目标电流值ltac，则增加工作电路中绕线组400A、400B的组数(步骤2734)；并将寄存器1925上半字节预定数量的至少一个附加位从0触发到1，(最好是对应于协同工作对绕组400A、400B的成对位)，以允许调节器工作。相反，若标志电流值Iac大于所需值Iac(步骤2732)，就减少工作电路中绕线组400A、400B的组数(步骤2736)；并将逆变器控制寄存器1925中预定数量的位由1触发到0，禁止调节器工作。所触发的位的预定数量可以是1、2、3(一绕线组的所有三相)或3的倍数。如果需要，在步骤2734和2736中所触发的逆变器控制寄存器1925内的特定位可以根据一种预定算法而加以选择，以保证没有哪一个绕组比其它绕组用得明显更多或更少，并且保证能均匀地分散在定子内产生的热量，并/或控制噪声。在适当调整了逆变器控制寄存器1925的内容之后，或者如果标记电流值Iac等于所需值ltac，执行返回命令(步骤2738)。
正如前文已指出的，操作者是通过按钮开关1520而进行输入的。例如，在一种多模式焊接机中，按钮开关1520可以包括：一焊接模式按钮，按动该按钮能顺序通过(sequence through)不同类型的焊接作业；以及递增和递减按钮，按动这些按钮可以根据所选工作模式递减目标电压值或目标电流值。
也正如前文已指出的，微机1700包括：一按钮(PBTN)寄存器1944，它具有与每一按钮开关1520相对应的位；一老按钮(OLDPBTN)寄存器1946，它也具有与每一开关1520相对应的位；以及一按钮计数器(PBTNCT)1948。OLDPBTN寄存器1946保存了阅读循环之前的各按钮状态标记。按钮计数器(PBTNCT)1948保存了一能表示按钮采样循环的计数。
简言之，正如前文已指出的，每一按钮1520都连接于寄存器1706(图17)的一相应输出引脚(PB01-PB04)并共同连接到一按钮输入线(PBTNIN)，以连接到微机1702(图17)的此处为引脚1的输入端。串行数据和同步时钟信号都是由微机1702产生的，以在寄存器1706内产生一位模式，该位模式能将一逻辑高信号提供到一单个指定开关1520，并将逻辑低信号提供到其它开关。如果按下某个能接收所述逻辑高电平位的开关，一高电平PBTNIN输入信号将被传送到微机1702的引脚1。如果所述开关未闭合，所述PBTNIN信号将是逻辑低电平。因此，可以设定与所述指定开关相对应的PBTN寄存器1944内的位状态。然后，改变施加于寄存器1706的串行数据以指定下一个输入开关，从而使每一开关都能逐一提供逻辑高电平。这种处理可以通过周期性地运行按钮子程序2800来完成，例如根据计时器1中断每8.2毫秒进行一次(图26中的步骤2604)。最好能对两次阅读循环之间的周期加以选择，以便使所述周期相对于操作者的反应时间来说足够短，从而保证可以检测到任一按钮的按动情况，但所述周期不能太短以致于容易发生跳动(bounce)现象。
现请参阅图28，当调用按钮子程序2800时，将对有关寄存器进行初始化；例如，首先将寄存器1948内的按钮计数器(PBTNCT)预置为1，并清除寄存器1948内的按钮状态标记PBNT，以便为更新循环(步骤2802)作准备。然后，将一位模式建立在输出寄存器1958内(步骤2804)，所述位模式是将1建立在一与指定按钮相对应的位内并将0建立在一与其它按钮相对应的位内。在该较佳实施例中，由于寄存器1706还将控制信号提供给模拟开关组1516和1518，因此，与所述诸开关组的状态相对应的位模式(反映在点寄存器(point register)1920内)也被反映在所述位模式内。更具体地说，将点寄存器1920的有关内容输入到输出移位寄存器1958的四个最高有效位内，并将表示待阅读的某个开关的按钮计数器PBTNCT寄存器1948的内容输入到移位寄存器1958的四个最低有效位内。在POINT数据驻留在寄存器1920的四个最低有效位(半字节)的地方，输出寄存器1958内的POINT和PBTNCT数据可以通过交换寄存器1920内的诸半字节(4个位区段)(最好作为初始化步骤2802的一部分)作适当级联，然后执行对寄存器1920和1948内容的逻辑OR功能，并将所述结果输入寄存器1958。在从子程序返回之前，可以重新交换(复原)POINT寄存器1920。
然后，将输出移位寄存器1958的内容移出到所述串行数据线(引脚13)上，并用微机1702引脚17上产生的同步时钟信号(步骤2805)将记录的时间计入串行输入并行输出寄存器1906。然后，在微机1702引脚12上产生一锁存信号(RCLK)，从而使累加在串行输入寄存器内的位模式能被寄存器1706的输出锁存器所获取(步骤2806)。将合成的高电平输出信号施加在指定按钮上，将低电平信号提供给其它按钮，并根据点寄存器1920的内容将控制信号提供给模拟开关组1516和1518(步骤2806)。
然后，对用来表示某个按钮是否被按下的微机1702引脚1上的PBTNIN状态进行取样/锁存(步骤2808)。由于所述高位只提供在一个开关上，因此，只有当按下某个按钮时，PBTNIN才是高电平。
然后，更新按钮寄存器PBTN1944的内容。更具体地说，确定微机1702引脚1上的PBTNIN信号是否是高电平(步骤2810)。如果所述按钮输入信号是高电平，则对1948的按钮计数器和按钮寄存器1944的PBNTCT内容执行逻辑OR功能，如果结果PBNTIN是高电平，则将1输入对应于所选按钮的按钮寄存器1944内的特定位(步骤2812)。
然后，对按钮计数器1948的内容进行测试，以确定是否已经阅读了所有开关的状态，例如，是否已经将1移入第5位(内容等于数字16)(步骤2816)。如果所述按钮计数没有显示出完成了所述循环，则将按钮寄存器1948的内容左移(步骤2814)，以将逻辑1放在与下一按钮相对应的位内，并将逻辑0放在其余位内，然后重复所述阅读循环。按钮寄存器1948和点寄存器1920的内容都并置在输出移位寄存器1958内(步骤2804)，记录不工作时间(clocked out)作为输入寄存器1706的串行数据(步骤2805)，并输出至诸按钮(和模拟开关)(步骤2806)。阅读所述按钮输入信号(步骤2808)。更新按钮状态寄存器1944(步骤2810和2812)，并再次测试按钮计数器1948(步骤2816)。重复该处理，直到按钮计数器1948的内容反映出一个完整的阅读序列为止。
当已经阅读了所有的按钮之后，确定诸按钮的状态是否已经发生变化(步骤2818)。更具体地说，比照反映在寄存器1946内的诸按钮的先前状态，对反映诸开关目前状态的按钮状态寄存器1944的内容进行测试。如果检测到有变化，即，PBTN不等于OLDPBTN，则更新OLDPNTN和寄存器1942内的有关标志步骤(2820)；将按钮寄存器1944的内容输入老按钮寄存器1946内；然后，通过首先清除那些位(执行FLAG1和Ofhex的逻辑“与”)，再执行按钮状态寄存器1942和FLAG1寄存器1942的内容的逻辑OR功能，而将按钮寄存器1944的内容建立在标志1寄存器1942的位0-3内。在已经更新了诸标志之后，如果需要，可以复原各有关寄存器(清除PBTN和PBNTCT，并交换POINT的半字节)(步骤2822)，然后执行返回命令(步骤2824)。
正如前文已指出，为了节能和控制噪声，可以根据负载适当控制发动机的速度；将转子RPM适当保持为将所需干线电压提供到所述负载所必需的最小值。通过改变在微机1702引脚3上提供给驱动器1714的信号的脉冲宽度，可以控制转子RPM。所述脉冲宽度是由寄存器1950内的TPW值建立的。将负载的变化反映成直流干线电压R伏特和交流输出电压Vac与例如V目标和Vtac的预定目标值之间的差值。如果输出电压小于目标值，则所述负载允许降低所述RPM，即，减小提供到驱动器1714的信号的脉冲宽度。相反，如果干线电压高于目标值，所述负载则要求增大所述RPM，即，增大提供给驱动器1714的信号的脉冲宽度。这可以通过运行节流控制子程序2900来完成。
现请参阅图29，当调用节流控制子程序2900时，比照例如寄存器1952内的电压目标值对容纳在寄存器1904内的干线电压标记(Rvolt)进行测试(步骤2902)。根据所选焊接模式(参见表4)预置所述电压目标值。然后，通过按动递增和递减按钮进行调节。同样，比照一预定值，例如Vag(将一预定值适当***所述程序中)，对容纳在寄存器1907内的交流电压标记(Vac)进行测试(步骤2904)。如果直流干线电压或交流电压小于相应的目标值，则比照一预定的最大值(将一预定值适当***所述程序码中)，对寄存器1950内的节流脉冲宽度标记(TWP)进行测试(步骤2906)，只要脉冲宽度还未到达最大值，就可以用一预定单位量来递增所述脉冲宽度TPW(步骤2908)，将寄存器1950内更新的TPW值输入所述脉冲宽度计数器1951内(步骤2910)，并执行返回命令(步骤2912)。
如果直流干线电压或交流干线电压都不大于相应的所需值，则进行测试以确定诸负载是否已经降低，即，所述直流干线电压或交流电压是否已经增大到超过相应的目标值(步骤2914、2916)。如果所述直流干线电压或交流电压大于相应目标值，则减小所述节流脉冲宽度至最小值。比照预定的最小值，对容纳在寄存器1950内的节流脉冲宽度标记进行测试(再次进行适当的硬件编程)(步骤2918)，如果大于所述最小值，递减一预定单位值(步骤2920)。然后，将更新的TPW值输入TPWCT寄存器1951(步骤2910)以便为下一次输出循环作准备(步骤2332、2530-2534)，然后执行返回命令(步骤2912)。如果需要，节流控制可以仅仅作为直流干线电压或交流电压的函数。
现请参阅图30A和30B，一特别有利于负载要求的调节器控制包括一圆柱形磁体3000，所述磁体沿其长度被磁化，最好由磁钢制成，并与一非磁性的推杆3002协同工作，所述推杆由例如尼龙制成；以及一缠绕在一适当的铁芯上并由例如铸铁尼龙制成的线圈3001。推杆3002与节流杠杆臂3003协同工作。一弹簧3006将节流臂3003压入空转位置。
当在引脚3上产生所述信号时，晶体管Q11导通，通过线圈3001形成电流路径从而与圆柱形磁体3000发生磁力互作用。线圈3001和磁体3000之间的这种磁力互作用使得磁体3000抵着弹簧3006的压力而向前移动(图30B)，从而开大了发动机12的油门(增大了发动机的RPM)。正如前文已指出的，可以对微机1702引脚3上产生的控制信号作适当的脉宽调制。脉冲宽度越大，提供给线圈3001的功率将越大，因此，磁本3000、推杆3002以及节流臂3003的运动也将越激烈。如果需要，可以在线圈3001两端接一回扫(fly-back)二极管3004。
正如前文已指出的，请再参阅图17，微机1702与一串行输入并行输出寄存器1707进行适当的协同工作，对电力变换器3100产生相应的切换信号LHRL(左高电平，右低电平)、RHLL(右高电平，左低电平)。作为响应，电力逆变器3100影响直流干线电压对输出端子L1和L2的可控应用，更具体地说，微机1702和寄存器1707协同工作，以便(在寄存器1707的引脚Q0和Q1上)产生可控脉冲宽度的交变脉冲、相对定时、以及作为切换信号LHRL和RHLL的重复频率。如果需要，微机1702和寄存器1707也可以进一步对电力逆变器3100产生切换信号HIV(高电压)(在寄存器1707的引脚Q2上)，以有利于形成输出信号3102。
电力逆变器3100根据诸切换控制信号LHRL和RHLL(如果采用的话，还有切换信号HIV)，将直流电压有选择地施加到引出口1526的端子L1和L2，以产生具有预定波形的输出信号3102。请参阅图31，一个适当的基本电力转换电路3100A包括：高压侧绝缘的电源开关电路3102和3104；低压侧非绝缘的电源开关电路3106和3108。
高压侧绝缘的电源开关电路3102和3104以及低压侧非绝缘的电源开关电路3106和3108都包括一功率晶体管(分别是Q1、Q2、Q3和Q4)，以及一用来根据切换信号LHRL和RHLL来接通和断开所述功率晶体管的适当点火电路。电源开关电路3102-3108互联呈一H形结构：高压侧绝缘的电源开关电路3102和3104对输出端子L1和L2分别形成一可控电流路径，并且在高压侧端子3103(例如，将功率晶体管Q1和Q2的漏极连接在端子3103上)上电连接在一起；而低压侧非绝缘的电源开关电路3106和3108对输出端子L1和L2分别形成一可控电流路径，并且在低压侧端子3107上相互电连接在一起(例如，将功率晶体管Q3和Q4的源极连接在端子3107上)。
在图31的基本结构中，高压侧端子3103连接到具有预定标称值(+150V)的正直流电源，而低压侧端子3107连接到负干线1501C(并穿过隔离二极管D7而接***地)。所述正直流电源可以例如是从中间直流干线1501B或最好是从单独的逆变器干线3306传送过来的信号。
电源开关电路3102-3108像一可电控的双掷双刀开关那样有效地工作，根据开关控制信号LHRL和RHLL将直流电源有选择地连接到端子L1和L2。更具体地说，将切换信号LHRL施加到高压侧绝缘的驱动器3104和低压测非绝缘的驱动器3108上，而将切换信号RHLL施加于高压侧绝缘的驱动器3104和低压侧非绝缘的驱动器3106上。当LHRL是预定状态的信号时，(例如，低电平)，藉驱动器3102将高压侧端子L1连接到正直流干线1501A，并藉驱动器3108将低压侧端子L2连接到负直流干线1501C。相反，当RHLL是预定状态的信号时，(例如，低电平)，藉驱动器3104将高压侧端子L1连接到负直流干线1501C，并藉驱动器3106将低压侧端子L2连接到正直流干线1501A。通过交替地产生切换信号LHRL和RHLL，可以产生图16示出的模拟正弦波3102；随后，将一对驱动器在T1时刻断开，然后在时刻T2接通另一对驱动器。用断开一对驱动器(时间T1)和接通另一对驱动器(时间T2)之间的时间(“空载时间”)控制信号的RMS值。控制与电压电平有关的空载时间提供了大小近似等于所需正弦波的RMS值的RMS值。
人们希望：当有关切换信号LHRL、RHLL改变状态时使迫使缘驱动器3102和3104的点火电路能迅速地将有关的功率晶体管Q1、Q2进入饱和状态，以将开关间隔过程中的功率耗散减至最小。一种具有良好的接通和断开特性的特别经济的点火电路包括：电阻器R13(R19)；NPN晶体管Q9(Q10)；二极管D2(D3)；电容器C4(C2)；以及电阻器R9(R15)和R6(R10)。如果需要，也可以将电容器C8(C10)和C6(C9)分别连接在功率晶体管Q1(Q2)的漏极和源极之间以及栅极和源极之间，以防止高频振荡，将齐纳二极管Z4(Z7)连接在功率晶体管Q1(Q2)的漏极源极之间，以限制栅压使它不超过一预定值，例如15v。
在该较佳实施例中，控制信号LHRL和RHLL在启动时都是低电平，在非启动时都是高电平。当有关控制信号LHRL(RHLL)非启动时，即高电平时，晶体管Q9(Q10)导通。这实际上是使功率晶体管Q1(Q2)的栅极接地并使它不导通。但是，将产生一从15伏电源穿过二极管D2(D3)和电阻器R6(R10)的电流通路，因此，将近似15v的电压降落在电阻器R6(R10)两端。由于Q9(Q10)导通，电容器C4(C2)与电阻器R6(R10)相并联，由此被充电而达到一电平(近似15v)，该电平值稍稍超过使功率晶体管Q1(Q2)变成饱和状态所必需的阈栅压(例如8v)。
当有关控制信号LHRL(RHLL)变成启动状态时，即变成低电平时，晶体管Q9(Q10)导通。这实际上是使得功率晶体管Q1(Q2)的栅极为15v，并使它导通。当功率晶体管Q1(Q2)导通时，所述器件的电阻极小，所述源电压接近漏极电压(例如150伏特)，因此，可以假定电容器C4(C2)负极端的电压近似为干线电压(150伏特)。由于电容器C4(C2)已经被充电到近似15伏特，因此，所述电容器的正极侧的电压近似为所述干线电压加上充电电压，即165伏特。这实际上是反向偏置了二极管D2(D3)，从而使所述二极管不导通，并有效地锁定了15伏特的电压。但是，由于电容器C4(C2)被充电而使其电压超过功率晶体管Q1设定的饱和栅压阈值，因此晶体管Q1继续导通。选择源电压电平(15伏特)以及对电容器C4(C2)首次充电的电平，使功率晶体管Q1(Q2)一开始即为激烈全导通状态(hard fullconduction)。但是，一旦二极管D2被闭塞，电容器C2开始通过电阻器R9(R10)放电。对电容器C4(C2)和R9(R10)的时间常数进行选择，从而当有关控制信号LHRL(RHLL)改变状态时，能使电容器C4上的电荷(栅压)及时地接近(仅仅稍超过一点)功率晶体管Q1(Q2)的阈值。在那些频率变化的***中，对时间常数进行选择，从而使所述栅压接近(稍稍高于)***工作的最低频率时的阈值。当有关控制信号(RHLL)最初恢复非激活状态时，即变成高电平时，晶体管Q9(Q10)再次导通，使功率晶体管Q1(Q2)的栅极接地并使之截止，然后，重复所述循环。通过电容器C4(C9)放电而使其电压下降到接近阈值电压(消除多余电荷)，可以提高功率晶体管Q1(Q2)的断开速度。
正如前文已指出的，电力逆变器3100可以从一个或多个直流干线1501A和1501B或者从一个或多个由逆变器干线产生***3300所建立的独立逆变器干线3304、3306中得到电力。逆变器干线发生***3300可以包括一个或多个缠绕在定子铁芯302(例如，两组，四个线圈)上的绕线组400A和400B，并与三相整流器(例如，稳压调整流器电桥和/或非稳压整流器电桥)协同工作。整流器的输出最好不要影响直流干线1501A或1501B的电压，但可以建立单独的、基本独立的逆变器干线(3304、3306)。利用独立绕线组400A、400B和协同工作的整流器来建立基本独立的直流电压以对电力逆变器3100供电，有利于电力逆变器和例如焊接机的同时工作。
逆变器绕线组400A、400B可以与绕线组400的相应绕组同时缠绕在定子铁芯302上。在这种情况中，虽然实际缠绕的绕组400、绕组400A、400B是独立控制的(由***3300)，并且可以操作地接入所述***内，而与绕线组400的状态无关。将逆变器干线绕组400A、400B卷绕在同一物理空间内并与直流干线绕组400进行连续热接触能提供特别有利的热耗特性；邻近的各线圈能有效地使所述束绞成为整块以耗散由工作绕组产生的热量。或者，逆变器绕线组400A、400B可以是各个绕线组400。在使用多个绕线组400A、400B的情况中，诸绕线组最好是围绕定子铁芯302等角设置。
如果愿意(和微机容量(capacity))许可，调节器3202可以是基本相同的调节器1502，并以一种类似于1502的控制方式对诸SCR进行控制。或者，调节器3202可以是“自动计时”的。请参阅图32，一种适当的自动计时调节器3202包括：整流器电桥3204；平直电容器C21(leveling capacitor)；比较器3206；以及光隔离器3208。整流器电桥3204可以由各二极管D28、D29和D30以及各SCR的TH1、TH2和TH3所形成。比较器3206最好包括晶体管Q11和由电阻器R21和24形成的分压器。
从3相绕组400A(400B)引出的输出引线将3相输入信号提供给电桥3204。绕组400A(400B)的输出信号具有随发动机的RPM而可变的电压和频率。比较器3206有选择地对光隔离器3208产生驱动信号(用来自控制器1700的允许信号(SCR15-SCR18)来选通AND)，以接通SCR的TH1、TH2和TH3，并在直流干线905A和905B两端产生稳压输出。从本质上说，比较器3206提供了主动反馈以将所述干线电压保持在预定值上，例如150伏特。导出所述干线电压标记，并比照一参考电压(由凋节器914提供的稳定已调直流电压)。假定所述绕线组于所述***内(即，有关的允许信号SCR15-SCR18是高电平)，当干线电压低于指定电压，例如150伏特时，比较器3206就驱动力光隔离器3208以接通SCRTH1-TH3。
在某些情况中，其中一个或多个整流器3202可以不稳压。例如在那些将所有与绕组400A有关的整流器的输出都并联，将所有与绕组400B有关的整流器的输出都并联，并串联各并联组的情况中，与绕组400B有关的整流器可以不稳压。
正如前文已指出的，通过成形输出信号3102的波形，可以获得更近似于所需的正弦波输出。现请参阅图16B，通过将第一和第二直流信号穿过激活的高压侧功率晶体管而可控地施加到有关输出端子上，可以产生如图所示的这种波形。事实上，图16B所示的模拟正弦波波形是通过将有源端子(active terminal)(L1、L2)依序与来自于中间正干线3304和正干线3306的信号相连而产生的。或者，所述第一和第二直流信号可以是全部或部分地分别来自高电平正干线1501A和中间正干线1501B的信号。
现请参阅图16B、图33、图34和图35，辅助绕线组400B和400A都缠绕在定子210上。绕组400B与常规三相二极管电桥3302协同工作以产生具有预定电压(例如70v)的独立中间正干线3304。绕组400A与三相稳压电桥1502协同工作以产生具有预定电压(例如150v)的独立高电平正干线3306。
中间电压也可以是由绕组400A提供的高电压，或者可以是累加电压。例如，请参阅图33，可以独立地形成中间正干线和正干线电压，例如，绕组400B产生所述中间电压，而绕组400A能大体独立于绕组400B产生所有高电压。但是，如果需要，可以利用绕组400A和400B协同在高电平正干线3306上产生所需电压。请参阅图34，在这样一种设置情况中，绕组400B可以包括与所需电压和中间干线3304相应的预定数量的绕组，二极管电桥3302可以设置在调节器1502和负干线1501C之间。设有一绕组400C，它与绕组400A相对应，但它具有数量与中间干线3304所需电压和例如为150伏特的正干线3306电压之间的差值相对应的预定数量的匝数。
现请参阅图35，中间电压(70v)干线通过一适当绝缘的二极管D4而与基本电力逆变器3100A的高压侧端子3103相连(即，与高压侧绝缘的功率晶体管3102和3104内的功率晶体管(FET)Q1和Q2)的漏极相连)。高压(例如150v)正极干线3306通过一升压电路3500而有选择地与基本电力逆变器电路3100A的高压侧端子3103相连。升压电路3500与高压侧绝缘的功率开关电路3102和3104基本相同，它包括FET Q5和相关点火电路。但是，升压电路3500对来自控制器1700的、与图16B中的1614(T3-T4)相对应的控制信号很敏感。升压电路FET Q5的漏极与高压正干线1501A相连。功率晶体管的源极通过隔离二极管D3而与高压侧功率开关电路3102和3104的功率晶体管Q1和Q2的漏极相连。如果需要，可以设置反极性接法的回扫二极管D6。
从例如输出信号空载时间内产生的能量中也可以产生一辅助电压(BOOST)，而不需要另加辅助绕组400A。事实上，这是通过将在输出信号空载时间内产生的能量(否则将浪费掉)存储在电容器内并且使该电容器可控地放电而产生升压脉冲而实现的。具体地说，请参阅图16B和36，通过使HIV控制信号反相(通过NAND门3602)，可以产生一独立的控制信号(CHARGE)，即，在那些从升压脉冲(T3)的后沿到下一个半循环中所述升压脉冲前沿之间的周期内，所述CHARGE信号是激活的(active)。将所述CHARGE信号施加于能让电容器充放电以产生所述升压脉冲的可控储能/放电电路3610上。电路3610最好包括NPN晶体管Q16、FETQ6和电容器C19。将所述CHARGE控制信号施加于晶体管Q16的基极上。当所述充电信号被激活时(例如，低电平)，FET Q6导通，从而使电容器C19与正干线3306相连。(利用空载时间能量产生所述升压脉冲允许使用较低的干线电压)。当所述HIV(BOOST)控制信号被启动，并且控制信号CHARGE不启动时，FET Q6不导通，电容器C19对基本电力逆变器3100A的高压侧端子3103作附加放电，以提供所述升压脉冲。
应予理解的是，虽然在附图中用单线示出了各种导体和连接方式，但是，它们并不受到图中所示情况的限制，它们可以包括很多在已有技术中已知的各种连接方式和连接件。同样，为了清晰起见，图中已省去了各种功率连接件和各种控制线以及其它各种元件。虽然已经结合各种示例性的实施例对本发明进行了描述，但是，本发明并不受到所示具体形式的限制，应该认为，本发明还可以有其它不背离本发明实质的实施例。根据由所附权利要求所表述的本发明，还可以对本发明的诸元件、材料、数值的大小、结构以及本发明设计方案和设置安排的其它方面作出变化。

Claims (8)

1.一种用于发电机的控制***，所述发电机具有多个能产生电力的绕组和一用来将负载连接至诸绕组以接收所述电力的连接器，所述控制***包括：
多个开关，其特征在于，每一开关都连接在其中一个发电机绕组和负载连接器之间，因此所述开关可以将诸绕组连接和不连接到负载连接器上；以及
一与多个所述开关相连、用来有选择地驱动和不驱动所述开关的控制器。
2.如权利要求1所述的控制***，它还包括一对所述发电机的工作参数敏感的、用来产生所述工作参数标记的传感器，其特征在于，所述控制器对所述传感器标记敏感。
3.如权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述工作参数是电压。
4.如权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述工作参数是电流。
5.如权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述工作参数是温度。
6.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，至少一个所述开关包括一半导体可控整流器(SCR)。
7.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述控制器包括一微处理器。
8.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述控制器改变所述开关的所述选择性驱动和不驱动的顺序，以分散发电机绕组内产生的热量。
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