专利名称：机电式直流/交流三相变频器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变频器，尤其是机电式直流/交流三相变频器，属直流/交流变换设备。
背景技术：
现有的直流/交流变换器，大都为电子式的，也有机械式的，但都不同程度存在着结构复杂、成本高等不足。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低、可广泛用于机电设备调速的机电式直流/交流三相变频器。
实现本实用新型目的的技术方案是这种机电式直流/交流三相变频器，包括由控制器控制的直流电机，直流电机与三相交流发电机同轴机械连接，三相交流发电机输出端与逆变电路电连接，其特点是三相交流发电机的绕组采用双线并绕方式制成，两组相互独立相位相同的绕组分别以星形接法输出，一组为a、b、c，中线为o，另一组为a′、b′、c′，中线为o′；逆变电路由3只PNP型三极管BG1、BG3、BG5和3只NPN型三极管BG2、BG4、BG6组成；三相交流发电机a、b、c绕组的输出端分别与BG1、BG3、BG5的基极电连接，中线o与BG1、BG3、BG5的发射极以及直流电源的正极输入端电连接，三相交流发电机a′、b′、c′绕组的输出端分别与BG2、BG4、BG6的基极电连接，中线o′与BG2、BG4、BG6的发射极以及直流电源的负极输入端电连接，BG1与BG2、BG3与BG4、BG5与BG6的集电极电连接后分别与三相交流电输出端电连接；在三极管的发射极与集电极间分别电连接有二极管。
直流电源的电压中点与三相交流负载的中线电连接。
本实用新型是用一个现有技术中的简单控制器控制调节直流电动机的转速，直流电动机同轴机械带动一个绕组双线并绕的三相交流发电机，三相交流发电机发出的三相交流电依相序分别驱动逆变电路中6只功率晶体管的导通或截止，从而实现将直流电源转变为三相交流电输出的目的。
本实用新型机电相结合结构简单独特，具有体积小、重量轻、性能稳定可靠、使用方便、成本低等特点，可广泛用于机电设备的调速控制，如电动搬运机械、电动运输车辆、老残电动车、游乐电动车的车速控制等，具有推广应用价值。
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型一个实施例的电气部分电原理图。
图中1控制器，2直流电机，3三相交流发电机，4逆变电路，5直流电源，6负载(三相交流电动机)，V+、O-、V-直流电源输入端，A、B、C、O三相交流电输出端，D直流电机电源输入端。
具体实施方式
以下结合附图和给出的实施例对本实用新型作进一步描述。
参照图1、2，这种机电式直流/交流三相变频器包括由控制器1控制的直流电机2，直流电机与三相交流发电机3同轴机械连接，三相交流发电机的输出端与逆变电路4电连接。三相交流发电机的三相绕组均采用双线并绕方式制成，两组相互独立相位相同的绕组分别以星形接法输出，一组绕组为a、b、c，中线为o；另一组绕组为a′、b′、c′，中线为o′。逆变电路由3只PNP型三极管BG1、BG3、BG5和3只NPN型三极管BG2、BG4、BG6组成，三相交流发电机与逆变电路的电连接方式为三相交流发电机a、b、c绕组的输出端分别与BG1、BG3、BG5的基极连接，中线o与BG1、BG3、BG5的发射极以及直流电源的正极输入端V+连接；三相交流发电机a′b′c′绕组的输出端分别与BG2、BG4、BG6的基极连接，中线o′与BG2、BG4、BG6的发射极以及直流电源的负极输入端V-连接；BG1的集电极与BG2的集电极连接后与三相交流电输出端A连接，BG3的集电极与BG4的集电极连接后与三相交流电输出端B连接，BG5的集电极与BG6的集电极连接后与三相交流电输出端C连接。在每个三极管的发射极与集电极间分别连接有二极管，BG1、BG3、BG5的发射极与二极管负端连接、集电极与二极管正端连接；BG2、BG4、BG6的发射极与二极管正端连接、集电极与二极管负端连接。直流电源的电压中点O-与三相交流负载的中线O～连接。
本实用新型的控制器可选用现有技术的控制方法如可调电阻器、电子调速等控制调节直流电动机的转速，直流电源选用蓄电池组或交流电经过整流后的直流电，负载6为三相交流电动机。参照图2，其变频工作原理为接入直流电源及负载，工作后直流电动机带动的三相交流发电机发出两组同步的正弦波交流电，当a-a′绕组正弦波交流电为正向电压时，BG1处截止状态、BG2处导通状态，电流由直流电源V2正极流经三相交流电动机绕组L1沿箭头2的方向经BG2流回直流电源V2负极；当正弦波交流电为负向电压时，BG1处导通状态、BG2处截止状态，电流由直流电源V1的正极流经BG1后再沿箭头1方向流经三相交流电动绕组L1流回直流电源V1负极，这时在负载L1绕组中得到一个完整的方形波交流电。同上原理，与a-a′绕组相位相差120°的b-b′、c-c′绕组同样控制BG3、BG4以及BG5、BG6导通和截止，在负载L2、L3绕组中分别得到与L1相位各相差120°电气角的两相完整的方形波交流电，从而在负载上得到完整的三相交流电，实现将直流电源转换为三相交流电的目的。
在本变频器中调节直流电机转速也就是调节三相交流发电机的转速就可以调节输出的三相交流电的频率，同时三相交流发电机的转速由低到高输出的三相交流电的电流也由弱到强，反之转速降低电流减弱。直流电源的电压中点与三相交流负载的中线不连接也可实现上述发明目的，但输出电压波形、负载启动力矩受一定影响。
本实用新型设计人按本技术方案实施一台机电式直流/交流三相变频器，选用由1只25瓦100欧的可调电阻器控制一台12伏10瓦最高转速4000转的微型直流电动机，与其同轴的三相交流发电机的绕组线径为0.35毫米，每个绕组双线并绕120圈，最大转速时输出电压3.4伏、电流1.0安。逆变电路由3只PNP型50安160伏MJ11033三极管和3只NPN型50安160伏MJ11032三极管，以及二极管R307组成。直流电源由4节12伏40安蓄电池组成，每组2节；负载选用48伏270瓦两极三相交流电机。经内部试用后，交流发电机的转速调节范围600-5000转，输出交流电频率调节范围620-5200赫芝，输出电压调节范围20-36伏。用于老残电动车调速效果明显，具有调速、换向方便，操作简单，可靠性高，容易维护，成本低等特点。
权利要求1.一种机电式直流/交流三相变频器，包括由控制器控制的直流电机，直流电机与三相交流发电机同轴机械连接，三相交流发电机输出端与逆变电路电连接，其特征在于三相交流发电机的绕组采用双线并绕方式制成，两组相互独立相位相同的绕组分别以星形接法输出，一组为a、b、c，中线为o，另一组为a′、b′、c′，中线为o′；逆变电路由3只PNP型三极管BG1、BG3、BG5和3只NPN型三极管BG2、BG4、BG6组成；三相交流发电机a、b、c绕组的输出端分别与BG1、BG3、BG5的基极电连接，中线o与BG1、BG3、BG5的发射极以及直流电源的正极输入端电连接，三相交流发电机a′、b′、c′绕组的输出端分别与BG2、BG4、BG6的基极电连接，中线o′与BG2、BG4、BG6的发射极以及直流电源的负极输入端电连接，BG1与BG2、BG3与BG4、BG5与BG6的集电极电连接后分别与三相交流电输出端电连接；在三极管的发射极与集电极间分别电连接有二极管。
2.根据权利要求1所述的机电式直流/交流三相变频器，其特征在于直流电源的电压中点与三相交流负载的中线电连接。
专利摘要本实用新型涉及一种变频器，尤其是机电式直流/交流三相变频器，属直流/交流变换设备。本实用新型提供的机电式直流/交流三相变频器是用一个现有技术中的简单控制器控制调节直流电动机的转速，直流电动机同轴机械带动一个绕组双线并绕的三相交流发电机，三相交流发电机发出的三相交流电依相序分别驱动逆变电路中6只功率晶体管的导通或截止，从而实现将直流电源转变为三相交流电输出的目的。本实用新型机电相结合结构简单独特，具有体积小、重量轻、性能稳定可靠、使用方便、成本低等特点，可广泛用于机电设备的调速控制，如电动搬运机械、电动运输车辆、老残电动车、游乐电动车的车速控制等，具有推广应用价值。
文档编号H02M7/525GK2682733SQ20042001173
公开日2005年3月2日 申请日期2004年3月28日 优先权日2004年3月28日
发明者冯米和, 冯德成 申请人:冯米和