专利名称：采用嵌入式微控制器的永磁三相交流发电机可控硅整流稳压装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及永磁发电机输出电压稳压技术，特别是一种采用嵌入式微控制器的永 磁三相交流发电机可控硅整流稳压装置。
背景技术：
目前，在航空器、轮船、汽车、工程机械、风力发电的供电中，采用永磁发电机越来 越普遍。永磁发电机的输出电压是随着转速变化的，因其工作转速变化范围大，因而输出电 压变化范围也大，转速高时输出电压高，转速低时输出电压低，有时甚至相差1-3倍。为了 稳定永磁三相交流发电机的输出电压，目前普遍采是一、机械或电子开关并联短路电能泄 放法；二、机械或电子调节串联电阻降压法；三、单相或三相半控可控硅桥式整流电路稳压 法等稳压方式。上述稳压方式的稳压精度均不高，不能完全满足永磁发电机输出电压稳定 的要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种电路工作可靠、稳压精度高 的永磁三相交流发电机可控硅整流稳压装置。本发明的技术方案是一种采用嵌入式微控制器的永磁三相交流发电机可控硅整 流稳压装置，包括由整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3、单向可控硅4、单向可控硅 5、单向可控硅6、触发二极管7、触发二极管8和滤波电容器34组成的三相可控硅半控桥式 整流电路；由整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3、整流二极管10、整流二极管11和 二整流极管12组成的三相桥式全波整流电路；由滤波电容器14、电阻15、晶体三极管16、 稳压二极17、滤波电容器18、三端稳压器19和滤波电容器18组成的双级直流稳压电路；由 触发二极管7、触发二极管8、触发二极管9、限流电阻31、晶体三极管30、电阻28、电阻29、 晶体三极管27、电阻25和电阻27组成的可控硅门极控制电路；由嵌入式微控制器21、取样 电阻32、取样电阻33和滤波电容器34组成的电压取样控制电路；由二极管13、电阻22、稳 压二极管23、电阻24组成的同步电路。在本发明提供的电路中，输入端子38、输入端子39、输入端子40端加载永磁三相 交流发电机的三相交流电压，输入端子38连接整流二极管1的负极、单向可控硅4的阳极 和整流二极管10的正极，输入端子39连接整流二极管2的负极、单向可控硅5的阳极和整 流二极管11的正极，输入端子40连接整流二极管3的负极、单向可控硅6的阳极和整流二 极管12的正极，整流二极管10的负极、整流二极管11的负极和整流二极管12的负极与滤 波电容器14的正极、电阻15、晶体三极管16的集电极、晶体三极管30的集电极、电阻29连 接，电阻29另一端与电阻28、晶体三极管27的集电极连接，晶体三极管27的基极与电阻 25、电阻26连接，电阻25的另一端连接嵌入式微处理器的控制端，电阻15的另一端连接稳 压二极管17的负极和晶体三极管16的基极，晶体三极管16的发射极与滤波电容器18的
3正极和三端稳压器19电压输入端连接，三端稳压器19电压输出端与滤波电容器20的正极 和嵌入式微处理器的电源+端连接，单向可控硅4的门极连接触发二极管7的负极，单向可 控硅5的门极连接触发二极管8的负极，单向可控硅6的门极连接触发二极管9的负极， 单向可控硅4的阴极、单向可控硅5的阴极、单向可控硅6的阴极与取样电阻32、滤波电容 器35的正极及输出端子36连接，触发二极管7的正极、触发二极管8的正极和触发二极 管9的正极与限流电阻31连接，限流电阻31的另一端与晶体三极管30的发射极连接，嵌 入式微控制器器AD端与取样电阻32、取样电阻33及滤波电容器34连接，整流二极管1的 正极、整流二极管2的正极、整流二极管3的正极、滤波电容器14负极、稳压二极管17的正 极、滤波电容器18的负极、三端稳压器19接地端、滤波电容器20的负极、晶体三极管27的 发射极、电阻26另一端、嵌入式微控制器21接地端、稳压二极管23的正极、取样电阻33另 一端、滤波电容器34另一端、滤波电容器35另一端及输出端子37接地。本发明提供的可控硅整流装置其工作原理如下永磁发电机开始运转时，整流二 极管1、整流二极管2、整流二极管3、整流二极管10、整流二极管11和整流二极管12构成 的三相桥式全波整流电路输出直流电，再经由滤波电容器14、电阻15、晶体三极管16、稳压 二极17、滤波电容器18、三端稳压器19和滤波电容器18组成的双级直流稳压电路滤波稳 压，然后向由触发二极管7、触发二极管8、触发二极管9、限流电阻31、晶体三极管30、电阻 28、电阻29、晶体三极管27、电阻25和电阻27组成的可控硅门极控制电路、嵌入式微控制 器21、取样电阻32、取样电阻33和滤波电容器34组成的电压取样控制电路提供工作电源， 电路开始工作。二极管13、电阻22、稳压二极管23、电阻24组成的同步电路向嵌入式微控 制器21提供同步信号。取样电阻28和取样电阻29从输出电压Uout分压取得的电压Ui送入嵌入式微控 制器AD输入端，当同步信号到来时，计算机进入中断服务程序，这时开始进行AD转换，转 换后的数值与片内EEPROM中预存的设定目标稳压值U对应的数值进行运算，根据运算结 果从微控制器控制端输出控制信号驱动晶体三极管30，按照一定的要求开通或者关断可控 硅，从而实现了可控硅的同步触发。嵌入式微控制器内部的单片计算机执行预先编制的程 序。永磁发电机运转时，如果整流稳压装置的输出电压Uout低于设定的目标稳压值 U,嵌入式微控制器21控制输出端为低电平，晶体三极管22截止，晶体三极管30导通，整流 二极管1、整流二极管2、整流二极管3、整流二极管10、整流二极管11和整流二极管12构 成的三相全波桥式整流电源正极通过晶体三极管14、电阻13、触发二极管7、触发二极管8、 触发二极管9分别向单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6的门极提供触发电流，可控 硅导通，单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6与整流二极管1、整流二极管2、整流二 极管3构成的三相可控硅半控桥式整流电路工作，输出端子32输出的直流电压Uout上升 趋向设定的目标稳压值U。如果整流稳压装置的输出电压Uout高于设定的目标稳压值U，这时Ui高于Uw，嵌 入式微控制器21控制输出端为高电平，晶体三极管27导通，晶体三极管30截止，三相全波 桥式整流电源正极不再通过晶体三极管14、电阻13、触发二极管7、触发二极管8、触发二极 管9分别向单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6的门极提供触发电流，可控硅截止， 单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6与整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3构成的三相可控硅半控桥式整流电路停止工作，输出端子32输出的直流电压Uout下降趋向 设定的目标稳压值U。当输出电压Uout下降到低于设定的目标稳压值U时，电路又重复上 述工作过程，三相可控硅半控桥式整流电路恢复工作，输出端子32输出的直流电压Uout 重新上升趋向设定的目标稳压值U。电路不断重复上述工作过程，使得输出端子32输出的 直流电压Uout稳定在设定的目标稳压值U。本发明与现有技术相比具有如下特点1、采用的嵌入式微控制器内部的单片计算机芯片集成了 R0M/EPR0M、RAM、总线、总 线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM,EEPROM等 各种必要功能和外设，片上外设资源丰富，其最大特点是单片化，体积减小，功耗和成本下 降、可靠性大大提高，尤其适合于永磁发电机整流稳压装置输出电压的控制。2、采用高精度A/D转换技术、数字电压比较技术和同步开关技术调节永磁发电机 稳压装置的输出电压，大大提高了输出电压的调节精度。3、当同步信号到来时，嵌入式微控制器内部的计算机进入中断服务程序，开始进 行AD转换，转换后的数值与片内EEPROM中预存的设定目标稳压值U对应的数值进行运算， 根据运算结果驱动晶体三极管30，开通或者关断可控硅，从而实现了可控硅的同步触发。以下结合附图和具体实施方式
对本发明的详细结构作进一步描述。
附图1为本发明的电路示意图。
具体实施例方式如附图1所示一种采用嵌入式微控制器的永磁三相交流发电机可控硅整流稳压 装置，包括由整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3、单向可控硅4、单向可控硅5、单向 可控硅6、触发二极管7、触发二极管8和滤波电容器34组成的三相可控硅半控桥式整流 电路；由整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3、整流二极管10、整流二极管11和二整 流极管12组成的三相桥式全波整流电路；由滤波电容器14、电阻15、晶体三极管16、稳压 二极17、滤波电容器18、三端稳压器19和滤波电容器18组成的双级直流稳压电路；由触发 二极管7、触发二极管8、触发二极管9、限流电阻31、晶体三极管30、电阻28、电阻29、晶体 三极管27、电阻25和电阻27组成的可控硅门极控制电路；由嵌入式微控制器21、取样电阻 32、取样电阻33和滤波电容器34组成的电压取样控制电路；由二极管13、电阻22、稳压二 极管23、电阻24组成的同步电路。在本发明提供的电路中，输入端子38、输入端子39、输入端子40端加载永磁三相 交流发电机的三相交流电压，输入端子38连接整流二极管1的负极、单向可控硅4的阳极 和整流二极管10的正极，输入端子39连接整流二极管2的负极、单向可控硅5的阳极和整 流二极管11的正极，输入端子40连接整流二极管3的负极、单向可控硅6的阳极和整流二 极管12的正极，整流二极管10的负极、整流二极管11的负极和整流二极管12的负极与滤 波电容器14的正极、电阻15、晶体三极管16的集电极、晶体三极管30的集电极、电阻29连 接，电阻29另一端与电阻28、晶体三极管27的集电极连接，晶体三极管27的基极与电阻 25、电阻26连接，电阻25的另一端连接嵌入式微处理器的控制端，电阻15的另一端连接稳压二极管17的负极和晶体三极管16的基极，晶体三极管16的发射极与滤波电容器18的 正极和三端稳压器19电压输入端连接，三端稳压器19电压输出端与滤波电容器20的正极 和嵌入式微处理器的电源+端连接，单向可控硅4的门极连接触发二极管7的负极，单向 可控硅5的门极连接触发二极管8的负极，单向可控硅6的门极连接触发二极管9的负极， 单向可控硅4的阴极、单向可控硅5的阴极、单向可控硅6的阴极与取样电阻32、滤波电容 器35的正极及输出端子36连接，触发二极管7的正极、触发二极管8的正极和触发二极 管9的正极与限流电阻31连接，限流电阻31的另一端与晶体三极管30的发射极连接，嵌 入式微控制器器AD端与取样电阻32、取样电阻33及滤波电容器34连接，整流二极管1的 正极、整流二极管2的正极、整流二极管3的正极、滤波电容器14负极、稳压二极管17的正 极、滤波电容器18的负极、三端稳压器19接地端、滤波电容器20的负极、晶体三极管27的 发射极、电阻26另一端、嵌入式微控制器21接地端、稳压二极管23的正极、取样电阻33另 一端、滤波电容器34另一端、滤波电容器35另一端及输出端子37接地。
权利要求
一种采用嵌入式微控制器的永磁三相交流发电机可控硅整流稳压装置，其特征是包括由整流二极管(1)、整流二极管(2)、整流二极管(3)、单向可控硅(4)、单向可控硅(5)、单向可控硅(6)、触发二极管(7)、触发二极管(8)和滤波电容器(34)组成的三相可控硅半控桥式整流电路；由整流二极管(1)、整流二极管(2)、整流二极管(3)、整流二极管(10)、整流二极管(11)和二整流极管(12)组成的三相桥式全波整流电路；由滤波电容器(14)、电阻(15)、晶体三极管(16)、稳压二极(17)、滤波电容器(18)、三端稳压器(19)和滤波电容器(18)组成的双级直流稳压电路；由触发二极管(7)、触发二极管(8)、触发二极管(9)、限流电阻(31)、晶体三极管(30)、电阻(28)、电阻(29)、晶体三极管(27)、电阻(25)和电阻(27)组成的可控硅门极控制电路；由嵌入式微控制器(21)、取样电阻(32)、取样电阻(33)和滤波电容器(34)组成的电压取样控制电路；由二极管(13)、电阻(22)、稳压二极管(23)、电阻(24)组成的同步电路；在电路中，输入端子(38)、输入端子(39)、输入端子(40)端加载永磁三相交流发电机的三相交流电压，输入端子(38)连接整流二极管(1)的负极、单向可控硅(4)的阳极和整流二极管(10)的正极，输入端子(39)连接整流二极管(2)的负极、单向可控硅(5)的阳极和整流二极管(11)的正极，输入端子(40)连接整流二极管(3)的负极、单向可控硅(6)的阳极和整流二极管(12)的正极，整流二极管(10)的负极、整流二极管(11)的负极和整流二极管(12)的负极与滤波电容器(14)的正极、电阻(15)、晶体三极管(16)的集电极、晶体三极管(30)的集电极、电阻(29)连接，电阻(29)另一端与电阻(28)、晶体三极管(27)的集电极连接，晶体三极管(27)的基极与电阻(25)、电阻(26)连接，电阻(25)的另一端连接嵌入式微处理器的控制端，电阻(15)的另一端连接稳压二极管(17)的负极和晶体三极管(16)的基极，晶体三极管(16)的发射极与滤波电容器(18)的正极和三端稳压器(19)电压输入端连接，三端稳压器(19)电压输出端与滤波电容器(20)的正极和嵌入式微处理器的电源+端连接，单向可控硅(4)的门极连接触发二极管(7)的负极，单向可控硅(5)的门极连接触发二极管(8)的负极，单向可控硅(6)的门极连接触发二极管(9)的负极，单向可控硅(4)的阴极、单向可控硅(5)的阴极、单向可控硅(6)的阴极与取样电阻(32)、滤波电容器(35)的正极及输出端子(36)连接，触发二极管(7)的正极、触发二极管(8)的正极和触发二极管(9)的正极与限流电阻(31)连接，限流电阻(31)的另一端与晶体三极管(30)的发射极连接，嵌入式微控制器器AD端与取样电阻(32)、取样电阻(33)及滤波电容器(34)连接，整流二极管(1)的正极、整流二极管(2)的正极、整流二极管(3)的正极、滤波电容器(14)负极、稳压二极管(17)的正极、滤波电容器(18)的负极、三端稳压器(19)接地端、滤波电容器(20)的负极、晶体三极管(27)的发射极、电阻(26)另一端、嵌入式微控制器(21)接地端、稳压二极管(23)的正极、取样电阻(33)另一端、滤波电容器(34)另一端、滤波电容器(35)另一端及输出端子(37)接地。
全文摘要
一种采用嵌入式微控制器的永磁三相交流发电机可控硅整流稳压装置，包括可控硅半控桥式整流电路、三相桥式全波整流电路、双级直流稳压电路、可控硅门极控制电路、电压取样控制电路和同步电路。整流装置中三相桥式全波整流电路和双级直流稳压电路构成的电源向嵌入式微控制器及可控硅门极控制电路供电。本发明采用高精度A/D转换技术、数字电压比较技术和同步开关技术调节永磁发电机稳压装置的输出电压，实现了可控硅的同步触发，大大提高了稳压装置的电压控制精度。
文档编号H02P9/48GK101944874SQ201010283749
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者张振峰, 胡海洋 申请人:衡阳中微科技开发有限公司