一种ac-ac逆变式发电机系统的制作方法
【专利摘要】一种AC-AC逆变式发电机系统，包括由发动机驱动用于产生电能的中频永磁式多级发电机，所述的中频永磁式多级发电机内置控制绕组和三相绕组；AC-AC逆变器，其用于控制所述四线步进电机运动并调节中频永磁式多级发电机所产生交流电频率；四线步进电机，其输出端与所述发动机化油器的节气门相连，用于控制所述发动机化油器的节气门开关；AC-AC逆变器包括控制器、与所述三相绕组输出端连接的可控桥式电路、与该可控桥式电路输出端电性连接的平滑滤波电路，所述的控制绕组的输出端与所述控制器相连，所述的控制器输出端分别与所述的可控桥式电路、四线步进电机电性连接。本实用新型提供了一种结构简单、制造成本低且输出电量稳定的AC-AC逆变式发电机系统。
【专利说明】—种AC-AC逆变式发电机系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种逆变式发电机，特别涉及一种由发动机驱动的AC-AC逆变式发电机系统。
【背景技术】
[0002]随着社会和科技的飞速发展，传统的小型汽油同步发电机组由于笨重、体积庞大、电源质量差等劣势，已经不能满足用户和用电设备的需求。为了解决上述的技术问题，人们发明了变频发电机系统。虽然，变频发电机系统可在一定程度上解决传统小型汽油同步发电机组笨重、体积庞大及电源质量差的问题，但是，由于目前的变频发电机系统，一方面其逆变器的调节仍然采用的是电压式调节方式来实现其对发动机的转速调节；另一方面是采用可控硅整流+IGBT管组做功率放大的AC-DC-AC逆变器，从而导致了，现有的变频发电机系统，不仅输出电量不好，而且其结构复杂，体积相对较大，且制造和生产成本较高，最终导致其价格居高不下，难以满足实际需要。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、制造成本低且输出电量稳定的AC-AC逆变式发电机系统。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供一种AC-AC逆变式发电机系统，包括由发动机驱动用于产生电能的中频永磁式多级发电机，所述的中频永磁式多级发电机内置控制绕组和三相绕组；四线步进电机，其输出端与发动机化油器的节气门相连，用于控制所述发动机化油器的节气门开关；AC-AC逆变器，其用于控制所述四线步进电机运动并调节中频永磁式多级发电机所产生交流电频率；其特征在于:所述的AC-AC逆变器包括控制器、与所述三相绕组输出端连接的可控桥式电路、与该可控桥式电路输出端电性连接的平滑滤波电路，所述的控制绕组的输出端与所述控制器相连，所述的控制器输出端分别与所述的可控桥式电路、四线步进电机电性连接。
[0005]在上述方案的基础上优选，所述的可控桥式电路由六组两个反向串联的单向可控硅并联所构成。
[0006]在上述方案的基础上优选，所述的控制器与可控桥式电路之间设有用于高低压隔离和放大所述控制器的驱动信号的隔离放大驱动电路。
[0007]在上述方案的基础上优选，所述AC-AC逆变器还包括一用于检测输出单项交流电的电压电流检测电路，所述电压电流检测电路与所述的平滑滤波电路的输出端电性相连。
[0008]在上述方案的基础上优选，所述的控制绕组与所述控制器之间还设有用于将所述控制绕组产生的正弦波转换为方形波的波形变换电路。
[0009]在上述方案的基础上优选，所述的AC-AC逆变器还包括与所述控制器电性相连的温度传感器，且所述的控制器为MCU。
[0010]本实用新型与现有技术相比，其有益效果是:本实用新型与传统的发电机相比较，采用无刷结构的中频永磁式多级发电机，使得发电机的故障率降低，节省了发电机的维护成本；并采用包括控制器、可控桥式电路、平滑滤波电路的AC-AC逆变器，通过控制器实现其对发动机智能电子式调速控制，有效降低了负载变化所引起的中频永磁式多级发电机产生电量的波动性，确保其产生电压和频率稳定，降低对用电设备的伤害；该可控桥式电路由12个单向可控硅所构成，与传统使用可控硅整流+IGBT管做功率放大的AC-DC-AC的逆变器相比，其结构更加简单，制造成本更低。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的AC-AC逆变式发电机系统的结构原理图。
[0012]图2是本实用新型的AC-AC逆变器与中频永磁式多级发电机的连接示意图。
[0013]图3是本实用新型AC-AC逆变器的可控桥式电路部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]为详细说明本实用新型之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
[0015]请参阅图1所示，本实用新型提供本实用新型提供一种AC-AC逆变式发电机系统，包括发动机10、中频永磁式多级发电机20、AC-AC逆变器30、四线步进电机40，其中，中频永磁式多级发电机20内置控制绕组21和三相绕组22，控制绕组21和三相绕组22分别与AC-AC逆变器30电性相连，且该中频永磁式多级发电机20的定子安装自发动机10的机箱上，其转子装设在发动机10的曲轴上，四线步进电机40的输入端与AC-AC逆变器30电性连接，其输出端与发动机10化油器的节气门开关相连。启动发动机10时，发动机10的曲轴转动带动中频永磁式多级发电机20的转子转动，切割固定在发动机10机箱上定子所产生的磁感线，从而产生与发动机10转速对应的中频交流电，控制绕组21上的中频交流电为AC-AC逆变器30提供工作电源，同时AC-AC逆变器30也根据控制绕组21提供的交流电频率判断发动机10转速，以驱动四线步进电机40实现对发动机10转速的调节，而三相绕组22产生的中频交流电经过AC-AC逆变器30的变换后转化成为用电设备需要频率的交流电。
[0016]为了进一步详细说明AC-AC逆变器30的调节和变频工作原理，请继续参阅图1，并结合图2所示，本实用新型的AC-AC逆变器30包括控制器31、与三相绕组22输出端连接的可控桥式电路32及与可控桥式电路32电性连接的平滑滤波电路33，控制绕组21的输出端与控制器31相连，控制器31输出端分别与可控桥式电路32、四线步进电机40电性连接。在发动机10启动后，中频永磁式多级发电机20的控制绕组21输出与发动机10转速相对应频率的交流电，不仅为控制器31提供控制电源，同时，控制器31根据控制绕组21提供交流电的频率来判断发动机10的转速，然后根据需要调节四线步进电机40工作，四线步进电机40通过控制化油器的节气门开度达到控制发动机10转速的目的，并通过控制器31锁定控制绕组21的相位，实现检测A、B、C三相交流电相位的作用，从而确保控制器31能够有效控制可控桥式电路32的导通，防止控制错误驱动可控桥式电路32导通，而导致可控桥式电路32的单向可控硅管和中频永磁式多级发电机20的损坏。优选的，在控制器31与可控桥式电路32之间设有用于高低压隔离和放大控制器31的驱动信号的隔离放大驱动电路34，避免可控桥式电路32中的单向可控硅错误导通，影响输出电量的最终质量。
[0017]为了进一步说明可控桥式电路32的变频工作方式，请继续参阅图3所示，本实用新型的可控桥式电路32由12个单向可控硅所构成，将12个单向可控硅分成六组，并将每一组的两个单向可控硅反向串联在一起后，将六组串联后的电路分成反向并联，且该控制器31的输出端分别通过隔离放大电路与12个可控硅的控制极G相连，经三项绕组输出的A/B/C相的电流信号分别与两个单向可控硅的共极点连接。以下将以A相功率放大作为说明，请继续参阅图3所示，由三相绕组22产生的A相交流电进入可控桥式电路32后，由于四个单向可控硅分别导通A相正弦波的1/4个周期，控制器31通过控制四个单向可控硅的导通，可改变A相交流电的频率，从而实现对中频永磁式多级发电机20的输出电量质量的调节。B相和C相交流电的频率调节方式同A相交流电，在此不再赘述。
[0018]在此过程中，由于中频永磁式多级发电机20的输出交流电频率和功率放大，仅仅是通过12个单向可控硅所组成的可控桥式电路32实现，这样在相同功率的情况下选择电流更小的单向可控硅，不仅可达到节省成本的目的，而且整个系统是直接把交流电变成交流电，没有AC转DC的过程，所以组成发电机组后整机转换效率达到88%，优于数码发动机10中AC-DC-AC逆变系统。
[0019]优选的，为了进一步保证输出交流电的质量，防止因负载变化引起输出交流电的功率和频率，该AC-AC逆变器30还包括一用于检测输出单项交流电的电压电流检测电路35，该电压电流检测电路35与滑滤波电路的输出端电性相连，工作时，电压电流检测电路35通过检测用电设备上的电压和电流大小信息，将其反馈至控制器31，控制器31可实时通过控制A/B/C三相电的驱动信号，以调节可控桥式电路32中的单向可控硅导通，实现对输出交流电的功率和频率大小的调节。
[0020]请继续参阅图2所示，在控制绕组21与控制器31之间还设有用于将控制绕组21产生的正弦波转换为方形波的波形变换电路50，且该AC-AC逆变器30还包括与所述控制器31电性相连的温度传感器36，且所述的控制器31为MCU。
[0021]综上所述，仅为本实用新型之较佳实施例，不以此限定本实用新型的保护范围，凡依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本实用新型专利涵盖的范围之内。
【权利要求】
1.一种AC-AC逆变式发电机系统，包括由发动机驱动用于产生电能的中频永磁式多级发电机，所述的中频永磁式多级发电机内置控制绕组和三相绕组；四线步进电机，其输出端与发动机化油器的节气门相连，用于控制所述发动机化油器的节气门开关；AC-AC逆变器，其用于控制所述四线步进电机运动并调节中频永磁式多级发电机所产生交流电频率；其特征在于:所述的AC-AC逆变器包括控制器、与所述三相绕组输出端连接的可控桥式电路、与该可控桥式电路输出端电性连接的平滑滤波电路，所述的控制绕组的输出端与所述控制器相连，所述的控制器输出端分别与所述的可控桥式电路、四线步进电机电性连接。
2.如权利要求1所述的一种AC-AC逆变式发电机系统，其特征在于:所述的可控桥式电路由六组两个反向串联的单向可控硅并联所构成。
3.如权利要求2所述的一种AC-AC逆变式发电机系统，其特征在于:所述的控制器与可控桥式电路之间设有用于高低压隔离和放大所述控制器的驱动信号的隔离放大驱动电路。
4.如权利要求2所述的一种AC-AC逆变式发电机系统，其特征在于:所述AC-AC逆变器还包括一用于检测输出交流电的电压电流检测电路，所述电压电流检测电路与所述的平滑滤波电路的输出端电性相连。
5.如权利要求2所述的一种AC-AC逆变式发电机系统，其特征在于:所述的控制绕组与所述控制器之间还设有用于将所述控制绕组输出的正弦波转换为方形波的波形变换电路。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种AC-AC逆变式发电机系统,其特征在于:所述的AC-AC逆变器还包括与所述控制器电性相连的温度传感器，且所述的控制器为MCU。
【文档编号】H02P9/30GK203933482SQ201420305529
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】袁敏 申请人:美国戴纳发电机有限公司