一种发电机逆变器及逆变发电机的制作方法

本申请属于逆变发电机领域，具体涉及一种发电机逆变器及逆变发电机。

背景技术：

在使用较大输出功率的发电机时，负载有的为三相，有的为单相。传统三相发电机的单相输出功率仅仅略高于三相输出总功率的三分之一，而无法达到额定输出功率。以下的已知专利文献对这个问题提出了解决办法：

专利文献1：日本特开2010-206904号；

专利文献2：201210154043.6(专利申请号)；

在专利文献1记载的逆变发电机中，描述了一个逆变器控制电路，通过使逆变发电机的三组单相逆变电路工作，从而选择性输出三相交流电或者单相交流电。

在专利文献2记载的逆变发电机中，进一步完善了专利文献1中关于三组单相逆变电路的相位同步工作方式以及输出切换方法。

以上文献所提供的逆变发电机，其逆变器的输出需要通过控制电路和开关进行单相/三相切换。切换成单相时，三组逆变器并联输出；切换为三相时，三组逆变器通过数据通信进行相位分配输出。上述两个文献记载方案存在不足的是：无论单相并联输出，还是三相输出，都需要各个功能模块间的互相通信协作形成精准的相位同步工作，以避免同步不良引起的逆变器之间的功率消耗，这样每个逆变器都需要在单相和三相两种工作模式之间切换，导致系统设计变得复杂，由此可能导致可靠性降低，同时上述文献方案中整个逆变发电机的控制电路较多，这也导致了增加整机的设计难度。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种发电机逆变器及逆变发电机。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

一种发电机逆变器，包括：

第一整流稳压电路，用于接收第一发电机绕组的输入；

第一DC/AC全桥变换电路，与所述第一整流稳压电路电连接，

单相输出端子，与所述第一DC/AC全桥变换电路的电压输出端电连接；

状态开关，用于单三相电输出的切换操作；

第一控制单元，分别与所述状态开关、所述第一整流稳压电路和所述第一DC/AC全桥变换电路电连接；

四联继电器，具有一控制端，四个第一工作触点A1、A2、A3和A4，以及四个第二工作触点B1、B2、B3和B4；

当所述四联继电器位于第一工作状态时，四个所述第一工作触点闭合，且四个所述第二工作触点断开；

当所述四联继电器位于第二工作状态时，四个所述第一工作触点断开，且四个所述第二工作触点闭合；

所述四联继电器的控制端与所述第一控制单元电连接；

第二整流稳压电路，用于接收第二发电机绕组的输入；

第二DC/AC全桥变换电路；

所述第二整流稳压电路的两个输出端子通过所述四联继电器的第一工作触点A1和A2与所述第二DC/AC全桥变换电路的两个输入端子电连接，且

所述第二整流稳压电路的两个输出端子通过所述四联继电器的第二工作触点B1和B2与所述第一DC/AC全桥变换电路的两个输入端子电连接；

第一相位检测电路，电连接在所述第一DC/AC全桥变换电路与所述单相输出端子之间的电路上；

第二控制单元，分别与所述第一相位检测电路、所述第二整流稳压电路和所述第二DC/AC全桥变换电路电连接；

第三整流稳压电路，用于接收第三发电机绕组的输入；

第三DC/AC全桥变换电路；

所述第三整流稳压电路的两个输出端子通过所述四联继电器的第一工作触点A3和A4与所述第三DC/AC全桥变换电路的两个输入端子电连接，且

所述第三整流稳压电路的两个输出端子通过所述四联继电器的第二工作触点B3和B4与所述第一DC/AC全桥变换电路的两个输入端子电连接；

第二相位检测电路，电连接在所述第一DC/AC全桥变换电路与所述单相输出端子之间的电路上；

第三控制单元，分别与所述第二相位检测电路、所述第三整流稳压电路和所述第三DC/AC全桥变换电路电连接；

三相输出端子，

所述第一DC/AC全桥变换电路、所述第二DC/AC全桥变换电路和所述第三DC/AC全桥变换电路的中性输出端连接在一起形成三相中性点；

所述第一DC/AC全桥变换电路、所述第二DC/AC全桥变换电路和所述第三DC/AC全桥变换电路的相线输出端分别与所述三相输出端子的三个相线输出端子一一对应电连接。

进一步地，所述发电机逆变器还包括：

启动电路，用于向第一发电机绕组输出启动电压；

直流升压电路，用于接收电瓶电压的输入；

所述直流升压电路与所述启动电路电连接；

所述直流升压电路和所述启动电路分别与所述第一控制单元电连接。

进一步地，所述发电机逆变器还包括：

第一滤波器，配置在所述第一DC/AC全桥变换电路的输出线路上，所述第一滤波器与所述第一控制单元电连接；

第二滤波器，配置在所述第二DC/AC全桥变换电路的输出线路上，所述第二滤波器与所述第二控制单元电连接；

第三滤波器，配置在所述第三DC/AC全桥变换电路的输出线路上，所述第三滤波器与所述第三控制单元电连接。

进一步地，所述四联继电器的所述第一工作触点为常闭触点，所述第二工作触点为常开触点；或者，所述四联继电器的所述第一工作触点为常开触点，所述第二工作触点为常闭触点。

一种逆变发电机，包括发电机，所述发电机具有第一发电机绕组、第二发电机绕组和第三发电机绕组；

所述逆变发电机还包括如权利要求1所述的发电机逆变器；

所述第一发电机绕组与所述发电机逆变器的第一整流稳压电路电连接，所述第二发电机绕组与所述发电机逆变器的第二整流稳压电路电连接，所述第三发电机绕组与所述发电机逆变器的第三整流稳压电路电连接。

进一步地，所述逆变发电机还包括：发动机，所述发动机与所述发电机同轴设置。

进一步地，所述逆变发电机还包括：电瓶；

所述发电机逆变器还包括：启动电路和直流升压电路；

所述电瓶与所述直流升压电路电连接；

所述直流升压电路与所述启动电路电连接；

所述启动电路与所述第一发电机绕组电连接；

所述直流升压电路和所述启动电路分别与所述第一控制单元电连接。

进一步地，所述逆变发电机还包括输出面板，所述状态开关配置在所述输出面板上；

所述输出面板上还配置有三相插座和单相插座，所述单相输出端子与所述单相插座电连接，所述三相输出端子与所述三相插座电连接。

进一步地，所述发电机逆变器还包括：

第一滤波器，配置在所述第一DC/AC全桥变换电路的输出线路上，所述第一滤波器与所述第一控制单元电连接；

第二滤波器，配置在所述第二DC/AC全桥变换电路的输出线路上，所述第二滤波器与所述第二控制单元电连接；

第三滤波器，配置在所述第三DC/AC全桥变换电路的输出线路上，所述第三滤波器与所述第三控制单元电连接。

进一步地，所述发电机为永磁发电机。

本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本申请提供的发电机逆变器，以及应用该发电机逆变器的逆变发电机，将状态开关的切换与控制四联继电器的切换动作形成直接关联，各个控制单元独立工作，可形成固定工作模式，不会形成相互干扰，实现输出在单相全功率输出与三相全功率输出之间切换，本申请避免了复杂的系统控制和控制单元之间的相互通信，使产品的可靠性得到提高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请发电机逆变器的一种实施例单相电输出时的工作原理图；

图2为本申请发电机逆变器的一种实施例三相电输出时的工作原理图；

图3为本申请发电机逆变器的另一种实施例单相电输出时的工作原理图；

图4为应用本申请发电机逆变器的逆变发电机的工作原理图；

图中，1-发电机逆变器；2-发电机；3-发动机；4-电瓶；5-输出面板；

101-第一整流稳压电路；102-第一DC/AC全桥变换电路；103-单相输出端子；104-状态开关；105-第一控制单元；106-四联继电器；107-第二整流稳压电路；108-第二DC/AC全桥变换电路；109-第一相位检测电路；110-第二控制单元；111-第三整流稳压电路；112-第三DC/AC全桥变换电路；113-第二相位检测电路；114-第三控制单元；115-三相输出端子；116-启动电路；117-直流升压电路；118-第一滤波器；119-第二滤波器；120-第三滤波器；201-第一发电机绕组；202-第二发电机绕组；203-第三发电机绕组；501-三相插座；502-单相插座。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

本申请实施例提供一种发电机逆变器及逆变发电机，以下结合附图对本申请进行详细说明。

如图1和图2所示，在本申请的一个实施例中，本申请提供了一种发电机逆变器1，包括：

第一整流稳压电路101，用于接收第一发电机绕组201的输入；

第一DC/AC全桥变换电路102，与所述第一整流稳压电路101电连接，

单相输出端子103，与所述第一DC/AC全桥变换电路102的电压输出端电连接；

状态开关104，用于单三相电输出的切换操作；

第一控制单元105，分别与所述状态开关104、所述第一整流稳压电路101和所述第一DC/AC全桥变换电路102电连接；

四联继电器106，具有一控制端，四个第一工作触点A1、A2、A3和A4，以及四个第二工作触点B1、B2、B3和B4；

当所述四联继电器106位于第一工作状态时，四个所述第一工作触点闭合，且四个所述第二工作触点断开；

当所述四联继电器106位于第二工作状态时，四个所述第一工作触点断开，且四个所述第二工作触点闭合；

所述四联继电器106的控制端与所述第一控制单元105电连接；

第二整流稳压电路107，用于接收第二发电机绕组202的输入；

第二DC/AC全桥变换电路108；

所述第二整流稳压电路107的两个输出端子通过所述四联继电器106的第一工作触点A1和A2与所述第二DC/AC全桥变换电路108的两个输入端子电连接，且

所述第二整流稳压电路107的两个输出端子通过所述四联继电器106的第二工作触点B1和B2与所述第一DC/AC全桥变换电路102的两个输入端子电连接；

第一相位检测电路109，电连接在所述第一DC/AC全桥变换电路102与所述单相输出端子103之间的电路上；

第二控制单元110，分别与所述第一相位检测电路109、所述第二整流稳压电路107和所述第二DC/AC全桥变换电路108电连接；

第三整流稳压电路111，用于接收第三发电机绕组203的输入；

第三DC/AC全桥变换电路112；

所述第三整流稳压电路111的两个输出端子通过所述四联继电器106的第一工作触点A3和A4与所述第三DC/AC全桥变换电路112的两个输入端子电连接，且

所述第三整流稳压电路111的两个输出端子通过所述四联继电器106的第二工作触点B3和B4与所述第一DC/AC全桥变换电路102的两个输入端子电连接；

第二相位检测电路113，电连接在所述第一DC/AC全桥变换电路102与所述单相输出端子103之间的电路上；

第三控制单元114，分别与所述第二相位检测电路113、所述第三整流稳压电路111和所述第三DC/AC全桥变换电路112电连接；

三相输出端子115，

所述第一DC/AC全桥变换电路102、所述第二DC/AC全桥变换电路108和所述第三DC/AC全桥变换电路112的中性输出端连接在一起形成三相中性点；

所述第一DC/AC全桥变换电路102、所述第二DC/AC全桥变换电路108和所述第三DC/AC全桥变换电路112的相线输出端分别与所述三相输出端子115的三个相线输出端子一一对应电连接。

下述通过结合图1和图2对上述发电机逆变器1方案的工作方式给出具体的实施说明。

在一种实施应用示例中，状态开关104，用于单三相电输出的切换操作，如状态开关104选用通断开关时，其状态为导通或者断开，通过用户操作，向所述第一控制单元105反馈单向电输出或者三相电输出的状态信号。

所述第一控制单元105检测所述状态开关104的工作状态；

当所述状态开关104位于三相电输出状态时，

如图1，所述第一控制单元105控制所述四联继电器106位于所述第一工作状态；

此工作状态下，所述第一控制单元105可配置所述第一DC/AC全桥变换电路102的输出功率为发电机额定输出功率的三分之一；

所述第一相位检测电路109检测所述第一DC/AC全桥变换电路102的输出，当第一DC/AC全桥变换电路102输出电压时，所述第一相位检测电路109获得基准相位并发送到所述第二控制单元110，以触发所述第二控制单元110检测所述第二DC/AC全桥变换电路108的直流母线电压，当所述直流母线电压位于设定范围时，所述第二控制单元110配置所述第二DC/AC全桥变换电路108的输出功率为发电机额定输出功率的三分之一，且所述第二控制单元110配置所述第二DC/AC全桥变换电路108输出电压的相位与所述基准相位成120度；

所述第二相位检测电路113检测所述第一DC/AC全桥变换电路102的输出，当第一DC/AC全桥变换电路102输出电压时，所述第二相位检测电路113获得基准相位并发送到所述第三控制单元114，以触发所述第三控制单元114检测所述第三DC/AC全桥变换电路112的直流母线电压，当所述直流母线电压位于设定范围时，所述第三控制单元114配置所述第三DC/AC全桥变换电路112的输出功率为发电机额定输出功率的三分之一，且所述第三控制单元114配置所述第三DC/AC全桥变换电路112输出电压的相位与所述基准相位成240度。

通过上述实施应用示例说明，形成三个相位互差120度的三相交流电。

所述第一控制单元105检测所述状态开关104的工作状态；

当所述状态开关104位于单相电输出状态时，

如图2所示，所述第一控制单元105控制所述四联继电器106位于所述第二工作状态；

此工作状态下，所述第一控制单元105可配置所述第一DC/AC全桥变换电路102的输出功率为发电机额定输出功率；

所述第一相位检测电路109检测所述第一DC/AC全桥变换电路102的输出，

当第一DC/AC全桥变换电路102输出电压时，所述第一相位检测电路109获得基准相位并发送到所述第二控制单元110，以触发所述第二控制单元110检测所述第二DC/AC全桥变换电路108的直流母线电压，当所述直流母线电压为零时，所述第二控制单元110不执行输出控制；

当第一DC/AC全桥变换电路108输出电压时，所述第二相位检测电路113获得基准相位并发送到所述第三控制单元114，以触发所述第三控制单元114检测所述第三DC/AC全桥变换电路112的直流母线电压，当所述直流母线电压为零时，所述第三控制单元114不执行输出控制。

通过上述实施应用示例说明，第一整流稳压电路101、第二整流稳压电路107和第三整流稳压电路111的输出汇集在一起，通过第一DC/AC全桥变换电路102输出单相电。

通过上述方案的实施应用示例说明，本申请发电机逆变器1将状态开关104的切换与控制四联继电器106的切换动作形成直接关联，各个控制单元独立工作，可形成固定工作模式，不会形成相互干扰，实现输出在单相全功率输出与三相全功率输出之间切换，使产品的可靠性得到提高，在降低了成本的同时，也使逆变发电机的设计难度大为降低。由此可克服本申请背景技术所提及的两篇文献所记载方案存在的如下不足：需要各个功能模块间的互相通信协作形成精准的相位同步工作，来避免同步不良引起的逆变器之间的功率消耗，每个逆变器都需要在单相和三相两种工作模式之间切换，导致系统设计变得复杂，由此可能导致可靠性降低，同时上述文献方案中整个逆变发电机的控制电路较多，这也导致了增加整机的设计难度。

在本申请中，各个功能电路、功能单元均可从相关技术中获得，如第一控制单元105、第二控制单元110和第三控制单元114，可采用单片机、FPGA、PGA等等。对于四联继电器106，其可以为：四个所述第一工作触点为常闭触点，相应地，其四个所述第二工作触点为常开触点，或者四个所述第一工作触点为常开触点，相应地，其四个所述第二工作触点为常闭触点。

如图3所示，在本申请的一个实施例中，所述发电机逆变器1还包括：

启动电路116，用于向第一发电机绕组201输出启动电压；

直流升压电路117，用于接收电瓶电压的输入；

所述直流升压电路117与所述启动电路116电连接；

所述直流升压电路117和所述启动电路116分别与所述第一控制单元105电连接。

在发动机带动发电机转动发电的相关技术中，发动机启动包括电动启动和手摇启动，本申请上述方案可适用于电动启动的发动机，可利用外部直流电压辅助，通过启动电路116使第一发电机绕组201得电产生电磁力矩驱动永磁发电机转子旋转，因发动机与发电机同轴设置，发动机获得初速度后启动进入工作状态。

在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中，如图3中所示的将启动电路116与第一整流稳压电路101集成在一个模块中。

如图1、图2和图3所示，在本申请的一个实施例中，所述发电机逆变器1还包括：

第一滤波器118，配置在所述第一DC/AC全桥变换电路102的输出线路上，所述第一滤波器118与所述第一控制单元102电连接；

第二滤波器119，配置在所述第二DC/AC全桥变换电路108的输出线路上，所述第二滤波器119与所述第二控制单元108电连接；

第三滤波器120，配置在所述第三DC/AC全桥变换电路112的输出线路上，所述第三滤波器120与所述第三控制单元112电连接。

通过上述方案，各个DC/AC全桥变换电路分别对应配置有滤波器，可实现对各个DC/AC全桥变换电路输出的交流电进行谐波滤除等，以消除对输出交流电的不良影响。

如图4所示，本申请给出逆变发电机的一个实施例。参照图4，该逆变发电机包括发电机2，所述发电机具有第一发电机绕组201、第二发电机绕组202和第三发电机绕组203；

所述逆变发电机还包括如图1所示的所述发电机逆变器1；

所述第一发电机绕组201与所述发电机逆变器1的第一整流稳压电路101电连接，所述第二发电机绕组202与所述发电机逆变器1的第二整流稳压电路107电连接，所述第三发电机绕组203与所述发电机逆变器1的第三整流稳压电路111电连接。

关于上述实施例中的装置，其中各个单元执行操作的具体方式已经在上述相关的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本申请在具体应用中，发电机2可采用永磁发电机。

如图4所示，在本申请的一个实施例中，所述逆变发电机还包括：发动机3，所述发动机3与所述发电机2同轴设置。

如图3和图4所示，在本申请的一个实施例中，所述逆变发电机还包括：电瓶4；

所述发电机逆变器1还包括：启动电路116和直流升压电路117；

所述电瓶4与所述直流升压电路117电连接；

所述直流升压电路117与所述启动电路116电连接；

所述启动电路116与所述第一发电机绕组201电连接；

所述直流升压电路117和所述启动电路116分别与所述第一控制单元105电连接。

通过该方案可知本申请的发电机可应用于电动启动的发动机。在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中，如图3中所示的将启动电路116与第一整流稳压电路101集成在一个模块中。

如图4所示，在本申请的一个实施例中，所述逆变发电机还包括输出面板5，所述状态开关104配置在所述输出面板5上；

所述输出面板5上还配置有三相插座501和单相插座502，所述单相输出端子103与所述单相插座502电连接，所述三相输出端子115与所述三相插座501电连接。

在具体应用中，状态开关104的通/断可分别对应代表单相全功率输出和三相全功率输出两种状态。在发电机逆变器1输出与面板之间不经过任何切换开关，当输出面板5上的状态开关104处于三相输出位置时，发电机逆变器1的三相输出有效，三相输出总功率为逆变发电机的额定功率；而同时由于逆变器内单相输出端子103和三相输出的其中一相处于连接状态，单相插座502也可以输出单相电压，只是其输出功率为逆变发电机额定功率的三分之一。当输出面板5上的状态开关104处于单相输出位置时，发电机逆变器1的三相输出无效，单相输出插座的最大输出功率为发电机的额定功率。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

应当理解，本申请的各部分用硬件来实现，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。