专利名称：一种用于太阳能pv励磁交流发电机的多路电压调节器的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车制造业的可再生能源利用领域，特别涉及一种改变内燃机驱动为 太阳能PV励磁自力驱动的用于太阳能PV励磁交流发电机的多路电压调节器。
背景技术：
由于能源现状，及日益严重的环境污染，联合国有关机构与各国政府近几年来逐 步加大环境治理力度，同时在政策上和人力、物力、财力上也加大了可再生能源利用上的投 入。内燃机引擎在其100多年的发展历程中，已经达到性能提升的极限。驾驶员现在期望 的引擎性能和效率采用任何其它替代技术都很难实现。但内燃机引擎迫于环保压力注定将 被取代，更何况有限的传统燃料资源将进一步推动这一进程。据报载每年世界各地的车展 都会出现以太阳能为动力的动力车或新型混合动力车。这些类型可再生能源车各有优缺点，太阳能电池驱动型车的优点是可以不考虑续 航问题、对环境无任何污染。但阴雨天或夜晚需要其它动力源、多种太阳能电池转换效率较 低，是制约车业应用的瓶颈。综上所述原因电动车虽然不断面试，但是不同程度的存在下述问题充电时间 长、一次充电续行里程较短，该类车存在续行问题和充电时间问题；太阳能直接驱动车型 所占空间面积较大，不适于在比较拥挤的城市使用；比能量低、使用寿命短；造价成本高及 安全行使等问题。致使电动车迟迟难以投向市场。太阳能动力车另外一项不足是阴雨天或夜晚需要其它动力源、已经面世的多种 太阳能电池转换效率较低，是制约车业应用的瓶颈。为了解决以上不足不少企业研制了燃料电池动力车。例如在东京汽车大展上，展 出戴姆勒克里斯勒公司的F500 Mind型混合燃料动力样车。丰田公司展出的Fine-N是另 外一部概念车，该车采用燃料电池作动力，并且应用生物技术来识别驾驶人员，在确认后能 够自动发动引擎。该车的突出表现是它的行驶范围达到了 500km(按10/15模式)。行驶范 围的提升是由于以下两方面的改进。第一，改进了电动机以及燃料与空气的供给结构，使得 单位重量的水提供的电能输出得以提高。第二，提高了高压氢气储藏罐的压力。现在的最 高充气压力为70MPa，大约是以前35Mpa的两倍。虽然该公司将携带的储藏罐的总数由4瓶 减少为3瓶，仍然使总的储存容量提高了 10 20%。该类设计是提高了行驶范围，增加了总的储存容量10 20%，现在的最高充气压 力为70MPa，大约是以前35Mpa的两倍。所以它也降低了安全行使系数，每一辆小车都带3、 4个近700kg压力的气压瓶，一旦有事故其破坏力是黑色炸药的数倍。本发明的太阳能PV自力城市车的动力源泉是太阳能PV励磁交流自力发电机。发 电机的励磁能来源于太阳能，也就是说太阳能PV转换励磁电流是本发明的一次能源。经交 流自力发电机转换输出的二次能源是本车的动力。不存在比能量、充电时间、续航里程、占 空间面积、高压源等安全问题。造价成本低于内燃机、拖动系统无大量的机械磨损所以使用 寿命比内燃机要长。
发明内容
鉴于现有电池车技术存在的不足，本发明提供了一种专用于太阳能PV自力城市 车的配套励磁交流发电机的多路电压调节器。本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是一种用于太阳能PV励磁交流发 电机的多路电压调节器，包括发电机MI PVFDJ及三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、 自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2，其特征在于还包括调节器电路，所述调节 器电路分别与发电机MI PVFDJ、三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、自发电储能设备 VRLA1、励磁储备电源VRLA2连接，所述发电机MI PVFDJ通过整流电路与自发电储能设备 VRLAl连接，所述太阳能电池组件PV通过二极管D9分别与发电机MI PVFDJ、励磁储备电源 VRLA2连接；具体电路连接为所述太阳能电池组件PV —端接地，另一端通过调节器电路的 防反充保护二极管D9接发电机碳刷tanSUa2、复合三极管QF3集电极、复合三极管QF2的发 射极及电阻R23的一端，复合三极管QF3的发射极接励磁储备电源指示用发光二极管DB2 及励磁储备电源过充旁路二极管DlO的正极，二极管DB2、二极管DlO的负极接地，复合三极 管QF3的基极接电阻R21、电阻R22的一端，复合三极管QF2基极一路通过电阻R15接地，另 一路通过电阻R14接电阻R12的一端及电子开关TK2的输出端，复合三极管QF2的集电极 接电阻R16的一端，电阻R23的另一端接电阻R24、电容C3、电阻R25的一端，电阻R24、电容 C3的另一端接电阻R22的另一端及地，电阻R21的另一端接电阻R19 —端及电子开关TK3 的输出端，电阻R19的另一端接电子开关TK3的负输入端、电阻R20的一端，电子开关TK3 的正输入端接电阻R18—端，电阻R18的另一端接电阻R16的另一端及电阻R17的一端，电 子开关TK2负输入端接电阻R12、电阻R25另一端及电阻R13的一端，电阻R13的另一端接 电阻R20另一端及电容C2、电容Cl的正极、电阻R6、电阻Rl的一端、稳压二极管DWY的负 极，电子开关TK2的正输入端通过电阻Rll接电阻R9、电阻RlO的一端，电阻R9另一端接整 流二极管D2的负极，电阻RlO的另一端接电阻R17另一端、电容C2、电容Cl的负极、电阻 R3的一端及稳压二极管DWY的正极，电阻R3的另一端一路通过电阻R4接电子开关TKl的 正输入端，另一路通过电阻R2接电阻Rl的另一端、复合三极管QFl的集电极、整流二极管 D7的负极及自发电储能设备VRLAl的一端并作为其它用电设备的输出端，自发电储能设备 VRLAl的另一端接地，复合三极管QFl的基极一路通过电阻R8接地，另一路通过电阻R7接 电阻R5的一端及电子开关TKl的输出端，电阻R5的另一端接电阻R6的另一端及电子开关 TKl的负输入端，复合三极管QFl的发射极通过报警发光二极管DBl接复合三极管QF2的集 电极及励磁储备电源VRLA2的一端，励磁储备电源VRLA2的另一端接地。本发明的特点是采用AC发电系统，其主要优点是体积小，重量轻，结构简单，安 装、维修方便，使用寿命长。例如250W的汽车用直流发电机，重量为11kg，而额定功率为 350W的交流发电机，重量仅为4. 8kg,且转子结构简单，滑环与碳刷的耐磨性好，保养周期 长，其寿命也是直流发电机的两倍。另外，直流发电机整流子与碳刷间的火花形成的电波，直接干扰了周围的各种无 线电设备的工作。而交流发电机不存在这类强干扰。交流发电机的电压调节器结构，要比 直流发电机电压调节器结构简单一些，其调节效果要好得多。充分利用可再生能源、缓解能 源紧张现状；减少城市公路废气排放、改善生存环境促进民生发展。综上所述，太阳能PV励磁交流发电机的多路电压调节器是专用于采用太阳能PV自力车的电压调节设备。目前市场上所用汽车调节器大部分是机械式结构，更重要的问题 是它是单路调节，不能满足太阳能PV自力车的运行要求。本专利除具备多路调节以外，还 具备多路电压检测功能。
图1为本发明的连接框图； 图2为本发明的电路原理图。
具体实施例方式如图1所示，一种用于太阳能PV励磁交流发电机的多路电压调节器，包括发电机 MI PVFDJ及三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源 VRLA2，还包括调节器电路，调节器电路分别与发电机MI PVFDJ、三相桥式整流电路、太阳能 电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2连接，发电机MI PVFDJ通过整 流电路与自发电储能设备VRLAl连接，太阳能电池组件PV通过二极管D9分别与发电机MI PVFDJ、励磁储备电源VRLA2连接；具体电路连接为整流二极管Dl与整流二极管D4、整流 二极管D2与整流二极管D5、整流二极管D3与整流二极管D6、整流二极管D7与整流二极 管D8分别串联后各组之间再并联，其整流二极管正极接地，整流二极管Dl的正极接发电机 MIPVFDJ定子的A端，整流二极管D2的正极接发电机MIPVFDJ定子的B端，整流二极管D3 的正极接发电机MIPVFDJ定子的C端，整流二极管D7的正极接发电机MIPVFDJ定子的A、 B、C的另一端，发电机MI PVFDJ转子的A端通过滑环Hhl接碳刷tansual并接地，发电机 MI PVFDJ转子的B端通过滑环Hh2接碳刷tanSUa2 ；其特征在于还包括调节器电路，所述 太阳能电池组件PV —端接地，另一端通过调节器电路的防反充保护二极管D9接发电机碳 刷tanSUa2、复合三极管QF3集电极、复合三极管QF2的发射极及电阻R23的一端，复合三极 管QF3的发射极接励磁储备电源指示用发光二极管DB2、备用电源过充旁路二极管DlO的正 极，二极管DB2、二极管DlO的负极接地，复合三极管QF3的基极接电阻R21、电阻R22的一 端，复合三极管QF2基极一路通过电阻R15接地，另一路通过电阻R14接电阻R12的一端及 电子开关TK2的输出端，复合三极管QF2的集电极接电阻R16的一端，电阻R23的另一端接 电阻R24、电容C3、电阻R25的一端，电阻R24、电容C3的另一端接电阻R22的另一端及地， 电阻R21的另一端接电阻R19 —端及电子开关TK3的输出端，电阻R19的另一端接电子开 关TK3的负输入端、电阻R20的一端，电子开关TK3的正输入端接电阻R18 —端，电阻R18 的另一端接电阻R16的另一端及电阻R17的一端，电子开关TK2负输入端接电阻R12、电阻 R25另一端及电阻R13的一端，电阻R13的另一端接电阻R20另一端及电容C2、电容Cl的 正极、电阻R6、电阻Rl的一端、稳压二极管DWY的负极，电子开关TK2的正输入端通过电阻 Rll接电阻R9、电阻RlO的一端，电阻R9另一端接整流二极管D2的负极，电阻RlO的另一 端接电阻R17另一端、电容C2、电容Cl的负极、电阻R3的一端及稳压二极管DWY的正极， 电阻R3的另一端一路通过电阻R4接电子开关TKl的正输入端，另一路通过电阻R2接电阻 Rl的另一端、复合三极管QFl的集电极、整流二极管D7的负极及自发电储能设备VRLAl的 一端并作为其它用电设备的输出端，自发电储能设备VRLAl的另一端接地，复合三极管QFl 的基极一路通过电阻R8接地，另一路通过电阻R7接电阻R5的一端及电子开关TKl的输出端，电阻R5的另一端接电阻R6的另一端及电子开关TKl的负输入端，复合三极管QFl的发 射极通过报警发光二极管DBl接复合三极管QF2的集电极及励磁储备电源VRLA2的一端， 励磁储备电源VRLA2的另一端接地。工作原理车在运行过程中，速度变化范围很大，由于发电机与车轴转速比是固 定的，所以发电机的转速将随着车速的变化而变化，发电机的端电压也将随着车速在很大 范围内变化。而发电机对驱动电机和蓄电池充电时，都要求其电压稳定，因此必须对发电机 的输出电压进行调节，使其保持在某一数值上基本不变。由于发电机的输出电压U= CnΦ (C一电机常数)。车在运行过程中，转速是不断 变化的，可以通过改变磁通的大小来进行调节，而磁通的大小是由励磁电流来决定的。因 此，当发电机转速高时，可以减小励磁电流使磁通减小，保持发电机的输出电压基本不变； 反之，当发电机转速降低时，增大励磁电流。同样保持发电机的输出电压基本不变。因此 电压调节器的作用就是在发电机转速变化时，自动改变励磁电流的大小，使发电机输出电 压保持不变。电压调节器基准点稳压管DWY，为电压调节器整机电路提供基准电位。电阻R2、电 阻R3 ；电阻R9、电阻RlO ；电阻R16、电阻R17为分压电阻。分别为电压调节器电子开关TKl 之一、电压调节器电子开关ΤΚ2之二、电压调节器电子开关ΤΚ3之三，提供比较电压。电阻 R7、电阻R8 ；电阻R14、电阻R15 ；电阻R21、电阻R22分别为电压调节器电子开关输出管(复 合三极管)QFl之一、电压调节器电子开关输出管(复合三极管)QF2之二、电压调节器电子 开关输出管(复合三极管)QF3之三的工作点电阻。电阻R4、电阻R11、电阻R18分别为电压 调节器电子开关TKl之一、电压调节器电子开关TK2之二、电压调节器电子开关TK3之三 的输入电阻。当a点电位大于电压调节器整机电路提供基准电位时，电压调节器电子开关 TKl之一输出高电位，使电压调节器电子开关输出管QFl道通，三相四线桥式整流器向励磁 储备电源VRLA2充电。反之则向自发电储能设备VRLAl充电。同理，当复合三极管QF2导通，则励磁储备电源VRLA2为发电机Ml PVPDJ提供励 磁电流。反之则太阳能电池组件PV提供励磁电流；当复合三极管QF3导通，则输出励磁储 备电源VRLA2电位高，发光二极管DB2报警。反之太阳能电池组件PV输出正常励磁电流。如上所述，电子开关输出管QF1、电子开关输出管QF2、电子开关输出管QF3反 复导通截止，使自发电储能设备VRLAl—阀控式密封铅酸蓄电池及阴雨天励磁储备电源 VRLA2—阀控式密封铅酸蓄电池，保持一个理想的工作电位，而且使发电机的端电压基本保 持在一定的工作电压范围之内。
权利要求
1. 一种用于太阳能PV励磁交流发电机的多路电压调节器，包括发电机MI PVFDJ及三 相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2，其特征 在于还包括调节器电路，所述调节器电路分别与发电机MI PVFDJ、三相桥式整流电路、太 阳能电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2连接，所述发电机MI PVFDJ 通过整流电路与自发电储能设备VRLAl连接，所述太阳能电池组件PV通过二极管D9分别 与发电机MI PVFDJ、励磁储备电源VRLA2连接；具体电路连接为所述太阳能电池组件PV 一端接地，另一端通过调节器电路的防反充保护二极管D9接发电机碳刷tanSUa2、复合三 极管QF3集电极、复合三极管QF2的发射极及电阻R23的一端，复合三极管QF3的发射极接 励磁储备电源指示用发光二极管DB2及励磁储备电源过充旁路二极管DlO的正极，二极管 DB2、二极管DlO的负极接地，复合三极管QF3的基极接电阻R21、电阻R22的一端，复合三 极管QF2基极一路通过电阻R15接地，另一路通过电阻R14接电阻R12的一端及电子开关 TK2的输出端，复合三极管QF2的集电极接电阻R16的一端，电阻R23的另一端接电阻R24、 电容C3、电阻R25的一端，电阻R24、电容C3的另一端接电阻R22的另一端及地，电阻R21 的另一端接电阻R19 —端及电子开关TK3的输出端，电阻R19的另一端接电子开关TK3的 负输入端、电阻R20的一端，电子开关TK3的正输入端接电阻R18—端，电阻R18的另一端 接电阻R16的另一端及电阻R17的一端，电子开关TK2负输入端接电阻R12、电阻R25另一 端及电阻R13的一端，电阻R13的另一端接电阻R20另一端及电容C2、电容Cl的正极、电阻 R6、电阻Rl的一端、稳压二极管DWY的负极，电子开关TK2的正输入端通过电阻Rll接电阻 R9、电阻RlO的一端，电阻R9另一端接整流二极管D2的负极，电阻RlO的另一端接电阻R17 另一端、电容C2、电容Cl的负极、电阻R3的一端及稳压二极管DWY的正极，电阻R3的另一 端一路通过电阻R4接电子开关TKl的正输入端，另一路通过电阻R2接电阻Rl的另一端、 复合三极管QFl的集电极、整流二极管D7的负极及自发电储能设备VRLAl的一端并作为其 它用电设备的输出端，自发电储能设备VRLAl的另一端接地，复合三极管QFl的基极一路通 过电阻R8接地，另一路通过电阻R7接电阻R5的一端及电子开关TKl的输出端，电阻R5的 另一端接电阻R6的另一端及电子开关TKl的负输入端，复合三极管QFl的发射极通过报警 发光二极管DBl接复合三极管QF2的集电极及励磁储备电源VRLA2的一端，励磁储备电源 VRLA2的另一端接地。
全文摘要
本发明涉及一种用于太阳能PV励磁交流发电机的多路电压调节器，包括发电机MIPVFDJ及三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2，还包括调节器电路，所述调节器电路分别与发电机MIPVFDJ、三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2连接，所述发电机MIPVFDJ通过整流电路与自发电储能设备VRLA1连接，所述太阳能电池组件PV通过二极管D9分别与发电机MIPVFDJ、励磁储备电源VRLA2连接；本发明的特点是体积小，重量轻，结构简单，安装、维修方便，使用寿命长。充分利用可再生能源、缓解能源紧张现状；减少城市公路废气排放、改善生存环境促进民生发展。
文档编号H02J7/14GK102088270SQ20101060264
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者孔大铮, 王风顺, 邵广义, 阚彩云 申请人:天津市津天温度仪表科技有限公司