一种发电机变频器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种发电机变频器，包括LC低通滤波器，关键在于：所述LC低通滤波器的输入端连接有低频全桥换向电路的输出端，整流电路的输出端连接低频全桥换向电路的输入端，在低频全桥换向电路和整流电路之间连接有PWM斩波调制电路，其中三相不控整流电路由三条并联的支路组成，每条支路上均串联有两个二级管，PWM斩波调制电路为开关晶体管。本发明成本低，降低电路损耗，减少发热现象，增加了电路的可靠性。
【专利说明】一种发电机变频器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发电机用的变频器。
【背景技术】
[0002]—般变频数码发电机，该发电机为一台内燃发动机，一台永磁电机，一个变频器和发电机外壳及其他辅助元件组成.这种数码发电机是传统励磁发电机的替代产品，具有电源品质高，体积小重量轻，效率高，噪音低等优点。其中变频器的价格较高，直接导致了发电机整体的价位较高。图1中显示了现有技术中标准的AC-DC-AC拓扑，现有标准电路中有电容C2’滤波，C2’两端的电压完全是直流电压，同时现有电路中的绝缘珊双极型晶体管SI’至绝缘珊双极型晶体管S4’不是起极性开关的作用，而是起PWM调制的作用。也就是说，现有电路中绝缘珊双极型晶体管SI’至绝缘珊双极型晶体管S4，都工作在较高频率的开关状态下，其开关损耗非常高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种成本低、寿命长的发电机变频器。
[0004]为了实现上述目的，采用以下技术方案:一种发电机变频器，包括LC低通滤波器，其特征在于:所述LC低通滤波器的输入端连接有低频全桥换向电路的输出端，整流电路的输出端连接低频全桥换向电路的输入端，在低频全桥换向电路和整流电路之间连接有PWM斩波调制电路，其中三相不控整流电路由三条并联的支路组成，每条支路上均串联有两个二级管，PWM斩波调制电路为开关晶体管。
[0005]所述低频全桥换向电路为两条并联的支路组成，每条支路上串联有两个开关晶体管。
[0006]所述开关晶体管为绝缘珊双极型晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、大功率三极管或者集成门极换流晶闸管，或者其他起开关作用的元件。
[0007]所述整流电路为三相不控整流电路或者单相全桥整流电路。
[0008]本发明的具有如下优点:
(I)降低电路损耗，减少发热。本发明只有一个较高工作频率的开关元件绝缘珊双极型晶体管Q1，绝缘珊双极型晶体管srs4工作在低频率的极性切换状态中，其开关损耗几乎可以忽略。
[0009](2)降低了设计成本。本发明中的绝缘珊双极型晶体管SrS4只需要低频开关元件，低频开关元件比高频开关元件便宜得多，并且由于其工作时的开关损耗很小，仅有导通损耗的情况下发热要少得多，所以可以使用更低额定电流的元件即可满足使用要求。本发明中绝缘珊双极型晶体管Ql的技术参数要求与现有技术中使用的绝缘珊双极型晶体管SI，飞4’是相同的，而本发明中绝缘珊双极型晶体管SfS4的元件成本要比绝缘珊双极型晶体管Ql便宜得多，所以总的成本得到降低。
[0010](3)本发明中还取消了电解电容C2’，既降低成本，减少损耗，还提高了产品的可靠性和寿命。电解电容寿命短，在较高频率的电流下发热明显，损耗较大。在现有技术中，电解电容C2’的成本是非常高的，特别是在大功率的数码发电机变频器中，该电容既昂贵又降低了产品的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为现有技术的电路原理图；
图2为现有技术的具体电路图；
图3为本发明实施例1的电路原理图；
图4为本发明实施例1的具体电路图；
图5为图4中Al点的波形图；
图6为图4中A2点的波形图；
图7为图4中BI点的波形图；
图8为图4中B2点的波形图；
图9为图4输出端的波形图；
图10为图4中绝缘珊双极型晶体管Ql、绝缘珊双极型晶体管S1、绝缘珊双极型晶体管S2、绝缘珊双极型晶体管S3和绝缘珊双极型晶体管S4的控制信号图；
图11为本发明具体应用的电原理图；
图12为实施例3的电原理图；
图13为实施例3的具体电路图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
[0013]实施例1:如图3和图4所示，一种发电机变频器，包括LC低通滤波器，所述LC低通滤波器的前部连接有低频全桥换向电路和三相不控整流电路，在低频全桥换向电路和三相不控整流电路之间连接有PWM斩波调制电路，其中三相不控整流电路由三条并联的支路组成，每条支路上均串联有两个二级管，PWM斩波调制电路为一只集电极连接并联支路上二级管阴极、发射级连接低频全桥换向电路的绝缘珊双极型晶体管。其中低频全桥换向电路为两条并联的支路组成，每条支路上串联有两个绝缘珊双极型晶体管，串联的两只绝缘珊双极型晶体管中上管的发射极和下管的集电极相连，然后与低通滤波器相连.上管的集电极连接全桥换向电路的高电平端，下管的发射极连接全桥换向电路的低电平端。
[0014]下面介绍一下本电路的工作原理:
A、电机的三相输出连接到二极管Dl至二级管D6组成的三相整流桥的输入，三相整流桥的输出为Al对地，见图5中的Al ;
B、接下来经绝缘珊双极型晶体管Ql进行PWM斩波调制后的输出为A2对地，见图6，其中的包络线为输出的有用成分，实际的PWM频率更高，图中为了方便显示，把PWM的频率降低了很多倍，实际的PWM频率一般为IOk以上；
C、再经过绝缘珊双极型晶体管SI至绝缘珊双极型晶体管S4做极性切换后得到BI和B2，见图7和图8所示；
D、最后经过LC滤波后得到Uout，见图9，Uout波形就是本发明的输出电压波形。[0015]绝缘珊双极型晶体管Ql的控制信号为Vql，绝缘珊双极型晶体管SI至S4的控制信号分别为对应的Vsl至Vs4。其中Vql为PWM调制信号，频率通常在IOK以上，在图10中为了显示而降低了很多倍。Vsl?Vs4为正负极性切换信号，频率一般为50HZ或者60HZ，
与输出频率一致。
[0016]Vsf Vs4信号是固定不变的，在边沿均插入了死区时间来避免开关元件出现直通，而Vql信号是根据输出电压和电流来进行调节的，这部分PWM信号控制与现有技术是相似，所不同的是，本发明只需要一路PWM控制信号，而现有技术中的绝缘珊双极型晶体管S1?S4常常需要使用带有死区控制的4路PWM控制信号。相比于本发明，在较高频率开关信号中插入死区时间对产品的性能影响要大得多，因为死区时间与最大脉冲宽度的比值较大，达到了数十分之一。而本发明由于死区时间插入在低频极性切换信号中，死区时间与开关信号脉冲宽度的比值可达到数万分之一，影响非常小。
[0017]现有电路中的绝缘珊双极型晶体管SI’至绝缘珊双极型晶体管S4’不是起极性开关的作用，而是起PWM调制的作用，也就是说，标准电路中SI’至S4’都工作在较高频率的开关状态下，其损耗比本发明中的Sf S4仅工作在低频的极性切换下要高得多.同样，本发明的绝缘珊双极型晶体管Ql也工作在PWM调制状态中，其开关损耗也非常高。但是本发明中只有Ql的开关损耗高，而Sf S4的开关损耗几乎可以忽略。
[0018]如图11所示,汽油发动机或者柴油发动机带动永磁发电机转动，永磁发电机的输出三相高压电源和低压电源连接到变频器的输入端。其高压电源为数百伏特和数百赫兹不定，低压电源为数十伏特和数百赫兹。高压电源经过三相不控整流电路和PWM斩波调制电路后得到全波整流的正弦包络电压，其带有PWM调制分量，并且只有正极性。在经过低频全桥换向电路后得到既有正极性也有负极性的正弦包络电压，最后经LC低通滤波器得到低频电源输出。整个电路由MCU控制单元(MicroControllerUnit)进行协调和控制,它负责根据输出采样的电压和电流大小生成合适的PWM信号，通过IGBT隔离驱动电路去驱动PWM斩波调制器，同时输出合适的换向信号经过IGBT驱动电路去控制低频全桥换向电路，使输出得到正弦波的正负极性。
[0019]同时低压电源稳压电路为MCU控制单元以及其他电路提供需要的低压工作电源，在需要调整发动机转速的产品中还有转速脉冲整形电路为MCU控制单元提供转速脉冲，并在MCU中生成步进电机控制脉冲，通过步进电机驱动电路去驱动油门步进电机转动，进而改变发动机的转速。
[0020]实施例2:与实施例1不同的是，绝缘珊双极型晶体管改用MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)来代替。
[0021]实施例3:如图12和图13所示的输出端为双电压输出的变频器的原理图和具体电路图，其实质为单电压输出的串联，其控制部分完全一样。
【权利要求】
1.一种发电机变频器，包括LC低通滤波器，其特征在于:所述LC低通滤波器的输入端连接有低频全桥换向电路的输出端，整流电路的输出端连接低频全桥换向电路的输入端，在低频全桥换向电路和整流电路之间连接有PWM斩波调制电路，其中三相不控整流电路由三条并联的支路组成，每条支路上均串联有两个二级管，PWM斩波调制电路为开关晶体管。
2.如权利要求1所述的发电机变频器，其特征在于:所述低频全桥换向电路为两条并联的支路组成，每条支路上串联有两个开关晶体管。
3.如权利要求1或2所述的发电机变频器，其特征在于:所述开关晶体管为绝缘珊双极型晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管、大功率三极管或者集成门极换流晶闸管。
4.如权利要求1或2所述的发电机变频器，其特征在于:所述整流电路为三相不控整流电路或者单相全桥整流电路。
【文档编号】H02M5/458GK103887992SQ201410142401
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】龚治俊 申请人:重庆瑜欣平瑞电子有限公司