專利名稱：發(fā)電機(jī)逆變限速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種不可逆的交流－直流－交流之間的電功率變換裝置，特別是應(yīng)急用的微型汽油發(fā)電機(jī)上的逆變限速器。
目前國內(nèi)有的廠家正在引進(jìn)日本力丸牌的微型汽油發(fā)電機(jī)的開發(fā)研究工作。該機(jī)是將微型汽油內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、逆變限速裝置等組合成獨(dú)立產(chǎn)品，將發(fā)電機(jī)輸出的100V交流AC經(jīng)直流DC穩(wěn)壓后再不可逆的逆變?yōu)榉€(wěn)定的220V交流AC輸出，可作為各種場合應(yīng)急用電源。其中逆變限速器包括有與發(fā)電機(jī)電樞繞組低壓輸出耦合的低壓整流電路Ⅰ、集成運(yùn)放振蕩器Ⅱ、過載短路保護(hù)電路Ⅳ、接至橋式逆變輸出電路Ⅶ的推動級Ⅲ、與發(fā)電機(jī)電樞繞組高壓輸出端耦合的高壓整流電路V、自動穩(wěn)壓限速電路Ⅵ組成。但該發(fā)電機(jī)有如下缺點(diǎn)(1)過載短路保護(hù)電路Ⅳ原設(shè)計不完整，使末極橋式逆變輸出電路Ⅶ中的三極管組在滿負(fù)荷卸載時處于瞬時共同飽和狀態(tài)，將高壓直流電路，經(jīng)常使三極管組擊穿，導(dǎo)致整機(jī)無法使用。
(2)自動穩(wěn)壓限速電路Ⅵ中有的元件參數(shù)選擇不當(dāng)，導(dǎo)致整機(jī)停機(jī)后起動困難。
本實用新型目的是針對上述缺點(diǎn)提供一種在微型汽油發(fā)電機(jī)上用的不使末級輸出電路中三極管組飽和擊穿的，具有可靠的負(fù)載短路保護(hù)的、良好起動性能的發(fā)電機(jī)逆變限速器。
本實用新型目的是這樣實現(xiàn)的，在原來的發(fā)電機(jī)逆變限速器的過載短路保護(hù)電路Ⅳ中增接共態(tài)導(dǎo)通抑制電路和負(fù)載短路保護(hù)電路。共態(tài)導(dǎo)通抑制電路可以有多種方案，本實用新型公開了兩種，一種為包括有三極管BG4、BG5，電阻R27、R28、R29、R30、R31、R32組成，另一種為包括有用作反相器型號為CC4069的集成塊，可調(diào)電阻Rα、R’α、Rβ、R’β組成，他們都可有效地抑制推動級Ⅲ中三極管BG1、BG2瞬態(tài)共同導(dǎo)通而引起的未級輸出電路Ⅶ中三極管組共態(tài)導(dǎo)通現(xiàn)象。在共態(tài)導(dǎo)通抑制電路基礎(chǔ)上再增接負(fù)載短路保護(hù)電路，它由三極管BG3、電阻R11、R12、R19、R20、R21，單向可控硅SCR1組成，當(dāng)負(fù)載短路時，同樣可使末級輸出電路Ⅶ中三極管全部截止，不使末級三極管燒毀擊穿，使發(fā)電機(jī)可正常使用。另外，提高自動穩(wěn)壓限速電路Ⅵ中電阻R34的電阻值，避免了發(fā)電機(jī)啟動時單向可控硅SCR2誤觸發(fā)現(xiàn)象，使停機(jī)后啟動順利可靠。
本實用新型消除了微型汽油發(fā)電機(jī)壽命周期內(nèi)末級三極管失效頻繁現(xiàn)象，并附有高壓直流短路時具有自動停機(jī)功能。并使發(fā)電機(jī)啟動性能大大改善，可作為農(nóng)村家庭、企事業(yè)單位應(yīng)急用電的設(shè)備。
以下結(jié)合附圖給以詳細(xì)說明。
圖1為微型汽油發(fā)電機(jī)逆變限速器方框原理圖。
圖2為發(fā)電機(jī)逆變限速器電路部份制成印刷板安裝在散熱片內(nèi)腔內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為發(fā)電機(jī)逆變限速器中有第一種共態(tài)導(dǎo)通抑制電路的電路原理圖。
圖4為第二種共態(tài)導(dǎo)通抑制電路原理圖。
實施例一一種由微型汽油內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、逆變限速器等組成的微型汽油發(fā)電機(jī)，其中逆變限速器包括有與發(fā)電機(jī)電樞繞組低壓輸出端交流AC耦合的低壓整流電路Ⅰ、與其直流DC耦合的集成運(yùn)放振蕩器Ⅱ、過載短路保護(hù)電路Ⅳ，接至末級橋式逆變輸出電路的推動級Ⅲ和與發(fā)電機(jī)電樞繞組高壓輸出端交流AC耦合的高壓整流電路V、與其直流DC耦合的自動穩(wěn)壓限速電路Ⅵ、輸出為交流AC橋式逆變輸出電路Ⅶ組成。低壓整流電路Ⅰ由整流二極管D1、D2、D3、D4、D5、D6，穩(wěn)壓二極管W1、電容C1、電阻R1組成，接點(diǎn)15、16、17與發(fā)電機(jī)電樞繞組三相低壓輸出端連接；集成運(yùn)放振蕩器Ⅱ由用作四電壓比較器的集成塊26、27、28，整流二極管D13、D14、電阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，電容C2、C3、C6組成，用作四電壓比較器的集成塊25、26、27、28的型號為LM339，集成塊28第13引腳點(diǎn)13與D13正端和D14負(fù)端連接，第10引腳點(diǎn)10接在R8、C2之間，第11引腳點(diǎn)11接在R2、R7之間，集成塊26第5引腳點(diǎn)5接在R5、C3之間，第4引腳點(diǎn)4和集成塊27第7引腳點(diǎn)7接在R6、R10之間，集成塊27第6引腳點(diǎn)6接在D14與C6之間；推動級Ⅲ由三極管BG1、BG2，電阻R13、R14、R15、R16、R17、R18組成，R15和R17電阻值為1.2KΩ，R16和R18電阻值為22KΩ；高壓整流電路V由整流二極管D7、D8、D9、D10、D11、D12組成，接點(diǎn)18、19、20與發(fā)電機(jī)電樞繞組三相高壓輸出端連接；自動穩(wěn)壓限速電路Ⅵ由單向可控硅型號為2P4M的SCR2、穩(wěn)壓二極管W2、電容C7、C8、電阻R34、R35、R36、R37組成，為使發(fā)電機(jī)停機(jī)后起動可靠，電阻R34需大于66KΩ，本例優(yōu)先采用240KΩ，接點(diǎn)21、22與微型內(nèi)燃機(jī)中點(diǎn)火系統(tǒng)的高壓線圈初級相連；橋式逆變輸出電路Ⅶ由開關(guān)三極管BG6、BG7、BG8、BG9、BG10、BG11、BG12、BG13，整流二極管D16、D17、D18、D19，電阻R38、R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46組成，由BG6基極引出的點(diǎn)m與電阻R15一端的a點(diǎn)連接，由BG8基極引出的O點(diǎn)與電阻R18一端的d點(diǎn)連接，由BG7基極引出的n點(diǎn)與電阻R17一端的C點(diǎn)連接，由BG9基極引出的p點(diǎn)與電阻R16的b點(diǎn)連接，參數(shù)為62KΩ的R46兩端接點(diǎn)23、24為交流220V輸出；過載短路保護(hù)電路Ⅳ中除了現(xiàn)有的包括用作四電壓比較器的第14引腳點(diǎn)14接在R25與D15之間的集成塊25、單向可控硅SCR1、整流二極管D15、電阻R22、R23、R24、R25、R26、R33、電容C4、C5之外，還增接共態(tài)導(dǎo)通抑制電路和負(fù)載短路保護(hù)電路(1)共態(tài)導(dǎo)通抑制電路包括有三極管BG4、BG5、電阻R27、R28、R29、R30、R31、R32組成，三極管只要是截止頻率大于80KHz的都可選用，本例選用型號為2SA1056或2SA1015的開關(guān)三極管，R27、R28為820Ω，R29～R32為10KΩ；BG4、BG5的各發(fā)射極和R27、R28的一端通過電阻為200Ω的R1與低壓整流電路Ⅰ連接，BG4基極與R29、R30一端、R27另一端連接，R29另一端點(diǎn)h與集成運(yùn)放振蕩器Ⅱ中的用作四電壓比較器的集成塊26第2引腳P點(diǎn)連接，BG4集電極點(diǎn)g與推動級Ⅲ中的三極管BG基極B點(diǎn)連接；BG5基極與R28另一端和R31、R32一端連接，R32另一端K點(diǎn)與集成運(yùn)放振蕩器Ⅱ中的用作四電壓比較器的集成塊27的第1引腳Q點(diǎn)相連，BG5集電極L點(diǎn)與型號為2N6520的三極管BG基極點(diǎn)相連，R30、R31另一端i、j點(diǎn)與SCR1正端q點(diǎn)連接。
(2)在共態(tài)導(dǎo)通抑制電路基礎(chǔ)上，還增設(shè)有三極管BG3、單向可控硅SCR1、電阻R11、R12、R19、R20、R21組成的負(fù)載短路保護(hù)電路，BG3的型號為2N6520，電阻值R11、R12為4.3KΩ，R19為3.9KΩ，R20為1KΩ，R21為47KΩ。BG3基極通過R19和其發(fā)射極通過電阻R1與低壓整流電路Ⅰ連接，BG3集電極通過R21的f點(diǎn)與自動穩(wěn)壓限速電路Ⅵ中的電阻值為240KΩ的R34的r點(diǎn)連接，R11接在型號為2N6520的三極管BG1基極A點(diǎn)與集成塊26第2引腳P點(diǎn)之間，R12接在集成塊27第1引腳Q點(diǎn)與型號為2N6520三極管BG2基極之間，R20一端與BG3基極相連，其另一端e點(diǎn)接至型號為2P4M的單向可控硅SCR1的正端q點(diǎn)；SCR1負(fù)端接地，其觸發(fā)極接在電阻值為9.1KΩ的R26與電容值為0.047μF的C5之間。
上述電路基極原理是Q、P兩端接受四電壓比較器LM339相應(yīng)第1、2兩腳輸出的對稱的方波信號，使BG1、BG2交替地導(dǎo)通和截止，由于P、Q兩端的方波信號同時分別加至BG4、BG5的基極，并且BG4、BG5的開關(guān)速度遠(yuǎn)快于BG1、BG2的開關(guān)速度，這樣在BG1完全導(dǎo)通之前，BG2就因BG4飽和導(dǎo)通的作用面截止，反之也然。這樣就有效地抑制了某種偶然因素引起B(yǎng)G1、BG2瞬態(tài)共同導(dǎo)通而導(dǎo)致末級三極管飽和擊穿現(xiàn)象。如當(dāng)負(fù)載短路時，電阻R33上壓降增大，四電壓比較器的集成塊25第8腳電位低于第9腳電位，第14腳點(diǎn)14的電位轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娢?，SCR1被觸發(fā)導(dǎo)通，由于SCR1為快速反應(yīng)的單向可控硅2P4M，加之SCR1觸發(fā)的是高速開關(guān)三極管BG4、BG5，所以BG1、BG2基極引出的A、B兩點(diǎn)迅速變?yōu)楦唠娖?，從而使末級輸出管全部截止，同樣可避免由于BG1、BG2瞬態(tài)共同導(dǎo)通，使末級的BG10和BG12或BG11和BG12中的一組或兩組三極管處于瞬時共同飽和狀態(tài)而擊穿失效現(xiàn)象，保證了微型汽油發(fā)電機(jī)的正常使用。如當(dāng)發(fā)電機(jī)電樞繞阻高壓短路時，BG3的導(dǎo)通給SCR1一正脈沖，使得內(nèi)燃機(jī)熄火自動停機(jī)。
本逆變限速器集成在一塊印刷電路板30上，它安裝在散熱板29內(nèi)腔內(nèi)，散熱板29固定在發(fā)電機(jī)外殼上。
實施例二與實施例一不同之處是共態(tài)導(dǎo)通抑制電路是用反相器型號為CC4069的集成塊31、可調(diào)電阻Rα、R’α、Rβ、R’β組成的電路代替BG4、BG5、R27～R32組成的電路，集成塊31有六個單元，只用其兩個單元即可，其漏極電源端VDD通過電阻R1與低壓整流電路Ⅰ連接，其源極電源端VSS接地，Rα一端與集成塊31第一單元引出端Y1連接，R’α一端與集成塊31第二單元引出端Y2連接，Rα、R’α的另一端X1、X2共同于SCR1正端q點(diǎn)連接，Rβ一端與集成塊31第一單元反相端Z1連接、R’β一端與集成塊31第二單元反相端Z2連接，Rβ另一端Z’1與三極管BG2基極B點(diǎn)相連，R’β另一端Z’2與三極管BG1基極A點(diǎn)相連。如X1點(diǎn)低電位時，BG1導(dǎo)通，此時Z’1點(diǎn)必然高電位，BG2必然截止，反之X2點(diǎn)低電位時，BG1必然截止。如X1、X2點(diǎn)均為低電位時，Z’1、Z’2均為高電位，BG1和BG2均截止，這樣均能防止末級橋式逆變輸出電路Ⅶ的三極管組因處于瞬時共同飽和狀態(tài)而導(dǎo)致?lián)舸┦КF(xiàn)象。
實施例三如將實施例一中的電阻R15、R17改用620Ω，電阻R16、R18改為10KΩ，電阻R34改用120KΩ，電阻R46改用33KΩ，則R46兩端引出點(diǎn)23、24即為交流110V輸出。
權(quán)利要求1.一種用于微型汽油發(fā)電機(jī)上的逆變限速器，包括有與發(fā)電機(jī)電樞繞組低壓輸出端交流AC耦合的低壓整流電路I、與其直流DC耦合的集成運(yùn)放振蕩器II、過載短路保護(hù)電路IV、推動級III和與發(fā)電機(jī)電樞繞組高壓輸出端交流AC耦合的高壓整流電路V、與其直流DC耦合的自動穩(wěn)壓限速電路VI、輸出為交流AC的橋式逆變輸出電路VII組成，其特征在于在過載短路保護(hù)電路IV中增接共態(tài)導(dǎo)通抑制電路和負(fù)載短路保護(hù)電路，在共態(tài)導(dǎo)通抑制電路基礎(chǔ)上增接的負(fù)載短路保護(hù)電路包括有三極管BG3、電阻R11、R12、R19、R20、R21單向可控硅SCR1組成，BG3基極通過R19和其發(fā)射極通過電阻R1與低壓整流電路I連接，BG3集電極通過R21的f點(diǎn)與自動穩(wěn)壓限速電路VI中的電阻R34的r點(diǎn)連接，R11接在三極管BG1基極與集成塊26第2引腳P點(diǎn)之間，R12接在集成塊27第1引腳Q點(diǎn)與三極管BG2基極之間，R20一端與BG3基極相連，其另一端e點(diǎn)接至SCR1正端Q點(diǎn)、SCR1正端Q點(diǎn)、SCR1負(fù)端接地，其觸發(fā)極接在電阻R26與電容C5之間。
2.按權(quán)利要求1所述的逆變限速器，其特征在于共態(tài)導(dǎo)通抑制電路包括有三極管BG4、BG5、電阻R27、R28、R29、R30、R31、R32組成；BG4、BG5的各發(fā)射極和R27、R28的一端通過電阻R1與低壓整流電路Ⅰ連接，BG4基極與R29、R30一端、R27另一端連接，R29另一端點(diǎn)h與集成運(yùn)放振蕩器Ⅱ中的用作四電壓比較器的型號為LM339的集成塊26第2引腳P點(diǎn)連接，BG4集電極點(diǎn)g與推動級Ⅲ中的三極管BG2基極B點(diǎn)相連，BG5基極與R28另一端和R31、R32一端連接，R32另一端k點(diǎn)與集成運(yùn)放振蕩器Ⅱ中的用作四電壓比較器型號為LM339的集成塊27的第1引腳Q點(diǎn)相連，BG5集電極L點(diǎn)與BG1基極A點(diǎn)相連，R30、R31另一端i、j點(diǎn)與SCR1正端q點(diǎn)連接。
3.按權(quán)利要求1所述的逆變限速器，其特征在于共態(tài)導(dǎo)通抑制電路包括有用作反相器型號為CC4069的集成塊31、可調(diào)電阻Rα、R’α、Rβ、R’β組成，集成塊31漏極電源端VDD通過電阻R1與低壓整流電路Ⅰ連接，其源極電源端VSS接地，Rα一端與集成塊31第一單元引出端Y1連接，R’α一端與集成塊31第二單元引出端Y2連接，Rα、R’α的另一端X1、X2、共同與SCR1正端q點(diǎn)連接，Rβ一端與集成塊31第一單元反相端Z1連接、R’β一端與集成塊31第二單元反相端Z2連接，Rβ另一端Z’1與三極管BG2基極B點(diǎn)相連，R’β另一端Z’2與三極管BG1基極A點(diǎn)相連。
4.按權(quán)利要求1或2或3的逆變限速器，其特征在于其電路集成在一塊印刷電路板30上，它安裝在固定于發(fā)電機(jī)外殼上的散熱板29內(nèi)腔內(nèi)。
5.按權(quán)利要求1所述的逆變限速器，其特征在于自動穩(wěn)壓限速電路Ⅵ中的電阻R34大于66KΩ。
6.按權(quán)利要求5所述的逆變限速器，其特征在于電阻R34優(yōu)先采用240KΩ。
專利摘要一種用于微型汽油發(fā)電機(jī)上的逆變限速器，包括有與發(fā)電機(jī)電樞繞阻連接的低壓整流電路，集成運(yùn)放振蕩器，推動級電路，過載短路保護(hù)電路、高壓整流電電路，自動穩(wěn)壓限速電路，橋式逆變輸出電路。改進(jìn)處在于在過載短路保護(hù)電路中增接有三極管BG4、BG5、電阻R27～R32組成的或有CC4069集成塊、可調(diào)電阻R
文檔編號H02M5/00GK2092831SQ9121554
公開日1992年1月8日 申請日期1991年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月6日
發(fā)明者顧漢榮 申請人:顧漢榮