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运用PWM的车载磁化发电装置扼制线路

时间:2011-12-29 12:50:00   来源:中国发电机网   添加人:admin

  电压比较控制式整流稳压电路及其存在的问题电压比较控制式整流稳压电路原理,永磁发电机发出的三相交流电,经由整流二极管VD1、VD3、VD5和晶闸管VT2、VT4、VT6构成的三相半控桥整流后,给蓄电池GB和负载RL供电。控制电路主要由检测电路、基准电路、比较电路和触发电路组成,检测电路检测当前输出整流电压U0的大小,通过比较电路与基准电路产生的基准电压(对应于要求的输出稳压值)进行比较,当U0小于基准值,通过触发电路使晶闸管触发导通,整流桥处于工作状态,发电机向负载供电,同时也给蓄电池充电,使输出电压升高;当U0大于基准电压值,比较器的输出翻转,触发电路不产生触发信号,晶闸管因无触发脉冲而不能导通,因此整流桥不工作,发电机不向负载和蓄电池供电,输出电压下降。这样整流桥时通时断,使输出电压始终围绕设定值上下波动,实现稳压输出。

  电压比较控制式整流稳压电路原理图由上述工作原理不难看出,在电压比较式整流稳压电路中,输出电压的上升、下降时间既与发电机的工作转速有关,又与负载大小及蓄电池本身的特性有关,因此整流桥的导通、关断时间以及通断周期24采用PWM的车用永磁发电机控制电路驱动控制Driveandcontrol等都会随着发电机的具体工况而大范围变化,考虑到晶闸管的半控特性,对已触发导通的晶闸管,当触发脉冲消失后仍将继续导通,直到电流下降为零才能关断,这种实际关断时间的滞后,势必影响输出电压的稳压精度。特别是在高速、轻载运行时,由于整流桥导通时对蓄电池的充电电压高、充电电流大,使输出电压上升快,整流桥导通时间减少,关断滞后作用影响加大,在一定条件下甚至会导致输出电压的振荡或失控,为此笔者介绍一种PWM控制式整流稳压电路。

  PWM控制式整流稳压电路给出了PWM控制式整流稳压电路原理图。该整流稳压电路的主电路仍采用晶闸管三相半控桥式整流电路,与电压比较式的主要差别在于:电路中施加到晶闸管门极的触发信号是频率恒定脉冲宽度可调的PWM信号,因此三相半控桥的通断周期固定,而导通、关断时间随具体工况变化,以实现稳压。PWM信号是由TL494产生的,TL494是美国德州仪器公司生产的PWM控制专用集成电路,关于其内部电路及工作原理已为大家所熟知,在此不再祥述,下面仅就其在本电路中的连接及工作情况等进行讨论。

  PWM控制式三相半控桥整流稳压电路如所示,由检测电路检测当前输出电压U0,经分压、滤波后作为电压反馈信号送到TL494内部集成的误差放大器的同相输入端1脚,误差放大器的反相输入端2脚接电压给定信号,该信号是从由14脚输出的内部基准电压经电阻分压得到的,在误差放大器的输出端3脚与2脚之间所接的电阻、电容形成了一个阻容校正电路,由此构成了一个电压调节器。3脚的信号就是该电压调节器的输出信号,它作为脉宽调制电路的控制信号,在TL494内部经比较器与振荡电路产生的锯齿波进行比较,产生一系列频率固定而脉宽可调的PWM信号,该PWM信号由8脚输出,再经由外接的PNP晶体管T1进行功率放大后,作为触发信号送晶闸管的门极。

  当发电机低速运行时,由于发电机输出交流电压较低,为使输出整流电压达到稳压值,每个PWM周期整流器所需导通时间较长,此时电压调节器产生的PWM控制信号u3较低,使u8低电平时间较长。而当发电机高速运行时,相应u3较高,u8的低电平时间缩短,整流器导通时间减少,即在每个PWM周期中发电机的实际输出时间减少,这样随着负载及转速的变化,由电压调节器通过改变u3电压的高低,调节PWM信号的占空比,就可以改变在一个PWM周期中晶闸管整流器的工作时间,从而实现发电机在变速、变载工况下的恒压输出。

  样机试验所研制的样机为低速车用永磁发电机,其主要性能指标如下:额定功率350W,额定电压28V,额定转速2500r/min,最低工作转速1000r/min,最高转速4800r/min,极数2p=12,转子采用表面凸出式结构,定子铁心冲片仍选用目前350W硅整流车用发电机JF12-111冲片。

  结语PWM控制式晶闸管三相半控桥整流稳压电路设计新颖,线路简单可靠,输出电压稳压精度高、稳压范围大,特别是与电压比较式整流稳压电路相比,由于整流桥的通断周期固定,仅导通、关断时间随运行工况相应变化,其稳压性能对转速、负载等与运行工况有关的参数依赖性小,具有更广泛的适应性。