DZ065车用永磁发电机电子稳压器（驱动和保护电路设计）
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DZ065车用永磁发电机电子稳压器（驱动和保护电路设计） ,毕业设计
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本科生毕业设计（论文）文献综述 设计（论文）题 目 ： 车用永磁发电机电子稳压器（驱动和保护电路设计） 分 院： 电子信息分院 专业班级： 电子 04201 姓 名： 陶伟 学 号： 04305092 指导教师： 刘希真 教师职称： 副教授 完成日期： 2008 年 3 月 10 日 温州大学城市学院教学科研部制 nts 1 车用永磁发电机的稳压系统 开题报告 一 : 设计题目 车用永磁发电机的稳压系统 二 : 研究背景和意义 现有的 励磁式发电机是通过蓄电池给作为转子的电磁铁线圈供电后，产生磁场，才具备发电功能。这样在其输出电能时自身将有 20%的能源消耗；励磁式发电机用于励磁的集电环与碳刷易磨损，寿命短，故障率高 ,长时间摩擦必须定期更换；转子内部的电磁铁线圈在工作时易发生烧毁、断线是售后服务比例中的40%的病因；随着市场上价格漆包线的上涨，其制造成 本比较高 。 车用永磁发电机与现有励磁发电机相比，节能效果显著并具有激活蓄电池功能，延长蓄电池寿命，另外由于没有励磁发电机的 环，电刷，维护工作大大下降，可靠性明显提高，是今后汽车发电机的发展方向， 永磁发电机将会慢慢的取代励磁发电机的地位 。 但是高速低速发电输出电压变化大，工作电流大，稳压和散热难 。 因此毕业经过大量的实验测试 ， 选取最优良的方案 。 本研究可以提高蓄电池的寿命 ， 结构简单 ， 节省能源 ， 大大提高经济效益 。 同时 使得汽车的发电机系统更加稳定 。 三 : 研究内容 随着永磁材料的发展 ,车用永磁发电机的结构简 单 ， 功率高 ， 低速特性好等优点 ， 受到了关注 ， 更多的汽车制造商选择了永磁发电机 。 但是永磁发电机采用的永久磁钢作为励磁源 ， 励磁磁势不可调节 ， 因此汽车在行使时 ， 转速变化很大 ， 普通的有 1000 到 8000r/min， 高档的轿车可以达到 1000 到 15000r/min， 输出电压和频率都在变化 ,电压将会在 16V 到 160V， 而频率也会在 16HZ 到 160HZ，另外在高档的轿车中 ， 还要带动大负载 ， 必须承受大的电流 。 因此 ， 在这个设计中 ， 首先做到在这个大范围电压波动下 ， 实现稳定输出电压以及精度 ， 消除谐波另外更重要的是做好散热 ， 还有 过流保护 ， 过压保护 ， 欠nts 2 压保护 ， 还有故障保护等等 。 整个设计的系统由 整流电路 ， 控制电路 ， 保护电路等三大部分组成 .。 在设计中完成以下的功能 , 即稳压 ， 保护 ， 散热等功能 。 控制电路部分功能 ， 采用 PWM 的控制方式来控制 ， 保证输出电压的稳定 ,还有做到对电路的过流保护控制 ， 和过电压保护 ， 故障保护 。 目前 一种是 采用的是电压比较控制方式来控制三相半控整流桥 。 这个方式稳压性能对负载 ， 转速等运行工况的有关参数依赖性很大 ， 运行工况及有关参数的变化会影响其稳定精度 .导致输出电压的振荡 ， 甚至失控 。 因此选用 PWM 控制方式三相半控桥整流稳 压电路 .第二种是采用的是斩波控制，但是这一种方法对于功率管的要求就更加严格，在设计中将在这两种方案中就行选择。 在研究中比较关键的问题是散热问题 和在这样大范围的变压的情况下稳压 ， 如何在大负载的情况下把热量散出去 ， 而且要做到体积要小 。 目前整体思路是采用风冷的方式进行散热 。 四 : 研究方案和措施 本设计暂时有两个方案可控选择 ， 其一为晶闸管控制调压 ， 其二是利用斩波电路 。 二者方案进行比较 。 斩波电路首先用二级管进行整流 ， 然后用功率管进行控制输出电压 ， 其成本大要大 ， 而且散热要相对晶闸管相位控制调压复杂 ， 能力流失多 。 因此选择 PWM 控制式整流稳压 ， 主要优点是 ， 该电路是整流和调压为一体 ， 一节省成本 ， 二方便了散热 .但是这里的晶闸管调压，跟以往的晶闸管的调相调压区别很大，如果选择调相调压，思路直接，但是电路会变的很复杂，对于调试带来很大的困难。而 PWM 控制式整流稳压是控制导通电压的脉冲波的多少来实现稳压，当三相输入电压低的时候， 则使 SCR 开通的时间变宽，稳定输出电压，当电压高的时候则减少开通时间。在这当中， PWM 的频率选择很重要，频率的选择影响到稳压。而且频率很低，对于稳压带来更大的困难。 晶闸管整流方式有两种，一种是 SCR 共阴整流二极管共阳的方式，第二种是 SCR 共阳整流二极管共阴的方式。选择第一种的方式，在每相切换导通的时候，由于 SCR 的反相漏电， 导致发热很严重，必须在这个上串联上整流二极管，nts 3 才能避免，但是成本就加大很多。 因此我们选择了第二种的整流方法，采用 SCR 共阳整流二极管共阴，这样就有效的解决了 SCR 发热的问题，而且成本没有增加，并且这种方法是最简单的方案。 以下是该电路的原理框图： 但是 PWM集成芯片上的 电阻 RT 和电容 CT 用于确定振荡器产生的锯齿波的频率 ， 这一频率 的选择对于 PWM控制式整流稳压电路具有重要意义 ， 其选取原则是 :应使该电路在导通时间最短的工况下 ， 每个 PWM周期中晶闸管导通期间包含足够多的脉波数。若频率过高 ， 由于在一定工况下为使输出电压稳定对应的占空比一定 ， 则意味着每个 PWM周期中半控整流桥的导通时间很短 ， 电压脉波数很少 ， 这样考虑到晶闸管在触发脉冲消失后的关断滞后问题 ， 会使各 PWM周期中的实际导通脉波数出现明显波动 ， 从而导致输出电压波动、稳压精度降低等问题。 斩波电路的方法对于晶闸管控制有所区别，在试验中得出，晶闸管一旦导通，就必须导通一个周期，但是在这个 周期中，由于时间比较短，充电电流大，使得输出电压达到稳压值甚至超出要求，因此在试验中对于晶闸管控制调压相对比较困难。 因此在方案中选用斩波控制方式进 行测试， 通过调节占空比稳定输出电压。 五 :结束语 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 nts 4 速和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。 五：文献 1刘明丹 .永磁发电机的电 子稳压及可调研究 J. 农机化研究 .2004 年 5 月 ; 2陈磊 章玮 方攸同 .汽车交流发电机的稳压电路设计 J. 微电机 . 2007 年第 40卷第 3 期 ; 3： B. J. Chalmers. Influence of saturation in brushless permanentmagnetmotor drives
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