車用永磁發(fā)電機電子穩(wěn)壓器（驅(qū)動和保護(hù)電路設(shè)計）

車用永磁發(fā)電機電子穩(wěn)壓器（驅(qū)動和保護(hù)電路設(shè)計）,永磁,發(fā)電機,電子,穩(wěn)壓器,驅(qū)動,以及,保護(hù),維護(hù),電路設(shè)計 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述設(shè)計（論文）題 目：車用永磁發(fā)電機電子穩(wěn)壓器（驅(qū)動和保護(hù)電路設(shè)計）分 院： 電子信息分院 　　　　　　 專業(yè)班級： 電子 04201 姓 名： 陶偉 　 學(xué) 號： 04305092 指導(dǎo)教師： 劉希真 　教師職稱： 副教授 完成日期： 2008 年 3 月 10 日 溫州大學(xué)城市學(xué)院教學(xué)科研部制1車用永磁發(fā)電機的穩(wěn)壓系統(tǒng)開題報告一: 設(shè)計題目 車用永磁發(fā)電機的穩(wěn)壓系統(tǒng)二: 研究背景和意義現(xiàn)有的勵磁式發(fā)電機是通過蓄電池給作為轉(zhuǎn)子的電磁鐵線圈供電后，產(chǎn)生磁場，才具備發(fā)電功能。這樣在其輸出電能時自身將有 20%的能源消耗；勵磁式發(fā)電機用于勵磁的集電環(huán)與碳刷易磨損，壽命短，故障率高,長時間摩擦必須定期更換；轉(zhuǎn)子內(nèi)部的電磁鐵線圈在工作時易發(fā)生燒毀、斷線是售后服務(wù)比例中的 40%的病因；隨著市場上價格漆包線的上漲，其制造成本比較高。車用永磁發(fā)電機與現(xiàn)有勵磁發(fā)電機相比，節(jié)能效果顯著并具有激活蓄電池功能，延長蓄電池壽命，另外由于沒有勵磁發(fā)電機的 環(huán)，電刷，維護(hù)工作大大下降，可靠性明顯提高，是今后汽車發(fā)電機的發(fā)展方向，永磁發(fā)電機將會慢慢的取代勵磁發(fā)電機的地位。但是高速低速發(fā)電輸出電壓變化大，工作電流大，穩(wěn)壓和散熱難。因此畢業(yè)經(jīng)過大量的實驗測試，選取最優(yōu)良的方案。本研究可以提高蓄電池的壽命，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省能源，大大提高經(jīng)濟(jì)效益。同時使得汽車的發(fā)電機系統(tǒng)更加穩(wěn)定。三: 研究內(nèi)容隨著永磁材料的發(fā)展,車用永磁發(fā)電機的結(jié)構(gòu)簡單，功率高，低速特性好等優(yōu)點，受到了關(guān)注，更多的汽車制造商選擇了永磁發(fā)電機。 但是永磁發(fā)電機采用的永久磁鋼作為勵磁源，勵磁磁勢不可調(diào)節(jié)，因此汽車在行使時，轉(zhuǎn)速變化很大，普通的有 1000 到 8000r/min，高檔的轎車可以達(dá)到 1000 到 15000r/min，輸出電壓和頻率都在變化,電壓將會在 16V 到 160V，而頻率也會在 16HZ 到160HZ，另外在高檔的轎車中，還要帶動大負(fù)載，必須承受大的電流。因此，在這個設(shè)計中，首先做到在這個大范圍電壓波動下，實現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓以及精度，消除諧波另外更重要的是做好散熱，還有過流保護(hù)，過壓保護(hù)，2欠壓保護(hù)，還有故障保護(hù)等等。整個設(shè)計的系統(tǒng)由整流電路，控制電路，保護(hù)電路等三大部分組成.。在設(shè)計中完成以下的功能, 即穩(wěn)壓，保護(hù)，散熱等功能?？刂齐娐凡糠止δ埽捎?PWM 的控制方式來控制，保證輸出電壓的穩(wěn)定 ,還有做到對電路的過流保護(hù)控制，和過電壓保護(hù)，故障保護(hù)。目前一種是采用的是電壓比較控制方式來控制三相半控整流橋。這個方式穩(wěn)壓性能對負(fù)載，轉(zhuǎn)速等運行工況的有關(guān)參數(shù)依賴性很大，運行工況及有關(guān)參數(shù)的變化會影響其穩(wěn)定精度.導(dǎo)致輸出電壓的振蕩，甚至失控。因此選用 PWM 控制方式三相半控橋整流穩(wěn)壓電路.第二種是采用的是斬波控制，但是這一種方法對于功率管的要求就更加嚴(yán)格，在設(shè)計中將在這兩種方案中就行選擇。在研究中比較關(guān)鍵的問題是散熱問題和在這樣大范圍的變壓的情況下穩(wěn)壓，如何在大負(fù)載的情況下把熱量散出去，而且要做到體積要小。目前整體思路是采用風(fēng)冷的方式進(jìn)行散熱。四: 研究方案和措施本設(shè)計暫時有兩個方案可控選擇，其一為晶閘管控制調(diào)壓，其二是利用斬波電路。二者方案進(jìn)行比較。斬波電路首先用二級管進(jìn)行整流，然后用功率管進(jìn)行控制輸出電壓，其成本大要大，而且散熱要相對晶閘管相位控制調(diào)壓復(fù)雜，能力流失多。因此選擇 PWM 控制式整流穩(wěn)壓，主要優(yōu)點是，該電路是整流和調(diào)壓為一體，一節(jié)省成本，二方便了散熱.但是這里的晶閘管調(diào)壓，跟以往的晶閘管的調(diào)相調(diào)壓區(qū)別很大，如果選擇調(diào)相調(diào)壓，思路直接，但是電路會變的很復(fù)雜，對于調(diào)試帶來很大的困難。而 PWM 控制式整流穩(wěn)壓是控制導(dǎo)通電壓的脈沖波的多少來實現(xiàn)穩(wěn)壓，當(dāng)三相輸入電壓低的時候，則使 SCR 開通的時間變寬，穩(wěn)定輸出電壓，當(dāng)電壓高的時候則減少開通時間。在這當(dāng)中，PWM 的頻率選擇很重要，頻率的選擇影響到穩(wěn)壓。而且頻率很低，對于穩(wěn)壓帶來更大的困難。晶閘管整流方式有兩種，一種是 SCR 共陰整流二極管共陽的方式，第二種是 SCR 共陽整流二極管共陰的方式。選擇第一種的方式，在每相切換導(dǎo)通的時3候，由于 SCR 的反相漏電，導(dǎo)致發(fā)熱很嚴(yán)重，必須在這個上串聯(lián)上整流二極管，才能避免，但是成本就加大很多。因此我們選擇了第二種的整流方法，采用 SCR 共陽整流二極管共陰，這樣就有效的解決了 SCR 發(fā)熱的問題，而且成本沒有增加，并且這種方法是最簡單的方案。以下是該電路的原理框圖：但是PWM集成芯片上的電阻R T 和電容C T 用于確定振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波的頻率，這一頻率的選擇對于PWM控制式整流穩(wěn)壓電路具有重要意義，其選取原則是:應(yīng)使該電路在導(dǎo)通時間最短的工況下，每個PWM周期中晶閘管導(dǎo)通期間包含足夠多的脈波數(shù)。若頻率過高，由于在一定工況下為使輸出電壓穩(wěn)定對應(yīng)的占空比一定，則意味著每個PWM周期中半控整流橋的導(dǎo)通時間很短，電壓脈波數(shù)很少，這樣考慮到晶閘管在觸發(fā)脈沖消失后的關(guān)斷滯后問題，會使各PWM周期中的實際導(dǎo)通脈波數(shù)出現(xiàn)明顯波動，從而導(dǎo)致輸出電壓波動、穩(wěn)壓精度降低等問題。斬波電路的方法對于晶閘管控制有所區(qū)別，在試驗中得出，晶閘管一旦導(dǎo)通，就必須導(dǎo)通一個周期，但是在這個周期中，由于時間比較短，充電電流大，使得輸出電壓達(dá)到穩(wěn)壓值甚至超出要求，因此在試驗中對于晶閘管控制調(diào)壓相對比較困難。因此在方案中選用斬波控制方式進(jìn)行測試，通過調(diào)節(jié)占空比穩(wěn)定輸出電壓。五:結(jié)束語PWM 控制式晶閘管三相半控橋整流穩(wěn)壓電路設(shè)計新穎，線路簡單可靠，輸4出電壓穩(wěn)壓精度高、穩(wěn)壓范圍大，特別是與電壓比較式整流穩(wěn)壓電路相比，由于整流橋的通斷周期固定，僅導(dǎo)通、關(guān)斷時間隨運行工況相應(yīng)變化，其穩(wěn)壓性能對轉(zhuǎn)速和負(fù)載等與運行工況有關(guān)的參數(shù)依賴性小，具有更廣泛的適應(yīng)性。五：文獻(xiàn)[1]劉明丹.永磁發(fā)電機的電子穩(wěn)壓及可調(diào)研究[J]. 農(nóng)機化研究.2004 年 5 月;[2]陳磊 章瑋 方攸同.汽車交流發(fā)電機的穩(wěn)壓電路設(shè)計[J]. 微電機. 2007 年第 40卷第 3 期;[3]：B. J. Chalmers. Influence of saturation in brushless permanentmagnetmotor drives[ J ]. IEE ProceedingsB, Electric PowerAp2p lications, 1992, 139 (1) : 51～525溫州大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題意見表指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師： 年 月 日6系審查意見：系負(fù)責(zé)人： 年 月 日