CN101820245A - 永磁发电机稳压装置及采用脉冲宽度调制技术调节电压的方法 - Google Patents

Abstract

一种采用脉冲宽度调制技术调节输出电压的永磁发电机稳压装置及一种采用脉冲宽度调制技术调节永磁发电机稳压装置输出电压的方法，稳压装置包括全波半控桥式整流器整流、脉冲宽度调制电压调整电路、输出电压滤波电路、输出电压采样电路、限压保护电路25、直流稳压电源电路26、单片计算机电路27、高边电流检测电路28、负载稳压输出电路29和温度补偿电路30；稳压装置采用计算机控制，脉冲宽度调制(PWM)技术调节输出电压，克服了现在普遍采用的三相半控可控硅桥式整流电路稳压方式在大电流的使用条件下存在的可控硅功率损耗大、温升高、没有过电流和短路保护功能、不能按照蓄电池的最佳蓄电池可接受充电电流曲线对蓄电池充电、也不能进行温度补偿的缺点。

Description

永磁发电机稳压装置及采用脉冲宽度调制技术调节电压的方法

技术领域

本发明涉及发电机输出电压稳压技术，特别是一种采用脉冲宽度调制技术调节输出电压的永磁发电机稳压装置及一种采用脉冲宽度调制技术调节永磁发电机稳压装置输出电压的方法。

背景技术

目前，在航空器、轮船、汽车、工程机械的供电中，采用永磁发电机越来越普遍。永磁发电机用于上述用途时，其工作转速变化范围大，因而输出电压变化范围也大，转速高时输出电压高，转速低时输出电压低，有时甚至相差1-3倍。为了稳定输出电压，已有的技术采用机械或电子开关并联短路电能泄放法、机械或电子调节串联电阻降压法、单相或三相半控可控硅桥式整流电路稳压法等稳压方式。如现在普遍采用的三相半控可控硅桥式整流电路稳压方式，在大电流的使用条件下存在可控硅功率损耗大、温升高、没有过电流和短路保护功能，不能按照蓄电池的最佳蓄电池可接受充电电流曲线对蓄电池充电，也不能进行温度补偿的缺点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种电路可靠、工作效率高、功率损耗低、具有过电压、过电流、短路保护和蓄电池连接反向保护功能、能够按照蓄电池的最佳蓄电池可接受充电电流曲线对蓄电池充电、同时对蓄电池充电进行温度补偿的采用脉冲宽度调制(PWM)技术调节输出电压的永磁发电机稳压装置及一种采用脉冲宽度调制技术调节永磁发电机稳压装置输出电压的方法。

本发明的技术方案是：一种采用脉冲宽度调制技术调节输出电压的永磁发电机稳压装置，由整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3、单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6、整流二极管7、整流二极管8、整流二极管9、滤波电容器10、半导体功率开关器件11、偏置电阻12、偏置电阻13、续流二极管D14、滤波电感15、高边电流采样电阻16、输出端子17、输出端子18、输出端子19、电压采样电阻20、电压采样电阻21、低边电流采样电阻22、偏置电阻23、驱动三极管24、限压保护电路25、直流稳压电源电路26、单片计算机电路27、高边电流检测电路28、负载稳压输出电路29、温度补偿电路30、滤波电容31、反向保护二极管32、输入端子33、输入端子34、输入端子35组成。

输入端子33、输入端子34、输入端子35端加载永磁三相交流发电机的三相交流电压。输入端子33连接整流二极管1正极、单向可控硅4阴极和整流二极管7正极，输入端子34连接整流二极管2正极、单向可控硅5阴极和整流二极管8正极，输入端子35连接整流二极管3正极、单向可控硅6阴极和整流二极管9正极。整流二极管7、整流二极管8、整流二极管9负极均连接到限压保护电路25的电压信号输入Vin端和直流稳压电源电路26的电压输入Vin端，直流稳压电源电路26的电压输出+5V端连接到单片计算机电路27的电源+5V端、高边电流检测电路28的电源+5V端和温度补偿电路30的电源+5V端，直流稳压电源电路26的GND端连接到公共地线。整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3的负极均连接到滤波电容器10正极，滤波电容器10负极和单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6的阳极均连接到公共地线，单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6的控制极均连接到限压保护电路25的控制信号输出Contr端，限压保护电路25的GND端连接到公共地线。滤波电容器10正极连接到半导体功率开关器件11的S极和偏置电阻12一端，偏置电阻12另一端连接到半导体功率开关器件11的G极和偏置电阻13一端，偏置电阻13另一端连接到驱动三极管24的集电极，驱动三极管24的发射极连接到公共地线，驱动三极管24的基极连接到单片计算机电路27的脉冲调制信号输出1PWM端和偏置电阻23一端，偏置电阻23另一端连接到公共地线，半导体功率开关器件11的D极连接到续流二极管14负极和滤波电感15一端，滤波电感15另一端连接到滤波电容器31一端、高边电流采样电阻16一端和高边电流检测电路28的电压信号输入IN1端，高边电流采样电阻16另一端连接到高边电流检测电路28的电压信号输入IN2端、电压采样电阻20一端、负载稳压输出电路29的电压输入Vin端、单向二极管32一端，反向保护二极管32另一端连接输出端子17，电压采样电阻20另一端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入2ADC端和电压采样电阻21一端，滤波电容器31一端和电压采样电阻21另一端连接到公共地线，高边电流检测电路28的模拟信号输出Iout端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入端1ADC端，温度补偿电路30的温度信号输出Temp端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入端4ADC端，单片计算机电路27的GND端、高边电流检测电路28的GND端、温度补偿电路30的GND端和限压电路25的GND端均连接到公共地线，负载稳压输出电路29的脉冲调制信号输入PWMin端连接到单片计算机电路27的脉冲调制信号输出2PWM端，负载稳压输出电路29的输出电压反馈信号输出Fout端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入端5ADC端，负载稳压输出电路29的RB端连接到低边电流采样电阻22一端和单片计算机电路27的模拟信号输入端3ADC端，低边电流采样电阻22另一端连接到公共地线，负载稳压输出电路的电压输出Vout端连接到输出端子18，输出端子19连接到公共地线。

本发明还提供了一种采用脉冲宽度调制技术调节永磁发电机稳压装置输出电压的方法，通过如下方式调节输出电压：

交流三相永磁发电机发出的三相交流电电能通过输入端子33、34、35输入，经由整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3和单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6组成的全波半控桥式整流器整流，滤波电容器10滤波，单片计算机电路24根据由电阻20和电阻21构成的输出电压采样电路采集的输出电压所反馈的电压信号输出相应的脉冲宽度调制信号调节半导体功率开关器件11的输出电压，续流二极管14、滤波电感15和滤波电容31组成输出电压滤波电路，经过高边电流采样电阻16、电压输出端子17向蓄电池充电，充电电流Ic由计算机根据下式计算：

Ic＝Io-Iz＝f₀*Vc

式中，

Io＝负载总电流

Iz＝负载电流

Ic＝蓄电池充电电流

Vc＝蓄电池电压

计算机根据负载总电流Io、负载电流Iz计算充电电流Ic，再根据蓄电池电压Vc和充电曲线的函数关系f₀编制的程序由单片计算机电路27输出相应的脉冲宽度调制信号控制半导体功率开关器件11实现对蓄电池进行三段式充电。

负载电压的稳压输出，是由单片计算机电路27的2PWM端输出的脉冲宽度调制信号控制的，通过负载稳压输出电路29、电压输出端子18输出供直流用电负载使用的直流稳定电压。

单片计算机电路27内置设定了预设最大电流数值，流经高边电流采样电阻16的负载总电流Io在电阻16两端产生的电压信号，送入高边电流检测电路28整理后再送入单片计算机电路27进行AD转换处理，经过比较后，如果负载总电流Io超出设定的最大电流值，单片计算机电路将关断半导体功率开关器件11，达到过电流保护和短路保护的目的；流经低边电流采样电阻22的负载电流Iz在电阻22两端产生的模拟电压信号，送入单片计算机电路27进行AD转换处理，如果负载电流超出设定的最大电流值，单片计算机电路27的2PWM端停止输出脉冲宽度调制信号，从而关断负载稳压输出电路，达到过电流保护和短路保护的目的；温度的检测由温度补偿电路30完成，内置温度传感器将温度转换成与单片计算机电路27中的AD转换器相匹配的模拟电压信号，送入单片计算机电路27的模拟输入端口4ADC进行AD转换处理，内嵌单片计算机根据转换结果调整对蓄电池的过充电阈值电压数值进行温度补偿；采用三相半控可控硅桥式整流电路整流时，设置了限压保护电路25，在限压保护电路25中置入预先设定了的电压值，经内置的电压比较器与永磁发电机输出的直流电压比较后，如果永磁发电机的输出电压超出了预先设定的电压值，限压保护电路25输出信号关闭单向可控硅4、单向可控硅5和单向可控硅6，使得永磁发电机的直流输出电压不超过预先设定的电压值；蓄电池连接的反向保护功能由反向保护二极管32实现。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1、采用脉冲宽度调制(PWM)技术调节永磁发电机稳压装置的输出电压，提高了工作效率，降低了功率消耗，提高了可靠性；

2、在内嵌单片计算机的控制下，能够按照蓄电池的最佳蓄电池可接受充电电流曲线对蓄电池充电、同时对蓄电池充电进行温度补偿，延长了蓄电池的工作寿命；

3、具有完善的过电压、过电流、短路和蓄电池连接反向保护功能，大大提高了工作可靠性。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为本发明的电路结构示意图；

附图2为开关器件11的工作原理示意图；

附图3为开关器件11接通和关断时的波形图；

附图4为蓄电池可接受充电电流曲线图。

具体实施方式

如附图1所示：一种采用脉冲宽度调制技术调节输出电压的永磁发电机稳压装置，由整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3、单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6、整流二极管7、整流二极管8、二整流极管9、滤波电容器10、半导体功率开关器件11、偏置电阻12、偏置电阻13、续流二极管D14、滤波电感15、高边电流采样电阻16、输出端子17、输出端子18、输出端子19、电压采样电阻20、电压采样电阻21、低边电流采样电阻22、偏置电阻23、驱动三极管24、限压保护电路25、直流稳压电源电路26、单片计算机电路27、高边电流检测电路28、负载稳压输出电路29、温度补偿电路30、滤波电容31、反向保护二极管32、输入端子33、输入端子34、输入端子35组成。

输入端子33、输入端子34、输入端子35端加载永磁三相交流发电机的三相交流电压。输入端子33连接整流二极管1正极、单向可控硅4阴极和整流二极管7正极，输入端子34连接整流二极管2正极、单向可控硅5阴极和整流二极管8正极，输入端子35连接整流二极管3正极、单向可控硅6阴极和整流二极管9正极。整流二极管7、整流二极管8、整流二极管9负极均连接到限压保护电路25的电压信号输入Vin端和直流稳压电源电路26的电压输入Vin端，直流稳压电源电路26的电压输出+5V端连接到单片计算机电路27的电源+5V端、高边电流检测电路28的电源+5V端和温度补偿电路30的电源+5V端，直流稳压电源电路26的GND端连接到公共地线。整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3的负极均连接到滤波电容器10正极，滤波电容器10负极和单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6的阳极均连接到公共地线，单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6的控制极均连接到限压保护电路25的控制信号输出Contr端，限压保护电路25的GND端连接到公共地线。滤波电容器10正极连接到半导体功率开关器件11的S极和偏置电阻12一端，偏置电阻12另一端连接到半导体功率开关器件11的G极和偏置电阻13一端，偏置电阻13另一端连接到驱动三极管24的集电极，驱动三极管24的发射极连接到公共地线，驱动三极管24的基极连接到单片计算机电路27的脉冲调制信号输出1PWM端和偏置电阻23一端，偏置电阻23另一端连接到公共地线，半导体功率开关器件11的D极连接到续流二极管14负极和滤波电感15一端，滤波电感15另一端连接到滤波电容器31一端、高边电流采样电阻16一端和高边电流检测电路28的电压信号输入IN1端，高边电流采样电阻16另一端连接到高边电流检测电路28的电压信号输入IN2端、电压采样电阻20一端、负载稳压输出电路29的电压输入Vin端、单向二极管32一端，反向保护二极管32另一端连接输出端子17，电压采样电阻20另一端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入2ADC端和电压采样电阻21一端，滤波电容器31一端和电压采样电阻21另一端连接到公共地线，高边电流检测电路28的模拟信号输出Iout端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入端1ADC端，温度补偿电路30的温度信号输出Temp端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入端4ADC端，单片计算机电路27的GND端、高边电流检测电路28的GND端、温度补偿电路30的GND端和限压电路25的GND端均连接到公共地线，负载稳压输出电路29的脉冲调制信号输入PWMin端连接到单片计算机电路27的脉冲调制信号输出2PWM端，负载稳压输出电路29的输出电压反馈信号输出Fout端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入端5ADC端，负载稳压输出电路29的RB端连接到低边电流采样电阻22一端和单片计算机电路27的模拟信号输入端3ADC端，低边电流采样电阻22另一端连接到公共地线，负载稳压输出电路的电压输出Vout端连接到输出端子18，输出端子19连接到公共地线。

本发明实施例还提供了一种采用脉冲宽度调制技术调节永磁发电机稳压装置输出电压的方法，通过如下方式调节输出电压：

交流三相永磁发电机发出的三相交流电电能通过输入端子33、34、35输入，经由整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3和单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6组成的全波半控桥式整流器整流，滤波电容器10滤波，单片计算机电路24根据由电阻20和电阻21构成的输出电压采样电路采集的输出电压所反馈的电压信号输出相应的脉冲宽度调制信号调节半导体功率开关器件11的输出电压，续流二极管14、滤波电感15和滤波电容31组成输出电压滤波电路，经过高边电流采样电阻16、电压输出端子17向蓄电池充电，同时通过负载稳压输出电路29、电压输出端子18输出供直流用电负载使用的直流稳定电压。电压采样电阻20、21对输出电压采样，采样电压信号送单片计算机电路27的模拟信号输入端口2ADC端，经计算机处理，输出2路脉冲占空系数与输出电压的采样信号相关的调制数字信号，分别控制半导体功率开关器件11和负载稳压输出电路29，达到稳定输出电压的目的。

采用调制脉冲宽度调节输出电压的基本工作原理如附图2和附图3所示：附图2是半导体功率开关器件11的工作原理示意图，附图3是开关器件11接通和关断时的波形图。当开关器件11导通，直流输入电压ui加到负载电阻上；当开关器件11关断，负载电阻RL上无电压。如果开关器件11交替导通关断，在负载上便出现如附图3所示的矩形波。

设功率开关11导通的持续时间为ton，功率开关11断开的持续时间为toff，功率开关11转换周期为T＝ton+toff，则输出电压的平均值为Uo

$U_0=\frac{\mathrm{ton}}{T}{U}_i=\mathrm{\δ}{U}_I$

式中δ为脉冲占空系数，它等于ton/T。由此可见，改变占空系数δ值，就可以调节输出电压平均值的高低。为此有三种方法可供选择：一是脉冲频率控制法，即保持开关导通时间ton不变，改变开关转换周期T来调节输出电压Uo；二是脉冲宽度控制法，即保持开关转换周期T不变，改变开关导通持续时间ton来调节输出电压Uo；三是混合法，即同时改变开关转换周期T和开关导通持续时间ton，以调节输出电压Uo，使输出电压保持稳定。本发明采用第二种方法即脉冲宽度调制方法，随着输出电压变化所反馈的电压信号，改变输出电压的脉冲宽度来调节输出电压。

储能元件电感14、电容31和续流二极管14组成滤波器，将经过功率开关器件11调节的脉冲电压变成平滑的直流电压输出。当功率开关器件11饱和导通时，续流二极管14由于反偏而截止，此时功率开关器件11的输出电流通过电感15、电容31构成的滤波器对负载供电，同时电感15、电容31储存一定的能量。当功率开关器件11截止时，它的输出电流为零，电感15上的感应电压使续流二极管14处于正偏状态而导通，电感15中储存的能量便通过续流二极管14对负载继续放电。当电感15的放电电流小于输出电流Io时，不足的部分由滤波电容31对负载补充放电，这样负载便可获得连续的平滑直流供电电压。

流经高边电流采样电阻16的负载总电流Io在电阻16两端产生的电压信号，送入高边电流检测电路28整理成与单片计算机电路27中的AD转换器相匹配的模拟电压信号，送入单片计算机电路27进行AD转换处理，如果负载总电流Io超出设定的最大电流值，单片计算机电路关断半导体功率开关器件11，达到过电流保护和短路保护的目的。流经低边电流采样电阻22的负载电流Iz在电阻22两端产生一个电压信号，送入单片计算机电路27进行AD转换处理，如果负载电流超出设定的最大电流值，单片计算机电路27关断负载稳压输出电路，达到过电流保护和短路保护的目的。

本发明的蓄电池连接反向保护功能由反向保护二极管32实现。

永磁发电机稳压装置主要功能是按照一定的技术要求控制永磁发电机向蓄电池充电。

在本发明中，单片计算机电路27中内嵌单片计算机根据流经高边电流采样电阻16的负载总电流Io和流经低边电流采样电阻22的负载电流Iz，计算蓄电池的充电电流Ic：

Ic＝Io-Iz

单片计算机电路27根据设定的蓄电池的充电曲线，建立蓄电池在充电过程中充电电压与充电电流的函数关系f₀相应的数学模型，蓄电池电压通过采样电阻20、21采样，再送入单片计算机电路27中10位AD转换器进行AD转换。以下是根据负载总电流Io、负载电流Iz、充电电流Ic、蓄电池电压Vc和充电曲线的函数关系f₀建立的计算机数学模型：

Io-Iz＝Ic＝f₀*Vc

式中，

Io＝负载总电流

Iz＝负载电流

Ic＝蓄电池充电电流

Vc＝蓄电池电压

容量和寿命是蓄电池的重要参数，不正确的充电方式不仅会降低电池的储能容量，还会缩短电池的使用寿命。本发明中充电曲线的函数关系f₀是根据上世纪60年代末期美国科学家马斯(Mascc)提出的以最低出气率为前提的理想可接受充电电流曲线而建立的，其充电电流满足以下公式：

i＝I_oe^-at

式中，

i为充电电流

I_o为最大初始充电电流

α为电流衰减指数，又称为充电接受率

t为充电时间

充电接受率是蓄电池的关键性能，对快速充电起着决定性的作用。若按马斯理想可接受充电电流曲线进行充电，则充电时间t与α成反比，即α越大，充电时间越短；反之，α越小，充电时间越长。理想蓄电池可接受充电电流曲线如附图4所示，其充电电流轨迹为一条呈指数规律下降的曲线。实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并且对电池的容量和寿命也没有影响，因此把这条曲线称为最佳充电曲线。

传统的充电方式无论是定电压充电还是定电流充电均不能提高电池的充电效率，而依据附图4充电曲线提出的三段式充电理论则可以大大提高电池的充电效率，缩短充电时间，并能有效延长电池寿命。三段式充电采用先恒流充电，再恒压充电，最后采用浮充进行维护充电，一般分为快速充电、补足充电、涓流充电三个阶段：

快速充电阶段：用大电流对电池进行充电以迅速恢复电池电能，充电速率可以达1C(C表示蓄电池的容量，单位为安培/小时)以上，此时充电电压较低，但会限制充电电流在一定数值范围之内。

补足充电阶段：相对于快速充电阶段，补足充电阶段又可以称为慢速充电阶段。当快速充电阶段终止时，电池并未完全充足，还需加入补足充电过程，补足充电速率一般不超过0.3C，因为电池电压经过快速充电阶段后有所升高，所以补足充电阶段的充电电压也应该有所提升，并且恒定在一定范围之内。

涓流充电阶段：在补足充电阶段后期，当检测到温度上升超过极限值或充电电流减小到一定值之后，开始用更小的电流进行充电直至满足一定的条件后结束充电。

本发明中，充电电流Ic由计算机根据下式计算：

Ic＝Io-Iz＝f₀*Vc

式中，

Io＝负载总电流

Iz＝负载电流

Ic＝蓄电池充电电流

Vc＝蓄电池电压

计算机根据负载总电流Io、负载电流Iz计算充电电流Ic，再根据蓄电池电压Vc和充电曲线的函数关系f₀编制的程序由单片计算机电路27输出相应的脉冲宽度调制信号控制半导体功率开关器件11实现对蓄电池进行三段式充电。当蓄电池电压Vc低于标称电压的2/3时，单片计算机电路27输出脉冲宽度调制信号控制半导体功率开关器件11输出大电流对电池进行充电以迅速恢复蓄电池电能，充电速率可以达1C(C表示蓄电池的容量，单位为安培/小时)，随着大电流充电的继续，蓄电池电压Vc逐渐升高，当蓄电池电压Vc超过标称电压的2/3时，转入补足充电阶段又可以称为慢速充电阶段。当快速充电阶段终止时，蓄电池并未完全充足，还需加入补足充电过程，补足充电速率一般不超过0.3C。当蓄电池接近充足电时，转入限压浮充状态下(限压浮充电压一般为蓄电池标称电压的1.1倍)，此时的充电电流会由快速充电状态下逐渐下降，至电池完全充足电后，充电电流仅为几十毫安，用以补充电池因自放电而损失的电量。

蓄电池充电时需要进行温度补偿，否则会严重影响蓄电池的工作寿命。温度的检测由温度补偿电路30完成，温度信号送入单片计算机电路27进行AD转换，内嵌单片计算机根据转换结果调整对蓄电池的过充电阈值电压数值进行温度补偿。如对目前广泛使用的阀控密封铅酸(VRLA)蓄电池，其单体蓄电池的无温度补偿过充电阈值电压为2.275V(t＝25℃)。对VRLA蓄电池的过充电阈值电压必须进行温度补偿，若无温度补偿而仅设置单体VRLA蓄电池的过充电阈值电压为2.275V，则当温度低于25℃时，就会出现控制器过早关断而蓄电池并未充满，长期如此会导致蓄电池容量下降，当温度大于25℃时，就会出现蓄电池已过充而控制器并未关断，此时蓄电池起了水的电解槽作用，产生的焦耳热严重时会使VRLA蓄电池热失控，热失控将会使蓄电池迅速失水，隔膜内电解液很快干枯。实验表明，当VRLA蓄电池温度高于50℃时，十多次过充电就会导致蓄电池永久失效。

本发明中，单片计算机电路27对电流、电压和温度信号检测之后进行判断，再输出一定大小占空比的PWM信号，控制半导体功率开关器件11实现对蓄电池进行三段式充电并在蓄电池充电时进行温度补偿。温度的检测由温度补偿电路30完成，内置温度传感器将温度转换成与单片计算机电路27中的AD转换器相匹配的模拟电压信号，送入单片计算机电路27的模拟输入端口4ADC进行AD转换处理，内嵌单片计算机根据转换结果调整对蓄电池的过充电阈值电压数值进行温度补偿。

永磁发电机的输出电压随工作转速变化，变化范围大，因而输出电压变化范围也大，转速高时输出电压高，转速低时输出电压低，有时甚至相差1-3倍。如额定输出电压为28V的永磁发电机，有的其空载电压竟达400V。本发明采用三相半控可控硅桥式整流电路整流，并设置了限压保护电路25，在限压保护电路25中置入预先设定了电压值，经内置的电压比较器与永磁发电机输出的直流电压比较后，如果永磁发电机的输出电压超出了预先设定的电压值，限压保护电路25输出信号关闭单向可控硅4、单向可控硅5和单向可控硅6，使得永磁发电机的直流输出电压不超过预先设定的电压值。

Claims (4)

1.一种采用脉冲宽度调制技术调节输出电压的永磁发电机稳压装置，其特征是：由整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3、单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6、整流二极管7、整流二极管8、整流二极管9、滤波电容器10、半导体功率开关器件11、偏置电阻12、偏置电阻13、续流二极管D14、滤波电感15、高边电流采样电阻16、输出端子17、输出端子18、输出端子19、电压采样电阻20、电压采样电阻21、低边电流采样电阻22、偏置电阻23、驱动三极管24、限压保护电路25、直流稳压电源电路26、单片计算机电路27、高边电流检测电路28、负载稳压输出电路29、温度补偿电路30、滤波电容31、反向保护二极管32、输入端子33、输入端子34、输入端子35组成；

输入端子33、输入端子34、输入端子35端加载永磁三相交流发电机的三相交流电压，输入端子33连接整流二极管1正极、单向可控硅4阴极和整流二极管7正极，输入端子34连接整流二极管2正极、单向可控硅5阴极和整流二极管8正极，输入端子35连接整流二极管3正极、单向可控硅6阴极和整流二极管9正极，整流二极管7、整流二极管8、整流二极管9负极均连接到限压保护电路25的电压信号输入Vin端和直流稳压电源电路26的电压输入Vin端，直流稳压电源电路26的电压输出+5V端连接到单片计算机电路27的电源+5V端、高边电流检测电路28的电源+5V端和温度补偿电路30的电源+5V端，直流稳压电源电路26的GND端连接到公共地线，整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3的负极均连接到滤波电容器10正极，滤波电容器10负极和单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6的阳极均连接到公共地线，单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6的控制极均连接到限压保护电路25的控制信号输出Contr端，限压保护电路25的GND端连接到公共地线，滤波电容器10正极连接到半导体功率开关器件11的S极和偏置电阻12一端，偏置电阻12另一端连接到半导体功率开关器件11的G极和偏置电阻13一端，偏置电阻13另一端连接到驱动三极管24的集电极，驱动三极管24的发射极连接到公共地线，驱动三极管24的基极连接到单片计算机电路27的脉冲调制信号输出1PWM端和偏置电阻23一端，偏置电阻23另一端连接到公共地线，半导体功率开关器件11的D极连接到续流二极管14负极和滤波电感15一端，滤波电感15另一端连接到滤波电容器31一端、高边电流采样电阻16一端和高边电流检测电路28的电压信号输入IN1端，高边电流采样电阻16另一端连接到高边电流检测电路28的电压信号输入IN2端、电压采样电阻20一端、负载稳压输出电路29的电压输入Vin端、单向二极管32一端，反向保护二极管32另一端连接输出端子17，电压采样电阻20另一端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入2ADC端和电压采样电阻21一端，滤波电容器31一端和电压采样电阻21另一端连接到公共地线，高边电流检测电路28的模拟信号输出Iout端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入端1ADC端，温度补偿电路30的温度信号输出Temp端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入端4ADC端，单片计算机电路27的GND端、高边电流检测电路28的GND端、温度补偿电路30的GND端和限压电路25的GND端均连接到公共地线，负载稳压输出电路29的脉冲调制信号输入PWMin端连接到单片计算机电路27的脉冲调制信号输出2PWM端，负载稳压输出电路29的输出电压反馈信号输出Fout端连接到单片计算机电路27的模拟信号输入端5ADC端，负载稳压输出电路29的RB端连接到低边电流采样电阻22一端和单片计算机电路27的模拟信号输入端3ADC端，低边电流采样电阻22另一端连接到公共地线，负载稳压输出电路的电压输出Vout端连接到输出端子18，输出端子19连接到公共地线。

2.一种采用脉冲宽度调制技术调节永磁发电机稳压装置输出电压的方法，其特征是：交流三相永磁发电机发出的三相交流电电能通过输入端子33、34、35输入，经由整流二极管1、整流二极管2、整流二极管3和单向可控硅4、单向可控硅5、单向可控硅6组成的全波半控桥式整流器整流，滤波电容器10滤波，单片计算机电路24根据由电阻20和电阻21构成的输出电压采样电路采集的输出电压所反馈的电压信号输出相应的脉冲宽度调制信号调节半导体功率开关器件11的输出电压，续流二极管14、滤波电感15和滤波电容31组成输出电压滤波电路，经过高边电流采样电阻16、电压输出端子17向蓄电池充电，充电电流Ic由计算机根据下式计算：

Ic＝Io-Iz＝f₀*Vc

式中，

Io＝负载总电流

Iz＝负载电流

Ic＝蓄电池充电电流

Vc＝蓄电池电压

计算机根据负载总电流Io、负载电流Iz计算充电电流Ic，再根据蓄电池电压Vc和充电曲线的函数关系f₀编制的程序由单片计算机电路27输出相应的脉冲宽度调制信号控制半导体功率开关器件11实现对蓄电池进行三段式充电。

3.如权利要求2所述的一种采用脉冲宽度调制技术调节永磁发电机稳压装置输出电压的方法，其特征是：负载电压的稳压输出，是由单片计算机电路27的2PWM端输出的脉冲宽度调制信号控制的，通过负载稳压输出电路29、电压输出端子18输出供直流用电负载使用的直流稳定电压。

4.如权利要求2或3所述的一种采用脉冲宽度调制技术调节永磁发电机稳压装置输出电压的方法，其特征是：单片计算机电路27内置设定了预设最大电流数值，流经高边电流采样电阻16的负载总电流Io在电阻16两端产生的电压信号，送入高边电流检测电路28整理后再送入单片计算机电路27进行AD转换处理，经过比较后，如果负载总电流Io超出设定的最大电流值，单片计算机电路将关断半导体功率开关器件11，达到过电流保护和短路保护的目的；流经低边电流采样电阻22的负载电流Iz在电阻22两端产生的模拟电压信号，送入单片计算机电路27进行AD转换处理，如果负载电流超出设定的最大电流值，单片计算机电路27的2PWM端停止输出脉冲宽度调制信号，从而关断负载稳压输出电路，达到过电流保护和短路保护的目的；温度的检测由温度补偿电路30完成，内置温度传感器将温度转换成与单片计算机电路27中的AD转换器相匹配的模拟电压信号，送入单片计算机电路27的模拟输入端口4ADC进行AD转换处理，内嵌单片计算机根据转换结果调整对蓄电池的过充电阈值电压数值进行温度补偿；采用三相半控可控硅桥式整流电路整流时，设置了限压保护电路25，在限压保护电路25中置入预先设定了电压值，经内置的电压比较器与永磁发电机输出的直流电压比较后，如果永磁发电机的输出电压超出了预先设定的电压值，限压保护电路25输出信号关闭单向可控硅4、单向可控硅5和单向可控硅6，使得永磁发电机的直流输出电压不超过预先设定的电压值；蓄电池连接的反向保护功能由反向保护二极管32实现。

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