CN107947657A - 三相发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供三相发电装置，涉及发电技术领域。该三相发电装置包括发动机、发电机，所述发电机内设置有三个三相绕组，每个所述三相绕组均连接有一个三相整流桥，每个所述三相整流桥还连接有一个逆变器，三个所述逆变器均连接至一个微控制单元，所述微控制单元用于控制三个所述逆变器输出相位差为120度且频率和电压幅度相同的交流电。该三相发电装置既可以满足单相交流电发电使用，也可以满足三相交流电发电使用。相比于既携带三相交流发电机又携带单相交流发电机，成本更低，并且使用方便。通过一个微控制单元控制三个逆变器更节约成本，稳定性更高。
Description
技术领域
本发明涉及发电技术领域，具体而言，涉及三相发电装置。
背景技术
人们在没有工频交流电或动力电时，只能用发电机给电动设备提供电能，目前只有单相交流电供电设备和三相交流供电设备，若两种设备都需要使用时，会给使用者很不方便，比如需要购买一台单相交流发电机和一台三相动力发电机，这样导致费用增加，并且不方便携带。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种三相发电装置，以实现能够满足单相交流电和三相交流电兼容的使用要求。
第一方面，本发明实施例提供一种三相发电装置，包括发动机、发电机，所述发动机用于为所述发电机提供转动能量，所述发电机用于产生交流电；所述发电机内设置有三个三相绕组，每个所述三相绕组均连接有一个三相整流桥，每个所述三相整流桥还连接有一个逆变器，三个所述逆变器均连接至一个微控制单元；所述三相绕组用于将所述发动机提供的转动能量转化为三相交流电，所述三相整流桥用于将所述三相绕组输出的三相交流电转化为直流电并输出至对应的逆变器，所述逆变器用于将直流电转化为交流电，所述微控制单元用于控制三个所述逆变器输出相位差为120度且频率和电压幅度相同的交流电。
结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第一种可能实施方式，其中，每个所述逆变器的输出端均连接有相线和中性线。
结合第一方面的第一种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，每个逆变器输出的交流电均为单相工频交流电。
结合第一方面的第一种可能实施方式，本发明实施例还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述微控制单元还与三个所述逆变器的输出端连接。
结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，三个所述逆变器的输出端均连接有相线和中性线，三根中性线连接在一起，三个相线和三个连接在一起的中性线实现三相四线输出三相交流电。
结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第五种可能实施方式，其中，所述发电机内置三套隔离的三相绕组，三套三相绕组对称分布。
结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第六种可能实施方式，其中，所述微控制单元向三个所述逆变器中一个设定基准信号，所述微控制单元生成相对于所述基准信号具有预定的相位的同步信号，控制另外两个所述逆变器输出预定的相位的同步信号。
结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第七种可能实施方式，其中，所述每个所述逆变器的输出端均设置有噪声滤波器。
结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第八种可能实施方式，其中，还包括控制面板，所述控制面板与所述微控制单元通过无线或有线通信连接。
结合第一方面，本发明实施例还提供了第一方面的第九种可能实施方式，其中，三个所述逆变器均包括场效应晶体管。
与现有技术相比，本发明实施例提供的三相发电装置，包括发动机、发电机，所述发动机用于为所述发电机提供转动能量，所述发电机用于产生交流电；所述发电机内设置有三个三相绕组，每个所述三相绕组均连接有一个三相整流桥，每个所述三相整流桥还连接有一个逆变器，三个所述逆变器均连接至一个微控制单元；所述三相绕组用于将所述发动机提供的转动能量转化为三相交流电，所述三相整流桥用于将所述三相绕组输出的三相交流电转化为直流电并输出至对应的逆变器，所述逆变器用于将直流电转化为交流电，所述微控制单元用于控制三个所述逆变器输出相位差为120度且频率和电压幅度相同的交流电。该三相发电装置既可以满足单相交流电发电使用，也可以满足三相交流电发电使用。相比于既携带三相交流发电机又携带单相交流发电机，成本更低，并且使用方便。通过一个微控制单元控制三个逆变器更节约成本，稳定性更高。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的三相发电装置的结构框图。
图2为本发明第一实施例提供的三相发电装置的电路结构示意图。
图3为本发明第一实施例提供的微控制单元发出的基准信号和同步信号的时序图。
图4为本发明第二实施例提供的三相发电装置的结构框图。
图标：10-三相发电装置；100-发动机；200-发电机；301-第一逆变器；302-第二逆变器；303-第三逆变器；304-第四逆变器；ST1-第一三相绕组；ST2-第二三相绕组；ST3-第三三相绕组；ST4-第三三相绕组；D1-第一三相整流桥；D2-第二三相整流桥；D3-第三三相整流桥；D4-第四三相整流桥；U1-微控制单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例
请参考图1和图2，是本发明实施例提供的三相发电装置10的结构框图，图2是本发明第一实施例提供的三相发电装置10的电路结构示意图。所述三相发电装置10包括发动机100、发电机200、三个三相整流桥、三个逆变器以及微控制单元U1。发动机100与发电机200连接，给发电机200提供转动能量，发动机100可以是汽油发动机、柴油发动机等。
所述发电机200包括三个三相绕组，分别为第一三相绕组ST1、第二三相绕组ST2以及第三三相绕组ST3，所述发电机200的槽数可以为9的倍数，三个三相绕组对称分布。三个三相绕组均用于将发动机100提供的转动能量转化为三相交流电。
所述第一三相绕组ST1、第二三相绕组ST2以及第三三相绕组ST3分别与第一三相整流桥D1、第二三相整流桥D2和第三三相整流桥D3连接，三个三相整流桥分别将对应的三相绕组输出的三相交流电转化为直流电。
所述第一三相整流桥D1、第二三相整流桥D2和第三三相整流桥D3还分别与第一逆变器301、第二逆变器302及第三逆变器303连接，所述第一逆变器301、第二逆变器302及第三逆变器303用于将从所述第一三相整流桥D1、第二三相整流桥D2和第三三相整流桥D3输出的直流电转化为单相交流电。
所述第一逆变器301、第二逆变器302及第三逆变器303均包括场效应晶体管，所述第一逆变器301、第二逆变器302及第三逆变器303的场效应晶体管的栅极分别所述微控制单元U1连接。所述微控制单元U1分别控制第一逆变器301、第二逆变器302及第三逆变器303输出的单相交流电的频率、相位、幅度等。优选的，每个逆变器输出的均为单相工频交流电，即频率为50HZ的交流电。
第一逆变器301、第二逆变器302及第三逆变器303的输出端均连接有相线和中性线，所述相线即为火线，所述中性线即为零线，所述输出端为逆变器输出交流电的一端。本实施例中，微控制单元U1用于控制所述第一逆变器301、第二逆变器302及第三逆变器303输出的交流电相位差为120度且频率和电压幅度相同。
如此，用户在需要使用单相交流电的时候仅需要连接其中一个逆变器的输出端对应的相线和中性线；如果用户需要使用三相交流电时，可以将第一逆变器301、第二逆变器302及第三逆变器303对应的三根相线作为三相交流电的相线，并使用三根中性线中的任意一根或者将将三根中性线连接在一起，实现三相四线输出。
如图2，微控制单元U1还与三个所述逆变器的输出端分别连接，用于检测三个逆变器的输出端的交流电的波形情况。
请参考图3，是微控制单元U1发出的基准信号和同步信号的时序图。本实施例中，微控制单元U1控制第一逆变器301输出的交流电的矩形波为基准信号，微控制单元U1从第一逆变器301输出端检测到该基准信号，生成相位差为120度的第一同步信号和相对于基准信号相位差为240度的第二同步信号，通过第一同步信号和第二同步信号分别控制第二逆变器302和第三逆变器303输出对应的相位、频率和幅度的交流电。
本实施例中，三个所述逆变器的输出端均可以设置噪声滤波器，所述滤波器可以是具备去除高次谐波用的LC滤波器(低通滤波器)，用于去除高次谐波和噪声。
所述三相发电装置10还包括控制面板，所述控制面板与所述微控制单元U1通过有线或无线的方式通信连接，用户可以通过操作控制面板控制所述微控制单元U1，进一步控制三个所述逆变器输出的交流电。
第二实施例
请参考图4，是本发明第二实施例提供的三相发电装置10的结构框图。本实施例提供的三相发电装置10与第一实施例的区别在于，本实施例的三相发电装置10的三相绕组、所述三相整流桥和所述逆变器的个数均为四个，即本实施例的三相发电装置10相对于第一实施例，还包括第四三相绕组ST4、第四三相整流桥D4以及第四逆变器304。
所述第四三相绕组ST4设置于所述发电机200内部，用于将发动机100提供的转动能量转化为三相交流电，所述述第四三相绕组ST4、第四三相整流桥D4和第四逆变器304依次连接，所述微控制单元U1同样与所述第四逆变器304内的场效应晶体管的栅极连接。
微控制单元U1可以分别控制第一逆变器301、第二逆变器302、第三逆变器303和第四逆变器304输出的交流电中，任意三个逆变器输出的交流电相位差为120度且频率和电压幅度相同，即可以构成三相交流电输出，当4个三相绕组中的一个损坏或4个三相绕组对应的支路断路时，另外三个三相绕组还可以工作，并输出三相交流电，以提高整个发电装置的使用寿命，减小维修次数。
综上所述，本发明实施例提供的三相发电装置，包括发动机、发电机，所述发动机用于为所述发电机提供转动能量，所述发电机用于产生交流电；所述发电机内设置有三个三相绕组，每个所述三相绕组均连接有一个三相整流桥，每个所述三相整流桥还连接有一个逆变器，三个所述逆变器均连接至一个微控制单元；所述三相绕组用于将所述发动机提供的转动能量转化为三相交流电，所述三相整流桥用于将所述三相绕组输出的三相交流电转化为直流电并输出至对应的逆变器，所述逆变器用于将直流电转化为交流电，所述微控制单元用于控制三个所述逆变器输出相位差为120度且频率和电压幅度相同的交流电。
该三相发电装置既可以满足单相交流电发电使用，也可以满足三相交流电发电使用。相比于既携带三相交流发电机又携带单相交流发电机，成本更低，并且使用方便。通过一个微控制单元控制三个逆变器更节约成本，稳定性更高。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种三相发电装置，其特征在于，包括发动机、发电机，所述发动机用于为所述发电机提供转动能量，所述发电机用于产生交流电；所述发电机内设置有三个三相绕组，每个所述三相绕组均连接有一个三相整流桥，每个所述三相整流桥还连接有一个逆变器，三个所述逆变器均连接至一个微控制单元；
所述三相绕组用于将所述发动机提供的转动能量转化为三相交流电，所述三相整流桥用于将所述三相绕组输出的三相交流电转化为直流电并输出至对应的逆变器，所述逆变器用于将直流电转化为交流电，所述微控制单元用于控制三个所述逆变器输出相位差为120度且频率和电压幅度相同的交流电。
2.根据权利要求1所述的三相发电装置，其特征在于，每个所述逆变器的输出端均连接有相线和中性线。
3.根据权利要求2所述的三相发电装置，其特征在于，每个逆变器输出的交流电均为单相工频交流电。
4.根据权利要求2所述的三相发电装置，其特征在于，所述微控制单元还与三个所述逆变器的输出端连接。
5.根据权利要求1所述的三相发电装置，其特征在于，三个所述逆变器的输出端均连接有相线和中性线，三根中性线连接在一起，三个相线和三个连接在一起的中性线实现三相四线输出三相交流电。
6.根据权利要求1所述的三相发电装置，其特征在于，所述发电机内置三套隔离的三相绕组，三套三相绕组对称分布。
7.根据权利要求1所述的三相发电装置，其特征在于，所述微控制单元向三个所述逆变器中一个设定基准信号，所述微控制单元生成相对于所述基准信号具有预定的相位的同步信号，控制另外两个所述逆变器输出预定的相位的同步信号。
8.根据权利要求1所述的三相发电装置，其特征在于，所述每个所述逆变器的输出端均设置有噪声滤波器。
9.根据权利要求1所述的三相发电装置，其特征在于，还包括控制面板，所述控制面板与所述微控制单元通过无线或有线通信连接。
10.根据权利要求1所述的三相发电装置，其特征在于，三个所述逆变器均包括场效应晶体管。
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