CN110925100B

CN110925100B - 一种变能变频点火装置

Info

Publication number: CN110925100B
Application number: CN201911230096.XA
Authority: CN
Inventors: 彭进田; 刘君; 钟俊; 雷宇
Original assignee: Sichuan Fanhua Aviation Instrument and Electrical Co Ltd
Current assignee: Sichuan Fanhua Aviation Instrument and Electrical Co Ltd
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2039-12-04
Also published as: CN110925100A

Abstract

本发明为一种变能变频点火装置，包括逆变升压电路、整流储能电路、放电电路、高频升压电路、全波整流电路、火花频率调节电路、储能调节电路、参数调节信号输入系统、稳压电路；通过参数信号调节输入系统控制火花频率调节电路和储能调节电路，实现点火装置的变能变频，达到了适应点火试验中不同需求的目的。

Description

一种变能变频点火装置

技术领域

本发明属于发动机点火领域，具体地说，涉及一种变能变频点火装置。

背景技术

点火装置是航空发动机的重要组成部分，是发动机地面起动、空中停车再起动的关键组成部件。点火装置的主要输出参数是火花能量和火花频率。在测绘仿制阶段，点火装置有样机参考。在现目前航空领域的自主创新阶段，没有样机可以参考，需要根据研制经验和试验数据确定点火装置的性能参数。现阶段，主要采用不同能量等级和火花频率的点火装置进行试验，以确定出的燃烧室最优的火花能量及火花频率组合，存在试验周期长、试验件较多、费用高、利用率低的缺点。

发明内容

本发明基于解决现有技术试验周期长、试验件多、费用高、利用率低的缺点，提出了一种变能变频点火装置，通过设置火花频率调节电路和储能调节电路，实现了一个装置适用于多种情况下的试验，达到了减少试验周期，减少试验件、降低费用、提高利用率的作用。

本发明具体实现内容如下：

一种变能变频点火装置，包括逆变升压电路、整流储能电路、放电电路、高频升压电路，还包括全波整流电路、火花频率调节电路、储能调节电路；

所述全波整流电路与逆变升压电路、整流储能电路、放电电路连接、高频升压电路依次连接；

所述全波整流电路的输入端与220V交流电相连接；

所述火花频率调节电路与逆变升压电路、放电电路相连接；

所述储能调节电路与整流储能电路相连。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括参数调节信号输入系统，所述参数调节信号输入系统包括单片机；

所述单片机分别与火花频率调节电路、储能调节电路连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，还包括稳压电路，所述稳压电路连接在全波整流电路和逆变升压电路之间，且分别与火花频率调节电路和储能调节电路连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述全波整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4；所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4构成桥式整流电路，桥式整流电路输入端两极连接220V的交流电源，桥式整流电路的输出端两极与逆变升压电路相连。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述逆变升压电路包括脉冲宽度调制PWM控制芯片U2、开关MOS管Q1、升压变压器T1、电容C2、电容C3、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6；

所述升压变压器T1包括原线圈、副线圈；所述脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的1脚、8脚、与全波整流电路的负极输出端相连；所述电容C2、电阻R3、电阻R4串联连接在脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的1脚和全波整流电路的负极输出端之间；所述电阻R5、电容C3串联在脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的8脚和全波整流电路的负极输出端之间；所述开关MOS管Q1分别与脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的6脚、全波整流电路的负极输出端、升压变压器T1的原线圈负极端口相连；所述电阻R6连接在开关MOS管Q1与全波整流电路的负极输出端之间；所述脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的2脚连接在电容C2和电阻R3之间；所述脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的4脚连接在电阻R5和电容C3之间；所述脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的3脚连接在电阻R6和开关MOS管Q1之间；所述升压变压器T1的原线圈正极输入端与全波整流电路的正极输出端相连。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述整流储能电路包括整流二极管D5、储能电容C4；所述整流二极管D5与升压变压器T1的副线圈正极输出端相连；所述储能电容C4连接在升压变压器T1的副线圈的正极输出端和负极输出端之间。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述放电电路包括晶闸管Q3、二极管D6；所述二极管D6与储能电容C4并联，所述晶闸管Q3的阴极与二极管D6的阳极连接，晶闸管Q3的阳极与整流二极管D5的阴极连接，晶闸管Q3的控制机与火花频率调节电路连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述高频升压电路包括高频变压器T2、振荡电容C5、电阻R7、续流二极管D7组成；所述电阻R7与续流二极管D7并联后分别与晶闸管Q3的阴极、高频变压器T2连接，所述高频变压器T2连接震荡电容C5后接地。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述火花频率调节电路包括双D触发器U1、触发隔离变压器T3、MOS场效应管Q1组成；

所述触发隔离变压器T3的一端连接晶闸管Q3的控制极和高频变压器T2，触发隔离变压器T3的另一端连接MOS场效应管Q1的源极；所述双D触发器U1的13脚与MOS场效应管Q1的栅极连接，双D触发器U1的11脚与参数调节信号输入系统的单片机连接；所述MOS场效应管Q1的漏极与逆变升压电路连接；所述双D触发器U1的7脚与全波整流电路连接。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述储能调节电路包括电压比较器U3；所述电压比较器U3的正极输入端连接在电阻R5、电阻R6之间，负极输入端与单片机连接，输出端与双D触发器U1的10脚连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

1）减少了试验周期；

2）减少了试验件的数量；

3）降低了试验的费用；

4）提高了点火装置的利用率；

5）减少了切换装置的操作流程。

附图说明

图1为现有技术的点火装置电路模块构成示意图；

图2为变能变频点火装置电路模块部分构成示意图一；

图3为变能变频点火装置电路模块部分构成示意图二；

图4为变能变频点火装置电路模块总构成示意图；

图5为变能变频点火装置总电路示意图；

图6为各电路信号变化关系对应示意图；

图7为本装置各部分电路运行框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；也可以是直接相连，也可以是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。

实施例1：

一种变能变频点火装置，如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，包括逆变升压电路、整流储能电路、放电电路、高频升压电路，还包括全波整流电路、火花频率调节电路、储能调节电路、参数调节信号输入系统、稳压电路；

所述全波整流电路连接交流电源后与逆变升压电路相连接；

所述逆变升压电路与整流储能电路连接；

所述整流储能电路与放电电路连接；

所述放电电路与高频升压电路连接；

所述火花频率调节电路与逆变升压电路、放电电路相连接；

所述储能调节电路与整流储能电路相连；

参数调节信号输入系统包括单片机；所述单片机分别与火花频率调节电路、储能调节电路连接；

所述稳压电路连接在全波整流电路和逆变升压电路之间，且分别与火花频率调节电路和储能调节电路连接；

所述全波整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4；所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4构成桥式整流电路，桥式整流电路输入端两极连接220V的交流电源，桥式整流电路的输出端两极与逆变升压电路相连；

所述逆变升压电路包括脉冲宽度调制PWM控制芯片U2、开关MOS管Q1、升压变压器T1、电容C2、电容C3、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6；

所述升压变压器T1包括原线圈、副线圈；所述脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的1脚、8脚、与全波整流电路的负极输出端相连；所述电容C2、电阻R3、电阻R4串联连接在脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的1脚和全波整流电路的负极输出端之间；所述电阻R5、电容C3串联在脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的8脚和全波整流电路的负极输出端之间；所述开关MOS管Q1分别与脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的6脚、全波整流电路的负极输出端、升压变压器T1的原线圈负极端口相连；所述电阻R6连接在开关MOS管Q1与全波整流电路的负极输出端之间；所述脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的2脚连接在电容C2和电阻R3之间；所述脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的4脚连接在电阻R5和电容C3之间；所述脉冲宽度调制PWM控制芯片U2的3脚连接在电阻R6和开关MOS管Q1之间；所述升压变压器T1的原线圈正极输入端与全波整流电路的正极输出端相连；

所述整流储能电路包括整流二极管D5、储能电容C4；所述整流二极管D5与升压变压器T1的副线圈正极输出端相连；所述储能电容C4连接在升压变压器T1的副线圈的正极输出端和负极输出端之间；

所述放电电路包括晶闸管Q3、二极管D6；所述二极管D6与储能电容C4并联，所述晶闸管Q3的阴极与二极管D6的阳极连接，晶闸管Q3的阳极与整流二极管D5的阴极连接，晶闸管Q3的控制机与火花频率调节电路连接；

所述高频升压电路包括高频变压器T2、振荡电容C5、电阻R7、续流二极管D7组成；所述电阻R7与续流二极管D7并联后分别与晶闸管Q3的阴极、高频变压器T2连接，所述高频变压器T2连接震荡电容C5后接地；

所述火花频率调节电路包括双D触发器U1、触发隔离变压器T3、MOS场效应管Q1组成；

所述触发隔离变压器T3的一端连接晶闸管Q3的控制极和高频变压器T2，触发隔离变压器T3的另一端连接MOS场效应管Q1的源极；所述双D触发器U1的13脚与MOS场效应管Q1的栅极连接，双D触发器U1的11脚与参数调节信号输入系统的单片机连接；所述MOS场效应管Q1的漏极与逆变升压电路连接；所述双D触发器U1的7脚与全波整流电路连接；

所述储能调节电路包括电压比较器U3；所述电压比较器U3的正极输入端连接在电阻R5、电阻R6之间，负极输入端与单片机连接，输出端与双D触发器U1的10脚连接。

工作原理：如图1、图2、图3、图4、图5、图7所示，本发明相比现有技术的重点改进在于火花频率和储能的调节方法，接通电源前，通过参数调节信号输入系统录入需要的火花频率f和储能能量W的值，参数调节信号输入系统将火花频率f转换为一个固定频率的方波脉冲，方波脉冲的频率等于要求的火花频率f，参数调节信号输入系统将储能能量W转化为一个模拟电压值，转换关系为：

；

电容储能公式为：

根据转换关系及电容储能公式可知，当储能电容C4的电容值C不变时，其上的储能就只与储能电容C4上的电压U相关。参数调节信号输入系统输出一个模拟电压值至储能调节电路中电压比较器U3的反向端，其幅值U_模拟将决定储能电容C4上的电压值，也就决定了储能电容C4上储存的能量值W；由于晶闸管Q3的可控性，每当储能电容C4上储存的能量值W达到设定值时，即储能电容C4上的电压达到设定值，晶闸管Q3都会触发导通，使储能电容C4上的电能通过晶闸管Q3、高频变压器T2输出至电嘴，并在电嘴放电端形成电火花；

如图4所示，火花频率的调节主要利用了火花频率调节电路中的双D触发器U1和逆变升压电路中的PWM芯片U2的自身特性；参数调节信号输入系统的辅助软件将输入的火花频率值转换为一个频率为f的方波脉冲，输出至火花频率调节电路中的双D触发器U1的10脚。当双D触发器U1的13脚输出为低电平时，PWM芯片U2的1脚处于低电平，其7脚输出为正常工作状态，控制MOS管Q2、电源变压器T1和二极管D5的工作状态为单端反激式逆变电路。储能电容C4上的电压逐渐上升。当储能电容C4中的电压达到储能调节电路的设定值时，储能调节电路中的电压比较器U3输出由低电平转换为高电平；根据双D触发器U1的自身特性，其13脚输出由低电平转换为高电平，通过放电电路的转换传递，使可控硅Q3导通，最终形成一个火花放电；同时，双D触发器U1的13脚输出的也通过电阻R3、电容C2至PWM芯片U2的1脚；双D触发器U1的13脚输出的高电平将使由于PWM芯片U2的1脚处于高电平，这样将使PWM芯片U2的7脚输出低电平，逆变工作停止，将不会有电能通过逆变升压电路、整流电路转换至储能电容C4中；当参数调节信号输入系统传输而来的方波脉冲，双D触发器U1的10脚由低电平转换至高电平时，双D触发器U1的13脚输出由高电平转换为低电平，使PWM芯片U2的1脚由高电平转换为低电平，逆变升压电路重新开始逆变。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种变能变频点火装置，包括逆变升压电路、整流储能电路、放电电路、高频升压电路，其特征在于，还包括全波整流电路、火花频率调节电路、储能调节电路；

所述全波整流电路的输入端与220V交流电相连接；

所述火花频率调节电路与逆变升压电路、放电电路相连接；

所述储能调节电路与整流储能电路相连；

还包括参数调节信号输入系统，所述参数调节信号输入系统包括单片机和辅助软件；

所述辅助软件与单片机连接；

所述单片机分别与火花频率调节电路、储能调节电路连接；

还包括稳压电路，所述稳压电路连接在全波整流电路和逆变升压电路之间，且分别与火花频率调节电路和储能调节电路连接；

所述全波整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4；所述二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4构成桥式整流电路，桥式整流电路输入端两极连接220V的交流电源，桥式整流电路的输出端两极与逆变升压电路相连;

2.如权利要求1所述的一种变能变频点火装置，其特征在于，所述整流储能电路包括整流二极管D5、储能电容C4；所述整流二极管D5与升压变压器T1的副线圈正极输出端相连；所述储能电容C4连接在升压变压器T1的副线圈的正极输出端和负极输出端之间。

3.如权利要求2所述的一种变能变频点火装置，其特征在于，所述放电电路包括晶闸管Q3、二极管D6；所述二极管D6与储能电容C4并联，所述晶闸管Q3的阴极与二极管D6的阳极连接，晶闸管Q3的阳极与整流二极管D5的阴极连接，晶闸管Q3的控制机与火花频率调节电路连接。

4.如权利要求3所述的一种变能变频点火装置，其特征在于，所述高频升压电路包括高频变压器T2、振荡电容C5、电阻R7、续流二极管D7组成；所述电阻R7与续流二极管D7并联后分别与晶闸管Q3的阴极、高频变压器T2连接，所述高频变压器T2连接震荡电容C5后接地。

5.如权利要求4所述的一种变能变频点火装置，其特征在于，所述火花频率调节电路包括双D触发器U1、触发隔离变压器T3、MOS场效应管Q1组成；

6.如权利要求5所述的一种变能变频点火装置，其特征在于，所述储能调节电路包括电压比较器U3；所述电压比较器U3的正极输入端连接在电阻R5、电阻R6之间，负极输入端与单片机连接，输出端与双D触发器U1的10脚连接。