CN113339132A - 便于直流发电机低转速启动的辅助电源 - Google Patents

便于直流发电机低转速启动的辅助电源 Download PDF

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CN113339132A CN202110738333.4A CN202110738333A CN113339132A CN 113339132 A CN113339132 A CN 113339132A CN 202110738333 A CN202110738333 A CN 202110738333A CN 113339132 A CN113339132 A CN 113339132A
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杜靖华
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Abstract

本发明公开了一种便于直流发电机低转速启动的辅助电源，包括辅助绕组、整流稳压系统和升降压系统，通过整流稳压系统和升降压系统对辅助绕组输出的交流电压进行整流、滤波和升降压，以便于给主控系统、燃油电磁阀和步进控制单元提供稳定的供电。本发明中，辅助绕组、整流稳压系统和升降压系统组成的辅助电源能够为整个控制系统提供独立的供电，从而解决了在蓄电池亏电情况下无法打开燃油电磁阀而无法启动发电机的问题；以及在低温环境中启动时因较低的转速电机无法为主控系统提供正常的工作电压，导致发动机启动后冒黑烟或无法启动的问题；改善了发动机的启动性能，在低温环境中仍可正常手拉启动。

Description

便于直流发电机低转速启动的辅助电源
技术领域
本发明涉及通用汽、柴油直流发电机领域，特别涉及一种便于直流发电机低转速启动的辅助电源。
背景技术
目前市面上销售的直流发电机中，控制系统电源与发电机主输出的电源共用，由于在低温环境或蓄电池严重亏电的情况下只能采用手拉启动发动机，此时，发动机较低的转速可能无法提供足够的工作电压给控制系统和油路的电磁阀门，经常会导致发动机无法启动或正常工作。另外，还会在负载短路的情况下拉低主绕组电压，导致主控系统失电从而使保护系统失控。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种便于直流发电机低转速启动的辅助电源。
本发明的技术方案如下：
一种便于直流发电机低转速启动的辅助电源，包括
辅助绕组，设置在直流发电机的发动机上，用于在发动机转动时获取电压并输出；
整流稳压系统，所述整流稳压系统包括整流单元和稳压单元，所述整流单元设有输出端和控制端，所述整流单元的输出端和控制端分别与稳压单元电连接；所述整流单元用于对辅助绕组输出的交流电压进行整流和滤波后通过输出端输出，所述稳压单元用于在整流单元输出的电压超出预定值时，给整流单元的控制端输出信号，使整流单元停止整流；
升降压系统，用于根据整流稳压系统输出的电压值进行升压或降压，并对升压或降压后的电压进行整流和滤波，以便于给直流发电机的主控系统、燃油电磁阀和步进控制单元提供稳定的供电。
进一步的，所述整流单元包括电阻R5、电阻R12、电容C2、可控硅SCR1和三极管Q9；
所述三极管Q9的集电极作为整流单元的第一输入端与辅助绕组的第一输出端ACin1电连接，所述三极管Q9的集电极还与可控硅SCR1的正端电连接，所述三极管Q9的集电极还通过电阻R12与其基极电连接，所述三极管Q9的基极作为整流单元的控制端与稳压单元电连接；所述可控硅SCR1的负端通过电容C2与其控制端电连接，所述电阻R5与电容C2并联；所述可控硅SCR1的负端还作为整流单元的输出端与稳压单元电连接；
所述整流单元还包括电阻R8、电阻R13、电容C4、可控硅SCR2和三极管Q10，所述三极管Q10的集电极作为整流单元的第二输入端与辅助绕组的第二输出端ACin2电连接，所述三极管Q10的集电极还与可控硅SCR2的正端电连接，所述三极管Q10的集电极还通过电阻R13与其基极电连接，所述三极管Q10的基极与三极管Q9的基极电连接；所述可控硅SCR2的负端通过电容C4与其控制端电连接，所述电阻R8与电容C4并联；所述可控硅SCR2的负端还与可控硅SCR1的负端电连接。
进一步的，所述整流单元还包括二极管D9和二极管D10，所述二极管D9的正端接地，负端与三极管Q9的集电极电连接；所述二极管D10的正端接地，负端与三极管Q10的集电极电连接。
进一步的，所述整流单元还包括电阻R4、电阻R6、电容C1和电容C3，所述三极管Q9的集电极通过电阻R4、电容C1与可控硅SCR1的负端电连接，所述三极管Q10的集电极通过电阻R6、电容C3与可控硅SCR2的负端电连接。
进一步的，所述稳压单元包括电阻R9、电阻R14、电阻R15、电容C7、电容C8、稳压二极管ZD3和三极管Q11；
所述三极管Q11的集电极与整流单元的控制端电连接，发射极接地，基极通过电阻R14与稳压二极管ZD3的正端电连接，所述稳压二极管ZD3的正端通过电阻R15接地，所述电容C7与电阻R15并联，所述稳压二极管ZD3的负端通过电阻R9与电容C8的正端电连接，所述电容C8的负端接地，所述电容C8的正端还与整流单元的输出端电连接。
进一步的，所述升降压系统包括开关电源驱动模块、场效应管Q12、电阻R16和变压器T1；
所述开关电源驱动模块的电源正端与变压器T1的第一输入端电连接，电源负端接地，所述开关电源驱动的第一端与场效应管Q12的栅极电连接，所述场效应管Q12的源极与开关电源驱动的第二端电连接，所述开关电源驱动的第二端通过电阻R16接地，所述场效应管Q12的漏极与变压器T1的第二输入端电连接，所述变压器T1的第一输入端与稳压单元的输出端电连接；所述开关电源驱动模块用于根据稳压单元的输出电压控制场效应管Q12的导通时间，从而控制变压器T1工作的占空比；
所述变压器T1设有三组输出，所述变压器T1的第一组输出电连接有第一整流电路，所述变压器T1的第二组输出电连接有第二整流电路，所述变压器T1的第三组输出电连接有第三整流电路，所述第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路分别用于给燃油电磁阀、步进驱动电路和主控系统供电。
进一步，所述变压器T1的第一组输出包括第一输出端和第二输出端，所述第一整流电路包括二极管D7和电容C5，所述二极管D7的正端与变压器T1的第一输出端电连接，负端与电容C5的正端电连接，所述电容C5的负端与变压器T1的第二输出端电连接；
所述变压器T1的第二组输出包括第三输出端和第四输出端，所述第二整流电路包括二极管D8和电容C6，所述二极管D8的正端与变压器T1的第三输出端电连接，负端与电容C6的正端电连接，所述电容C6的负端与变压器T1的第四输出端电连接；
所述变压器T1的第三组输出包括第五输出端和第六输出端，所述第三整流电路包括二极管D11和电容C9，所述二极管D11的正端与变压器T1的第五输出端电连接，负端与电容C9的正端电连接，所述电容C9的负端与变压器T1的第六输出端电连接。
本发明中，辅助绕组、整流稳压系统和升降压系统组成的辅助电源能够为整个控制系统提供独立的供电，通过增大辅助绕组的圈数，当发动机转速≥400R/min时辅助电源就能给主控系统提供正常的工作电压，解决了在蓄电池亏电情况下无法打开燃油电磁阀而无法启动发电机的问题；以及在低温环境中启动时因较低的转速电机无法为主控系统提供正常的工作电压，导致发动机启动后冒黑烟或无法启动的问题；改善了发动机的启动性能，在低温环境中仍可正常手拉启动。
另外，当输出过载或短路时，主控系统根据输出端的取样信号控制发动机的油路大小或关闭发动机，达到保护的目的。同时在无外接电源情况下可以通过手拉启动发电机，电机在发动机旋转下产生电能，通过开关电路调压后为控制系统提供电能，以此保证各系统正常工作，从而解决因负载短路后拉低主绕组电压，导致主控系统失电从而使保护系统失控的问题。
附图说明
图1为本发明于直流发电机低转速启动的辅助电源的一个优选实施例的结构框图。
图2为整流稳压系统和升降压系统的电路图。
图中：1.辅助绕组，2.整流稳压系统，3.升降压系统，21.整流单元，22.稳压单元，31.第一整流电路，32.第二整流电路，33.第三整流电路。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示，本发明便于直流发电机低转速启动的辅助电源的一个优选实施例包括辅助绕组1、整流稳压系统2和升降压系统3。
所述辅助绕组1设置在直流发电机的发动机上，用于在发动机转动时获取电压并输出。
所述整流稳压系统2包括整流单元21和稳压单元22，所述整流单元21设有输出端和控制端，所述整流单元21的输出端和控制端分别与稳压单元22电连接；所述整流单元21用于对辅助绕组1输出的交流电压进行整流和滤波后通过输出端输出，所述稳压单元22用于在整流单元21输出的电压超出预定值时，给整流单元21的控制端输出信号，使整流单元21停止工作。
如图2所示，所述整流单元21包括电阻R4、电阻R5、电阻R12、电容C1、电容C2、二极管D9、可控硅SCR1和三极管Q9；所述三极管Q9的集电极作为整流单元21的第一输入端与辅助绕组1的第一输出端ACin1电连接，所述三极管Q9的集电极还与二极管D9负端电连接，所述二极管D9的正端接地；所述三极管Q9的集电极与可控硅SCR1的正端电连接，所述三极管Q9的集电极还通过电阻R4、电容C1与可控硅SCR1的负端电连接；所述三极管Q9的集电极还通过电阻R12与其基极电连接，所述三极管Q9的基极作为整流单元21的控制端与稳压单元22电连接；所述可控硅SCR1的负端通过电容C2与其控制端电连接，所述电阻R5与电容C2并联；所述可控硅SCR1的负端还作为整流单元21的输出端与稳压单元22电连接。
所述整流单元21还包括电阻R6、电阻R8、电阻R13、电容C3、电容C4、二极管D10、可控硅SCR2和三极管Q10，所述三极管Q10的集电极作为整流单元21的第二输入端与辅助绕组1的第二输出端ACin2电连接，所述三极管Q10的集电极还与二极管D10负端电连接，所述二极管D10的正端接地；所述三极管Q10的集电极与可控硅SCR2的正端电连接，所述三极管Q10的集电极还通过电阻R6、电容C3与可控硅SCR2的负端电连接；所述三极管Q10的集电极还通过电阻R13与其基极电连接，所述三极管Q10的基极与三极管Q9的基极电连接；所述可控硅SCR2的负端通过电容C4与其控制端电连接，所述电阻R8与电容C4并联；所述可控硅SCR2的负端还与可控硅SCR1的负端电连接。
所述稳压单元22用于在整流单元21输出的电压超出预定值时，停止整流单元21的工作，所述稳压单元22包括电阻R9、电阻R14、电阻R15、电容C7、电容C8、稳压二极管ZD3和三极管Q11。所述三极管Q11的集电极与三极管Q9的基极电连接，发射极接地，基极通过电阻R14与稳压二极管ZD3的正端电连接，所述稳压二极管ZD3的正端通过电阻R15接地，所述电容C7与电阻R15并联，所述稳压二极管ZD3的负端通过电阻R9与电容C8的正端电连接，所述电容C8的负端接地，所述电容C8的正端还与可控硅SCR1的负端电连接。
所述升降压系统3用于根据整流稳压系统输出的电压值进行升压或降压，并对升压或降压后的电压进行整流和滤波，以便于给主控系统、燃油电磁阀和步进控制单元提供稳定的供电。
所述升降压系统3包括开关电源驱动模块、场效应管Q12、电阻R16和变压器T1。所述开关电源驱动模块的电源正端与变压器T1的第一输入端电连接，电源负端接地，所述开关电源驱动的第一端与场效应管Q12的栅极电连接，所述场效应管Q12的源极与开关电源驱动的第二端电连接，所述开关电源驱动的第二端通过电阻R16接地，所述场效应管Q12的漏极与变压器T1的第二输入端电连接，所述变压器T1的第一输入端与稳压单元22的输出端电连接；所述开关电源驱动模块用于根据稳压单元22的输出电压控制场效应管Q12的导通时间，从而控制变压器T1工作的占空比。
所述变压器T1设有三组输出，所述变压器T1的第一组输出电连接有第一整流电路31，所述变压器T1的第二组输出电连接有第二整流电路32，所述变压器T1的第三组输出电连接有第三整流电路33，所述第一整流电路31、第二整流电路32和第三整流电路33分别用于给燃油电磁阀、步进驱动电路和主控系统供电。
所述变压器T1的第一组输出包括第一输出端和第二输出端，所述第一整流电路31包括二极管D7和电容C5，所述二极管D7的正端与变压器T1的第一输出端电连接，负端与电容C5的正端电连接，所述电容C5的负端与变压器T1的第二输出端电连接。所述变压器T1的第二组输出包括第三输出端和第四输出端，所述第二整流电路32包括二极管D8和电容C6，所述二极管D8的正端与变压器T1的第三输出端电连接，负端与电容C6的正端电连接，所述电容C6的负端与变压器T1的第四输出端电连接。所述变压器T1的第三组输出包括第五输出端和第六输出端，所述第三整流电路33包括二极管D11和电容C9，所述二极管D11的正端与变压器T1的第五输出端电连接，负端与电容C9的正端电连接，所述电容C9的负端与变压器T1的第六输出端电连接。
本实施例的工作原理如下：
当发动机启动时，辅助绕组1输出两相电压(ACin1和ACin2)，能够输出最大200V的交流电压，在发动机启动的瞬间，稳压二极管ZD3处于截止状态，三极管Q11截止；可控硅SCR1和SCR2分别对电压ACin1和ACin2进行整流，输出电压VCC。下面以可控硅SCR1对电压ACin1进行整流为例进行说明。
当稳压二极管ZD3和三极管Q11截止时，电压ACin1为正电压时使三极管Q9导通，并控制可控硅SCR1导通，使可控硅SCR1对电压ACin1进行整流；如果电压ACin1的值过高，使整流后的输出电压VCC超过了稳压二极管ZD3的反向击穿电压，则稳压二极管ZD3反向击穿，使三极管Q11导通，三极管Q9的基极为低电平，从而保持截止状态，使可控硅SCR1截止，不再对电压ACin1进行整流，电容C8提供VCC电压，电压VCC下降后使稳压二极管ZD3恢复截止状态，三极管Q11截止，电压ACin1为正电压时再次使三极管Q9导通，并控制可控硅SCR1导通，使可控硅SCR1继续对电压ACin1进行整流；从而保持电压VCC保持稳定，防止电压VCC过高。当然，如果发动机的转速较慢，则ACin1的电压值较低，三极管Q11会保持截止状态，使可控硅SCR1持续对电压ACin1进行整流，以保证较大的VCC电压值。可控硅SCR2对电压ACin2进行整流的原理与其相同，在此不再赘述。
开关电源驱动模块根据电压VCC的值控制控制场效应管Q12的导通时间，从而控制变压器T1工作的占空比；当电压VCC较高时，场效应管Q12的导通时间短，变压器T1工作的占空比较低，使变压器T1处于降压状态；当电压VCC较低时，场效应管Q12的导通时间长，变压器T1工作的占空比较高，使变压器T1处于升压状态，从而使变压器T1的三组输出的值保持稳定，进而使第一整流电路31、第二整流电路32和第三整流电路33输出稳定的电压，给燃油电磁阀、步进驱动电路和主控系统供电。为使三个整流电路输出的电压更加稳定，还可在任一整流电路的输出端连接反馈电路(例如，可在二极管D7的负端连接反馈电路)，并将反馈电路的输出端与开关电源驱动模块电连接，从而该整流电路的输出电压值反馈至开关电源驱动模块，以更加准确地对场效应管Q12的导通时间和变压器T1工作的占空比进行调节，使三个整流电路的输出电压更加稳定。
本实施例中，辅助绕组1、整流稳压系统2和升降压系统3组成的辅助电源能够为整个控制系统提供独立的供电，通过增大辅助绕组1的圈数，当发动机转速≥400R/min时辅助电源就能给主控系统提供正常的工作电压，解决了在蓄电池亏电情况下无法打开燃油电磁阀而无法启动发电机的问题；以及在低温环境中启动时因较低的转速电机无法为主控系统提供正常的工作电压，导致发动机启动后冒黑烟或无法启动的问题；改善了发动机的启动性能，在低温环境中仍可正常手拉启动。
另外，当输出过载或短路时，主控系统根据输出端的取样信号控制发动机的油路大小或关闭发动机，达到保护的目的。同时在无外接电源情况下可以通过手拉启动发电机，电机在发动机旋转下产生电能，通过开关电路调压后为控制系统提供电能，以此保证各系统正常工作，从而解决因负载短路后拉低主绕组电压，导致主控系统失电从而使保护系统失控的问题。
本发明未描述部分与现有技术一致，在此不做赘述。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种便于直流发电机低转速启动的辅助电源，其特征在于，包括
辅助绕组，设置在直流发电机的发动机上，用于在发动机转动时获取电压并输出；
整流稳压系统，所述整流稳压系统包括整流单元和稳压单元，所述整流单元设有输出端和控制端，所述整流单元的输出端和控制端分别与稳压单元电连接；所述整流单元用于对辅助绕组输出的交流电压进行整流和滤波后通过输出端输出，所述稳压单元用于在整流单元输出的电压超出预定值时，给整流单元的控制端输出信号，使整流单元停止整流；
升降压系统，用于根据整流稳压系统输出的电压值进行升压或降压，并对升压或降压后的电压进行整流和滤波，以便于给直流发电机的主控系统、燃油电磁阀和步进控制单元提供稳定的供电。
2.如权利要求1所述的便于直流发电机低转速启动的辅助电源，其特征在于，所述整流单元包括电阻R5、电阻R12、电容C2、可控硅SCR1和三极管Q9；
所述三极管Q9的集电极作为整流单元的第一输入端与辅助绕组的第一输出端ACin1电连接，所述三极管Q9的集电极还与可控硅SCR1的正端电连接，所述三极管Q9的集电极还通过电阻R12与其基极电连接，所述三极管Q9的基极作为整流单元的控制端与稳压单元电连接；所述可控硅SCR1的负端通过电容C2与其控制端电连接，所述电阻R5与电容C2并联；所述可控硅SCR1的负端还作为整流单元的输出端与稳压单元电连接；
所述整流单元还包括电阻R8、电阻R13、电容C4、可控硅SCR2和三极管Q10，所述三极管Q10的集电极作为整流单元的第二输入端与辅助绕组的第二输出端ACin2电连接，所述三极管Q10的集电极还与可控硅SCR2的正端电连接，所述三极管Q10的集电极还通过电阻R13与其基极电连接，所述三极管Q10的基极与三极管Q9的基极电连接；所述可控硅SCR2的负端通过电容C4与其控制端电连接，所述电阻R8与电容C4并联；所述可控硅SCR2的负端还与可控硅SCR1的负端电连接。
3.根据权利要求2所述的便于直流发电机低转速启动的辅助电源，其特征在于，所述整流单元还包括二极管D9和二极管D10，所述二极管D9的正端接地，负端与三极管Q9的集电极电连接；所述二极管D10的正端接地，负端与三极管Q10的集电极电连接。
4.根据权利要求2所述的便于直流发电机低转速启动的辅助电源，其特征在于，所述整流单元还包括电阻R4、电阻R6、电容C1和电容C3，所述三极管Q9的集电极通过电阻R4、电容C1与可控硅SCR1的负端电连接，所述三极管Q10的集电极通过电阻R6、电容C3与可控硅SCR2的负端电连接。
5.根据权利要求1所述的便于直流发电机低转速启动的辅助电源，其特征在于，所述稳压单元包括电阻R9、电阻R14、电阻R15、电容C7、电容C8、稳压二极管ZD3和三极管Q11；
所述三极管Q11的集电极与整流单元的控制端电连接，发射极接地，基极通过电阻R14与稳压二极管ZD3的正端电连接，所述稳压二极管ZD3的正端通过电阻R15接地，所述电容C7与电阻R15并联，所述稳压二极管ZD3的负端通过电阻R9与电容C8的正端电连接，所述电容C8的负端接地，所述电容C8的正端还与整流单元的输出端电连接。
6.根据权利要求1～5任一项所述的便于直流发电机低转速启动的辅助电源，其特征在于，所述升降压系统包括开关电源驱动模块、场效应管Q12、电阻R16和变压器T1；
所述开关电源驱动模块的电源正端与变压器T1的第一输入端电连接，电源负端接地，所述开关电源驱动的第一端与场效应管Q12的栅极电连接，所述场效应管Q12的源极与开关电源驱动的第二端电连接，所述开关电源驱动的第二端通过电阻R16接地，所述场效应管Q12的漏极与变压器T1的第二输入端电连接，所述变压器T1的第一输入端与稳压单元的输出端电连接；所述开关电源驱动模块用于根据稳压单元的输出电压控制场效应管Q12的导通时间，从而控制变压器T1工作的占空比；
所述变压器T1设有三组输出，所述变压器T1的第一组输出电连接有第一整流电路，所述变压器T1的第二组输出电连接有第二整流电路，所述变压器T1的第三组输出电连接有第三整流电路，所述第一整流电路、第二整流电路和第三整流电路分别用于给燃油电磁阀、步进驱动电路和主控系统供电。
7.根据权利要求6所述的便于直流发电机低转速启动的辅助电源，其特征在于，所述变压器T1的第一组输出包括第一输出端和第二输出端，所述第一整流电路包括二极管D7和电容C5，所述二极管D7的正端与变压器T1的第一输出端电连接，负端与电容C5的正端电连接，所述电容C5的负端与变压器T1的第二输出端电连接；
所述变压器T1的第二组输出包括第三输出端和第四输出端，所述第二整流电路包括二极管D8和电容C6，所述二极管D8的正端与变压器T1的第三输出端电连接，负端与电容C6的正端电连接，所述电容C6的负端与变压器T1的第四输出端电连接；
所述变压器T1的第三组输出包括第五输出端和第六输出端，所述第三整流电路包括二极管D11和电容C9，所述二极管D11的正端与变压器T1的第五输出端电连接，负端与电容C9的正端电连接，所述电容C9的负端与变压器T1的第六输出端电连接。
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