CN204993054U - 发电机整流后级装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种对发电机产生的电能经过整流后再做处理的后级装置，包括第一滤波模块、第一开关、中转模块、第二开关、第二滤波模块、控制模块。装置工作状态下，控制模块取样中转模块的电压与第二滤波模块的电压并对比，根据对比的结果控制第一开关和第二开关在同一时间节点两者的状态（导通或断开）相反，进而使装置接入负载后与发电机的发电线圈完全隔离，进而减少发电机负载时发电机的发电线圈与磁场产生的阻力，进而减少发电机的传动输入功率，减少发电机的功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种整流后级处理装置，尤其涉及一种对发电机产生的电能经过整流后再做处理的后级装置。
背景技术
电能的使用，早已深入扎根于人民生活的方方面面，伴随着电应用的发展，产生电能的发电机，同样以各种形式进入人民的日常生活。如图1是现有发电机对发电后的电能处理的原理框图，发电机产生电能后经过整流与滤波后就接入负载。众所周知，发电机在空载的时候，转动起来轻，带了负载后就要比空载重很多，负载接入工作状态的发电机时，负载与发电机的发电线圈产生反电动势而使发电机的发电线圈与磁场产生的阻力。
专利申请号：2015105676636.6，发明名称：智能节能电机。
专利申请号：2015206918229.9，发明名称：智能节能电机。
上述两件专利文献提供一种智能自动维修、可进行动能回收的节能电机，其中的，电能回收电路有对发电机整流后级处理的部份。显然，根据上述两件专利文献中的电能回收电路部份的文献，其单个的电子开关、而且没有电能中转模块的结构并不能使发电机的发电线圈与负载完全隔离，在电子开关工作在导通状态下，负载与发电机的发电线圈是导通状态，在此状态下发电机的发电线圈与负载产生的反电动势并没有减小，因此上述两件专利文献中的电能回收电路的电子开关越是工作在越高的工作频率，电子开关就越接近于“导线直接导通电流”的状态。因此上述两件专利的电能回收电路仅能工作在低频率的工作状态，如果工作在高频率的状态其对电能的处理与如图1所示的现有的发电机对电能处理区别不大，发电机的发电线圈与磁场同样产生一样大小的阻力。
实用新型内容
鉴于上述的问题点，本实用新型的课题在于使负载与发电机的发电线圈完全隔离，进而使负载与发电机的发电线圈不能产生反电动势，进而使发电机工作状态下接入负载时，发电机的发电线圈与磁场产生的阻力更接近于空载，同时也解决装置高频工作的问题。
本实用新型的上述技术问题主要通过下述的技术方案得以解决：本实用新型包括第一滤波模块、第一开关、中转模块、第二开关、第二滤波模块及控制模块，发电机产生的电流经整流后接入第一滤波模块的输入端，第一滤波模块的输出端与第一开关的输入端相连，第一开关的输出端与中转模块的输入端相连，中转模块的输出端与第二开关的输入端相连，第二开关的输出端与第二滤波模块的输入端相连，第一开关、第二开关的输入端分别与控制模块相连,第二滤波模块的输出端作为输出接入负载。
控制模块判断中转模块的电压大于第二滤波模块的电压时，控制模块控制第二开关模块导通，同时控制第一开关模块断开，此时中转模块向第二滤波模块充电，中转模块的电压逐渐下降至与第二滤波模块相同，控制模块判断中转模块的电压小于或等于第二滤波模块的电压时，控制模块控制第一开关模块导通，同时控制第二开关模块断开，此时发电机整流后的电流向中转模块充电。如此反复，进而使发电线圈与负载完全隔离，在同一时间节点第一开关与第二开关只有一个是处于导通状态。
控制模块通过检测中转模块、第二滤波模块的电流和电压，经过分析智能的PWM调制功率输出，对负载起到智能保护的使用。
为使发电机的发电线圈产生的反电动势降到最小，第一滤波模块、中转模块中使用的电能储能元件采用容量值较小的元件。而为使负载用电取得更好波纹的电能，第二滤波模块使用的电能储能元件采用容量值较大的元件。
本实用新型的有益效果：结构上使发电机的发电线圈与负载完全隔离，进而减小发电机接入负载时产生的反电动势，其影响的大小等于第一滤波模块和中转模块对发电线圈产生的影响，进而使负载与发电机的发电线圈之间不产生反电动势，进而使发电机工作状态下无论接入多大的负载发电机的发电线圈与磁场产生的阻力与第一滤波模块和中转模块对发电线圈产生阻力大小一样，进而使发电机需要传动的功率减少。与现有技术相比，本实用新型具有使发电机功耗减少显著、支持智能PWM功率输出，对负载起到智能保护的特点，具有推广使用的价值。
与专利申请号：2015105676636.6和专利申请号：2015206918229.9文献中的电能回收电路相比，本实用新型采用电能储蓄到中转模块再转移的操作步骤方法，而上述两件专利文献中的电能回收电路采用直接电能转移的操作步骤方法。结构上本实用新型采用双电子开关和中转模块，在同一时间节点只有一个开关处于导通状态，使发电机的发电线圈与负载完全隔离，从而使负载对发电机的发电线圈没有产生影响；而上述两件专利文献中的电能回收电路仅采用单电子开关，当电子开关在导通状态下发电机的发电线圈与负载相导通，此状态下负载对发电机的发电线圈的影响和如图1所示的现有的发电机的影响一样。本实用新型结构上和对电能的操作步骤方法上与上述两件专利文献中的电能回收电路完全不相同，在同等条件本实用新型比上述两件专利文献中的电能回收电路效率高85%以上，且本实用新型既支持低频工作也支持高频工作、支持智能保护负载。
附图说明
图1是现有发电机对电能处理的原理框图。
图2是本实用新型发电机整流后级装置的一种原理框图。
图3是本实用新型由图1衍生出的第一实例电路原理图。
图4是本实用新型由图1衍生出的第二实例电路原理图。
图中，1.整流模块，2.滤波模块，3.第一滤波模块，4.第一开关，5.中转模块，6.第二开关，7.第二滤波模块，8.控制模块，9.第一滤波模块，10.第一开关，11.中转模块，12.第二开关，13.第二滤波模块，14.控制模块，15.开关驱动，16.单片机模块，C1.电容，Q1.MOSFET开关，C2.电容，Q2.MOSFET开关，C3.电容，R1.电阻，R2.电阻，R3.电阻，R4.电阻，R5.电阻，R6.电阻，COMP.电压比较器，U.非门，U1.电压电流传感器模块，U2.电压电流传感器模块，U3.数模转换模块。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一
本实施例的发电机整流后级装置电路原理图图3由如图2所示的原理框图衍生出，图3所示的第一滤波模块9、第二滤波模块13对应图2所示的第一滤波模块3、第二滤波模块7，图3所示的中转模块11对应图2所示的中转模块5，图3所示的第一开关10和第二开关12对应图2所示第一开关4和第二开关6，图3所示的控制模块14与图2所示的控制模块8相对应。
本实施例的发电机整流后级装置，有如下部件：电容C1、开关Q1、电容C2、开关Q2、电容C3，分压电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和电压比较器COMP、非门元件U、开关驱动15。
如图3所示，发电机产生的电能经过整流后（Vi+、Vi-），与电容C1的输入端相连，电容C1的输出端与开关Q1的输入端相连，开关Q1的输出端与电容C2的输入端相连，电容C2的输出端与开关Q2的输入端相连，开关Q2的输出端与电容C3的输入端相连，电容C3的输出端作为装置的输出（Vo+、Vo-）接入负载。一路电压采样，电阻R2的输入端与电容C2的输出端相连，电阻R2的输出端分别与比较器COMP的同相+相连、与R1的输入端相连，R1的输出端与电源地相连。另一路电压采样，电阻R3的输入端与电容C3的输出端相连，电阻R3的输出端分别与比较器COMP的反相-相连、与电阻R4的输入端相连，电阻R4的输出端与电源地相连。比较器COMP的输出端与电阻R5的输入端相连，电阻R5的输出端分别与电阻R6的输入端相连、与非门元件U的输入端相连、与开关驱动15的输入端相连。电阻R6的输出端与电源地相连，非门元件U的输出端与开关驱动15的输入端相连，开关驱动15的输出端分别与开关Q1、开关Q2的控制输入端相连。
如图3所示，电阻R1、R2、R3、R4将电容C2和电容C3的电压采样分压后通过比较器COMP比较，电容C2的电压大于电容C3的电压时，比较器COMP的输出端输出高电平，非门元件U输出低电平，通过开关驱动15控制开关Q1断开，同时控制开关Q2导通，电容C2向电容C3放电，电容C2电压逐渐下降。电容C2的电压小于或等于电容C3的电压时，比较器COMP的输出端输出低电平，非门元件U输出高电平，通过开关驱动15控制开关Q1导通，同时控制关Q2断开，电路如此反复循环工作。
实施例二
本实施例的发电机整流后级装置电路原理图图4由如图2所示的原理框图衍生出，图4所示的第一滤波模块9、第二滤波模块13对应图2所示的第一滤波模块3、第二滤波模块7，图4所示的中转模块11对应图2所示的中转模块5，图4所示的第一开关10和第二开关12对应图2所示第一开关4和第二开关6，图4所示的控制模块14与图2所示的控制模块8相对应。
本实施例的发电机整流后级装置，有如下部件：电容C1、开关Q1、电容C2、开关Q2、电容C3、电压电流传感器模块U1、电压电流传感器模块U2、数模转换模块U3、单片机模块16、开关驱动15。
如图4所示，发电机产生的电能经过整流后（Vi+、Vi-），与电容C1的输入端相连，电容C1的输出端与开关Q1的输入端相连，开关Q1的输出端与电容C2的输入端相连，电容C2的输出端与开关Q2的输入端相连，开关Q2的输出端与电容C3的输入端相连，电容C3的输出端作为装置的输出（Vo+、Vo-）接入负载。电压电流传感器模块U1、电压电流传感器模块U2用于检测电容C2和电容C3的电压电流信号，电压电流传感器模块U1、电压电流传感器模块U2的输出端分别与数模转换模块U3的输入端相连，数模转换模块U3的输出端与单片机模块16相连，开关驱动15的输入端与单片机模块16相连，开关驱动15的输出端分别与开关Q1、开关Q2的控制输出端相连。
如图4所示，电压电流传感器模块U1、电压电流传感器模块U2检测电容C2和电容C3的信号经过数模转换模块U3转换后将信号传入单片机模块16。单片机模块16将电容C2和电容C3的电压进行对比，电容C2的电压大于电容C3的电压时，单片机模块16向开关驱动15传送控制信号，控制开关Q1断开，同时控制开关Q2导通，此时电容C2向电容C3放电，电容C2的电压逐渐下降。电容C2的电压小于或等于电容C3的电压时，单片机模块16向开关驱动15传送控制信号，控制开关Q1导通，同时控制开关Q2断开，电路如此反复循环工作。同时单片机模块16对电压电流传感器模块U1、电压电流传感器模块U2的数据信号进行分析，对开关Q1和开关Q2进行智能PWM调制。
本实用新型在结构上使发电机的发电线圈与负载完全隔离，支持高频工作，工作在高频状态下负载对发电机的发电线圈的阻力影响依然保持为第一滤波模块3和中转模块5所产生的影响大小，效率比同类技术高85%以上，支持PWM智能调制保护负载，采用电子元件少，成本低廉，可靠性高，发电机节能效果显著的优点。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或对其进行的等效修改或变更替换，或未经改进将本实用新型的构思和相关的技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种发电机整流后级装置，包括第一滤波模块（3）、第一开关（4）、中转模块（5）、第二开关（6）、第二滤波模块（7）、控制模块（8），其特征在于，第一滤波模块（3）的输入端接发电机整流后的电流，第一滤波模块（3）的输出端与第一开关（4）的输入端相连，第一开关（4）的输出端与中转模块（5）的输入端相连，中转模块（5）的输出端与第二开关（6）的输入端相连，第二开关（6）的输出端与第二滤波模块（7）的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的发电机整流后级装置，其特征在于，控制模块（8）取样中转模块（5）、第二滤波模块（7）的电压并对比，根据对比的结果，控制第一开关（4）和第二开关（6），使第一开关（4）和第二开关（6）在同一时间节点，只有一个是处于导通状态。
3.根据权利要求1所述的发电机整流后级装置，其特征在于，所述的第一滤波模块（3）包括电容C1；所述的第一开关（4）包括MOSFET开关Q1；所述的中转模块（5）包括电容C2；所述的第二开关（6）包括MOSFET开关Q2；所述的第二滤波模块（7）包括电容C3；所述的控制模块（8）包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电压比较器COMP、非门元件U、开关驱动（15）、数模转换模块U3、电压电流传感器模块U1、电压电流传感器模块U2、单片机模块（16）。
4.根据权利要求3所述的发电机整流后级装置，其特征在于，电容C1的输入端接整流后的发电机电流，电容C1的输出端与开关Q1的输入端相连，开关Q1的输出端与电容C2的输入端相连，电容C2的输出端与开关Q2的输入端相连，开关Q2的输出端与电容C3的输入端相连，电容C3的输出端作为装置的输出（Vo+、Vo-）接入负载；一路电压采样，电阻R2的输入端与电容C2的输出端相连，电阻R2的输出端分别与比较器COMP的同相+相连、与电阻R1的输入端相连，电阻R1的输出端与电源地相连；另一路电压采样，电阻R3的输入端与电容C3的输出端相连，电阻R3的输出端分别与比较器COMP的反相-相连、与电阻R4的输入端相连，电阻R4的输出端与电源地相连；比较器COMP的输出端与电阻R5的输入端相连，电阻R5的输出端分别与电阻R6的输入端相连、与非门元件U的输入端相连、与开关驱动（15）的输入端相连；电阻R6的输出端与电源地相连，非门元件U的输出端与开关驱动（15）的输入端相连，开关驱动（15）的输出端分别与开关Q1、开关Q2的控制输入端相连。
5.根据权利要求3所述的发电机整流后级装置，其特征在于，电容C1的输入端接整流后的发电机电流，电容C1的输出端与开关Q1的输入端相连，开关Q1的输出端与电容C2的输入端相连，电容C2的输出端与开关Q2的输入端相连，开关Q2的输出端与电容C3的输入端相连，电容C3的输出端作为装置的输出（Vo+、Vo-）接入负载；电压电流传感器模块U1、电压电流传感器模块U2用于检测电容C2和电容C3的电压电流数据，电压电流传感器模块U1、电压电流传感器模块U2的输出端分别与数模转换模块U3的输入端相连，数模转换模块U3的输出端与单片机模块（16）相连，开关驱动（15）的输入端与单片机模块（16）相连，开关驱动（15）的输出端分别与开关Q1、开关Q2的控制输出端相连。
6.根据权利要求4所述的发电机整流后级装置，其特征在于，比较器COMP取样电容C2的电压和电容C3的电压并比较，根据对比的结果，通过开关驱动（15）控制开关Q1和开关Q2，使开关Q1和开关Q2在同一时间节点，只有一个是处于导通状态。
7.根据权利要求5所述的发电机整流后级装置，其特征在于，单片机模块（16）将电容C2和电容C3的电压数据进行对比，根据对比的结果，通过开关驱动（15）控制开关Q1和开关Q2，使开关Q1和开关Q2在同一时间节点，只有一个是处于导通状态；单片机模块（16）对数据进行分析，通过开关驱动（15）对开关Q1和开关Q2进行智能PWM调制。
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| CN105162320A (zh) * | 2015-10-23 | 2015-12-16 | 高彰 | 发电机整流后级装置 |
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- 2015-10-23 CN CN201520821955.3U patent/CN204993054U/zh not_active Expired - Fee Related
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