車用永磁發(fā)電機電子穩(wěn)壓器（驅動和保護電路設計）開題報告

1、<p>　　本科生畢業(yè)設計（論文）文獻綜述</p><p>　　設計（論文）題 目：車用永磁發(fā)電機電子穩(wěn)壓器（驅動和保護電路設計）</p><p>　　分 院： 電子信息分院 　　　　　　 </p><p>　　專業(yè)班級： 電子04201 </p><p>　　姓 名：

2、 陶偉 　 </p><p>　　學 號： 04305092 </p><p>　　指導教師： 劉希真 　</p><p>　　教師職稱： 副教授 </p><p>　　完成日期： 20

3、08年3月10日 </p><p>　　溫州大學城市學院教學科研部制</p><p>　　車用永磁發(fā)電機的穩(wěn)壓系統(tǒng)</p><p><b>　　開題報告</b></p><p>　　一: 設計題目 車用永磁發(fā)電機的穩(wěn)壓系統(tǒng)</p><p>　　二: 研究背景和意義</p>

4、<p>　　現有的勵磁式發(fā)電機是通過蓄電池給作為轉子的電磁鐵線圈供電后，產生磁場，才具備發(fā)電功能。這樣在其輸出電能時自身將有20%的能源消耗；勵磁式發(fā)電機用于勵磁的集電環(huán)與碳刷易磨損，壽命短，故障率高,長時間摩擦必須定期更換；轉子內部的電磁鐵線圈在工作時易發(fā)生燒毀、斷線是售后服務比例中的40%的病因；隨著市場上價格漆包線的上漲，其制造成本比較高。</p><p>　　車用永磁發(fā)電機與現有勵磁發(fā)電機相

5、比，節(jié)能效果顯著并具有激活蓄電池功能，延長蓄電池壽命，另外由于沒有勵磁發(fā)電機的 環(huán)，電刷，維護工作大大下降，可靠性明顯提高，是今后汽車發(fā)電機的發(fā)展方向，永磁發(fā)電機將會慢慢的取代勵磁發(fā)電機的地位。但是高速低速發(fā)電輸出電壓變化大，工作電流大，穩(wěn)壓和散熱難。因此畢業(yè)經過大量的實驗測試，選取最優(yōu)良的方案。本研究可以提高蓄電池的壽命，結構簡單，節(jié)省能源，大大提高經濟效益。同時使得汽車的發(fā)電機系統(tǒng)更加穩(wěn)定。</p><p>

6、<b>　　三: 研究內容</b></p><p>　　隨著永磁材料的發(fā)展,車用永磁發(fā)電機的結構簡單，功率高，低速特性好等優(yōu)點，受到了關注，更多的汽車制造商選擇了永磁發(fā)電機。 但是永磁發(fā)電機采用的永久磁鋼作為勵磁源，勵磁磁勢不可調節(jié)，因此汽車在行使時，轉速變化很大，普通的有1000到8000r/min，高檔的轎車可以達到1000到15000r/min，輸出電壓和頻率都在變化,電壓將會在16V

7、到160V，而頻率也會在16HZ到160HZ，另外在高檔的轎車中，還要帶動大負載，必須承受大的電流。</p><p>　　因此，在這個設計中，首先做到在這個大范圍電壓波動下，實現穩(wěn)定輸出電壓以及精度，消除諧波另外更重要的是做好散熱，還有過流保護，過壓保護，欠壓保護，還有故障保護等等。</p><p>　　整個設計的系統(tǒng)由整流電路，控制電路，保護電路等三大部分組成.。在設計中完成以下的功能,

8、 即穩(wěn)壓，保護，散熱等功能。</p><p>　　控制電路部分功能，采用PWM的控制方式來控制，保證輸出電壓的穩(wěn)定,還有做到對電路的過流保護控制，和過電壓保護，故障保護。目前一種是采用的是電壓比較控制方式來控制三相半控整流橋。這個方式穩(wěn)壓性能對負載，轉速等運行工況的有關參數依賴性很大，運行工況及有關參數的變化會影響其穩(wěn)定精度.導致輸出電壓的振蕩，甚至失控。因此選用PWM控制方式三相半控橋整流穩(wěn)壓電路.第二種是采用

9、的是斬波控制，但是這一種方法對于功率管的要求就更加嚴格，在設計中將在這兩種方案中就行選擇。</p><p>　　在研究中比較關鍵的問題是散熱問題和在這樣大范圍的變壓的情況下穩(wěn)壓，如何在大負載的情況下把熱量散出去，而且要做到體積要小。目前整體思路是采用風冷的方式進行散熱。</p><p>　　四: 研究方案和措施</p><p>　　本設計暫時有兩個方案可控選擇，其一

10、為晶閘管控制調壓，其二是利用斬波電路。二者方案進行比較。斬波電路首先用二級管進行整流，然后用功率管進行控制輸出電壓，其成本大要大，而且散熱要相對晶閘管相位控制調壓復雜，能力流失多。因此選擇PWM控制式整流穩(wěn)壓，主要優(yōu)點是，該電路是整流和調壓為一體，一節(jié)省成本，二方便了散熱.但是這里的晶閘管調壓，跟以往的晶閘管的調相調壓區(qū)別很大，如果選擇調相調壓，思路直接，但是電路會變的很復雜，對于調試帶來很大的困難。而PWM控制式整流穩(wěn)壓是控制導通電壓

11、的脈沖波的多少來實現穩(wěn)壓，當三相輸入電壓低的時候，則使SCR開通的時間變寬，穩(wěn)定輸出電壓，當電壓高的時候則減少開通時間。在這當中，PWM的頻率選擇很重要，頻率的選擇影響到穩(wěn)壓。而且頻率很低，對于穩(wěn)壓帶來更大的困難。</p><p>　　晶閘管整流方式有兩種，一種是SCR共陰整流二極管共陽的方式，第二種是SCR共陽整流二極管共陰的方式。選擇第一種的方式，在每相切換導通的時候，由于SCR的反相漏電，導致發(fā)熱很嚴重，必

12、須在這個上串聯(lián)上整流二極管，才能避免，但是成本就加大很多。</p><p>　　因此我們選擇了第二種的整流方法，采用SCR共陽整流二極管共陰，這樣就有效的解決了SCR發(fā)熱的問題，而且成本沒有增加，并且這種方法是最簡單的方案。</p><p>　　以下是該電路的原理框圖：</p><p>　　但是PWM集成芯片上的電阻RT 和電容CT 用于確定振蕩器產生的鋸齒波的頻率

13、，這一頻率的選擇對于PWM控制式整流穩(wěn)壓電路具有重要意義，其選取原則是:應使該電路在導通時間最短的工況下，每個PWM周期中晶閘管導通期間包含足夠多的脈波數。若頻率過高，由于在一定工況下為使輸出電壓穩(wěn)定對應的占空比一定，則意味著每個PWM周期中半控整流橋的導通時間很短，電壓脈波數很少，這樣考慮到晶閘管在觸發(fā)脈沖消失后的關斷滯后問題，會使各PWM周期中的實際導通脈波數出現明顯波動，從而導致輸出電壓波動、穩(wěn)壓精度降低等問題。</p>

14、;<p>　　斬波電路的方法對于晶閘管控制有所區(qū)別，在試驗中得出，晶閘管一旦導通，就必須導通一個周期，但是在這個周期中，由于時間比較短，充電電流大，使得輸出電壓達到穩(wěn)壓值甚至超出要求，因此在試驗中對于晶閘管控制調壓相對比較困難。</p><p>　　因此在方案中選用斬波控制方式進行測試，通過調節(jié)占空比穩(wěn)定輸出電壓。</p><p><b>　　五:結束語</b

15、></p><p>　　PWM控制式晶閘管三相半控橋整流穩(wěn)壓電路設計新穎，線路簡單可靠，輸出電壓穩(wěn)壓精度高、穩(wěn)壓范圍大，特別是與電壓比較式整流穩(wěn)壓電路相比，由于整流橋的通斷周期固定，僅導通、關斷時間隨運行工況相應變化，其穩(wěn)壓性能對轉</p><p>　　速和負載等與運行工況有關的參數依賴性小，具有更廣泛的適應性。</p><p><b>　　五：文獻

16、</b></p><p>　　[1]劉明丹.永磁發(fā)電機的電子穩(wěn)壓及可調研究[J]. 農機化研究.2004 年5 月;</p><p>　　[2]陳磊 章瑋 方攸同.汽車交流發(fā)電機的穩(wěn)壓電路設計[J]. 微電機. 2007年第40卷第3期;</p><p>　　[3]：B. J. Chalmers. Influence of saturation in