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汽车交流发电机的稳压电路设计.doc

汽车交流发电机的稳压电路设计.doc

上传者: 听说你仍旧一个人的世界 2017-09-25 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《汽车交流发电机的稳压电路设计doc》,可适用于综合领域,主题内容包含汽车交流发电机的稳压电路设计微电机年第O卷第期(总第期)中图分类号:TM文献标识码:A文章编号:()汽车交流发电机的稳压电路设计陈磊,章玮,方攸同(符等。

汽车交流发电机的稳压电路设计微电机年第O卷第期(总第期)中图分类号:TM文献标识码:A文章编号:()汽车交流发电机的稳压电路设计陈磊,章玮,方攸同(浙江大学电气工程学院,杭州)摘要:介绍汽车交流发电机稳压电路系统的一个设计实例,给出了该电路系统的工作原理,计要求,总体结构框架及性能测试通过实验测试验证,该稳压电路系统能在汽设车行使过程中对交流发电机充电系统实施良好的电压调整和负载控制,并具有欠压,过压,相位故障和负载断开保护功能关键词:汽车交流发电机稳压电路负载控制VoltagestabilizingCircuitDesignofACGeneratorUsedinAutomobilesCHENLei,ZHANGWei,FANGYoutong(ZhejiangUniversity,Hangzhou,China)ABSTRACT:ThispaperintroducedanexampleofAhematorVoltageRegulatorusedinautomobilesItadvancedtheprincipalofthesystem,thebasicadvicedemand,themasterstructureofthesystemandtestedperformanceTheresultsofperformancetestssuggestedthatthissystemprovidesgoodvoltageregulationandloadresponsecontroltoalternatorchargingsystemsBesides,italsohadqualifiedfunctionsofloaddumpprotectionoflamp,fieldcontroldevices,andloadsKEYWORDS:AutomobileACgeneratorVoltagestabilizingciricuitLoadcontrol引言随着汽车技术的快速发展,不仅对汽车发电机的发电量提出更高要求,同时对汽车整个供电系统的输出电压在稳压性能也提出了更高的要求为了达到稳压目的,目前应用比较多的是通过在汽车供电系统中安装电子电压调节器来实现,但由于这种调压器的稳压精度不高,或者不具备故障检测功能,无法对欠压,过压,转速异常等故障进行快速检测,因此具有一定的缺陷性针对这些问题,利用MCA稳压芯片,设计了一种新型汽车交流发电机稳压电路系统,并通过实验测试验证了该电路系统的可靠性和高精度性系统设计要求芯片简介在此稳压电路系统里所用到的MCA是一种专门用于汽车交流发电机的稳压器,适用了各类的小型车(V左右的直流电压)其主要特点:收稿日期:o)低速大负载情况下的强制负载响应控制)高稳压精度(IV()))控制外部负载电流在A左右)具有在负载突卸情况下对灯,负载和励磁控制器件的保护功能)具有欠压,过压和相位故障(皮带断开)检测功能性能要求该汽车交流发电机稳压电路系统与普通的汽车稳压电路相比,最大的特点就是能够对在行使过程中的汽车交流发电机的充电系统实施良好的负载响应控制,从而消除由于汽车内突然增加的电气负载导致发动机的振动及速度的不稳定,尤其是在低速运行时该系统具体的设计性能如下:)在发电机转速在大范围内变化时,保证发电机的输出电压变化在V范围内)当发电机负载在,范围内变化时,发电机的输出电压变化在V范围内)当发电机的输出电压为欠压,过压或者发生其他故障(皮带打滑或脱落等)时,故障灯显示)通过一个调节器来对发电机的负载响应进行快慢调节)通过安装在发电机定子侧的检测元件将电流相频率信号输出至稳压电路中,检测电流相序及电流频率,从而测定发汽车交流发电机的稳压电路设计陈磊章玮方攸同电机转子转速系统设计工作原理根据电磁感应原理,发电机的感应电动势为:Ed:C'n'()式中,c为发电机结构常数n为发电机转速(rmin)为每极磁通(Wb)由于c是常数,因此当交流发电机的转速升高时,调节器通过减小发电机的激磁电流,使发电机的输出电压保持不变反之如果发电机转速下降时,即可增大激磁电流,使发电机的输出电压保持不变汽车交流发电机发出的交流电通过整流电路后变为直流电与蓄电池的电池电压进行比较,若输出电压高于电池电压,则对电池充电,直至两者相等若低于电池电压,两者的合成反馈电压经过调整比较后变为反馈信号进入芯片,芯片通过调整励磁电路提高励磁电流从而使交流发电机的输出电压升高,直至与电池电压相平衡图稳压调节系统框架,'因此,在该系统中如何实现对激磁电流的调节是达到电压稳定的关键通过利用MCA芯片的模拟控制电路的脉宽调制器(PWM)来控制交流发电机激磁电流的接通和断开脉宽调制器(PWM)通过控制占空比即可实现对平均励磁电流的控制,从而对系统电压进行控制系统组成调节系统如图所示该系统由变频器,三相感应电机,爪极汽车发电机,MCA控制板,蓄电池以及负载显示板组成通过调节变频器输出频率改变三相感应电机的转速,随时调节交流发电机的转速通过改变负载显示板上的负载,改变交流发电机的负载,从而验证在不同转速和不同负载情况下,该稳压系统都能输出稳定的电压稳压控制面板电路图如图所示通过调节连接芯片l脚的阻值,可以调节发电机最终输出的稳定电压在远程测试脚不接的情况下,发电机的输出电压与阻值之间的关系如图所示因此通过调节R方便地得到所需的输出电压R图发电机输出电压与电阻之间的关系芯片引脚的输入为电池电压的远程测试脚,平时该引脚输入可断开,电池电压由发电机输出电压决定当将引脚输入引入时,电池电压为发图Mc控制面板电路图电机输出电压的引脚接一拨码开关当拨码开关的""与""置于"ON"位置时,引脚接地,为快调节置于"OFF"位置时,引脚悬浮,为慢调节该稳压系统的另外一个重要特点就具有强大的故障检测功能能对欠压,过压,负载断开,转速异常等故障进行快速检测,并通过故障灯显示该电路内部具有一个欠压比较器,在欠压期间,故障灯不亮,只有当相位缓冲器输入信号的频率比低高转速转换频率高时,故障灯才点亮,从而保证故障真正是欠压产生的,而不是由于交流发电机转速低而引起的在欠压时,为了使系之$微电机年第O卷第期(总第期)统的电压达到稳定,激磁电流输出波形占空比将自动增加到这样,即使欠压时故障灯点亮,系统仍能继续工作,但此时的性能要差一些若通过过压比较器检测到电压超过电压门限值时,故障灯点亮,此时MOSFET驱动输出(引脚)的占空比被限制在(最大值)而如果电压超过负载断开检测的门限电压值,系统将禁止故障灯和MOSFET的驱动输出,从而使MOSFF故障灯和励磁线圈得以保护实验测试交流发电机的额定值为V,A为了验证系统的工作情况,进行了以下测试:()在低负载情况下,改变电机转速(rmin一rmin),观察发电机输出电压变化()在电机转速基本不变情况下,改变负载,观察发电机输出电压变化(注:系统中电压表,电流表均为数显表,电压表可显示小数点后两位数值变化,电流表显示小数点后一位数值变化因此在读数时,数值有微小波动,变化均不超表中数值为波动平均值)实验测验结果如下:()负载不变,改变转速时发电机输出电压变化情况,见表和图表转变变化时发电机输出电压变化,Oonrmin一图转速输出与电压间的关系曲线()电机转速基本不变,改变负载大小,发电机输出电压变化见表和图由测试结果可以清楚看出,在负载不变,改变转速情况下,交流发电机的输出电压随着转速的升高而降低,其最大输出电压变化值为V,满足芯片V的稳压精度在转速基本不变,一,改变负载情况下,在某一稳定转速下,输出电压随着负载减小(负载电流增大)而减小如上表,负载电流由A增大至A(电路板已接近承受极限),最大输出电压变化值只为V除此,不难发现,在相同负载情况下(负载电流相同),即使发电机转速不同,其输出电压几乎一样表负载改变时电机输出电压变化l一:,图发电机负载电流与电压间的关系曲线结()该稳压调节系统的输出电压精度达到预想的目标,已经超过了许多同类电压调节器对于需要高精度稳定输出电压的汽车来说,该稳压调节系统能够保证为汽车供电系统提供高质量的电压,从而保障汽车的运行质量()该稳压系统的负载响应功能,尤其在低速运行时所具有的重负载渐增的强制响应控制功能更好地实现了在突加负载隋况下减少对发动机的冲击()强大的故障检测及负载,激磁控制器件的断开保护功能也是该稳压调节系统另外一个吸引人的地方参考文献【lJMarksBDesignTechniquesforICVoltageRegulatorwithoutPN'PTransistorsJIEEEJSolidCircuits,,Sc():l一符进生同步开通式电子调节器电路的设计原理J汽车电器,,():杜钦君车用永磁发电机电子诃节器J微持电机,,()作者简介:陈磊(一),男,浙江宁波人,在读硕士研究生,研究方向为电机与电器章玮,女,副教授,研究方向为永磁无刷直流电机方攸同,男,副教授,研究方向为磁浮列车

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