車用永磁發(fā)電機(jī)電子穩(wěn)壓器（驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路設(shè)計(jì)）開題報(bào)告

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）題 目：車用永磁發(fā)電機(jī)電子穩(wěn)壓器（驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路設(shè)計(jì)）</p><p>　　分 院： 電子信息分院 　　　　　　 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 電子04201 </p><p>　　姓 名：

2、 陶偉 　 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 04305092 </p><p>　　指導(dǎo)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(xué)城市學(xué)院教學(xué)科研部制</p><p>　　車用永磁發(fā)電機(jī)的穩(wěn)壓系統(tǒng)</p><p><b>　　開題報(bào)告</b></p><p>　　一: 設(shè)計(jì)題目 車用永磁發(fā)電機(jī)的穩(wěn)壓系統(tǒng)</p><p>　　二: 研究背景和意義</p>

4、<p>　　現(xiàn)有的勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)是通過蓄電池給作為轉(zhuǎn)子的電磁鐵線圈供電后，產(chǎn)生磁場(chǎng)，才具備發(fā)電功能。這樣在其輸出電能時(shí)自身將有20%的能源消耗；勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)用于勵(lì)磁的集電環(huán)與碳刷易磨損，壽命短，故障率高,長(zhǎng)時(shí)間摩擦必須定期更換；轉(zhuǎn)子內(nèi)部的電磁鐵線圈在工作時(shí)易發(fā)生燒毀、斷線是售后服務(wù)比例中的40%的病因；隨著市場(chǎng)上價(jià)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(jī)與現(xiàn)有勵(lì)磁發(fā)電機(jī)相

5、比，節(jié)能效果顯著并具有激活蓄電池功能，延長(zhǎng)蓄電池壽命，另外由于沒有勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的 環(huán)，電刷，維護(hù)工作大大下降，可靠性明顯提高，是今后汽車發(fā)電機(jī)的發(fā)展方向，永磁發(fā)電機(jī)將會(huì)慢慢的取代勵(lì)磁發(fā)電機(jī)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(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，選取最優(yōu)良的方案。本研究可以提高蓄電池的壽命，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省能源，大大提高經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)使得汽車的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。</p><p>

6、<b>　　三: 研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　隨著永磁材料的發(fā)展,車用永磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率高，低速特性好等優(yōu)點(diǎn)，受到了關(guān)注，更多的汽車制造商選擇了永磁發(fā)電機(jī)。 但是永磁發(fā)電機(jī)采用的永久磁鋼作為勵(lì)磁源，勵(lì)磁磁勢(shì)不可調(diào)節(jié)，因此汽車在行使時(shí)，轉(zhuǎn)速變化很大，普通的有1000到8000r/min，高檔的轎車可以達(dá)到1000到15000r/min，輸出電壓和頻率都在變化,電壓將會(huì)在16V

7、到160V，而頻率也會(huì)在16HZ到160HZ，另外在高檔的轎車中，還要帶動(dòng)大負(fù)載，必須承受大的電流。</p><p>　　因此，在這個(gè)設(shè)計(jì)中，首先做到在這個(gè)大范圍電壓波動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)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(hù)，過壓保護(hù)，欠壓保護(hù)，還有故障保護(hù)等等。</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由整流電路，控制電路，保護(hù)電路等三大部分組成.。在設(shè)計(jì)中完成以下的功能,

8、 即穩(wěn)壓，保護(hù)，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(duì)電路的過流保護(hù)控制，和過電壓保護(hù)，故障保護(hù)。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(gè)方式穩(wěn)壓性能對(duì)負(fù)載，轉(zhuǎn)速等運(yùn)行工況的有關(guān)參數(shù)依賴性很大，運(yùn)行工況及有關(guān)參數(shù)的變化會(huì)影響其穩(wěn)定精度.導(dǎo)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(duì)于功率管的要求就更加嚴(yán)格，在設(shè)計(jì)中將在這兩種方案中就行選擇。</p><p>　　在研究中比較關(guān)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(fù)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(fēng)冷的方式進(jìn)行散熱。</p><p>　　四: 研究方案和措施</p><p>　　本設(shè)計(jì)暫時(shí)有兩個(gè)方案可控選擇，其一

10、為晶閘管控制調(diào)壓，其二是利用斬波電路。二者方案進(jìn)行比較。斬波電路首先用二級(jí)管進(jìn)行整流，然后用功率管進(jìn)行控制輸出電壓，其成本大要大，而且散熱要相對(duì)晶閘管相位控制調(diào)壓復(fù)雜，能力流失多。因此選擇PWM控制式整流穩(wěn)壓，主要優(yōu)點(diǎn)是，該電路是整流和調(diào)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(diào)壓，跟以往的晶閘管的調(diào)相調(diào)壓區(qū)別很大，如果選擇調(diào)相調(diào)壓，思路直接，但是電路會(huì)變的很復(fù)雜，對(duì)于調(diào)試帶來很大的困難。而PWM控制式整流穩(wěn)壓是控制導(dǎo)通電壓

11、的脈沖波的多少來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，當(dāng)三相輸入電壓低的時(shí)候，則使SCR開通的時(shí)間變寬，穩(wěn)定輸出電壓，當(dāng)電壓高的時(shí)候則減少開通時(shí)間。在這當(dāng)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(duì)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(yáng)的方式，第二種是SCR共陽(yáng)整流二極管共陰的方式。選擇第一種的方式，在每相切換導(dǎo)通的時(shí)候，由于SCR的反相漏電，導(dǎo)致發(fā)熱很嚴(yán)重，必

12、須在這個(gè)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(yáng)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(jiǎn)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(chǎn)生的鋸齒波的頻率

13、，這一頻率的選擇對(duì)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(yīng)使該電路在導(dǎo)通時(shí)間最短的工況下，每個(gè)PWM周期中晶閘管導(dǎo)通期間包含足夠多的脈波數(shù)。若頻率過高，由于在一定工況下為使輸出電壓穩(wěn)定對(duì)應(yīng)的占空比一定，則意味著每個(gè)PWM周期中半控整流橋的導(dǎo)通時(shí)間很短，電壓脈波數(shù)很少，這樣考慮到晶閘管在觸發(fā)脈沖消失后的關(guān)斷滯后問題，會(huì)使各PWM周期中的實(shí)際導(dǎo)通脈波數(shù)出現(xiàn)明顯波動(dòng)，從而導(dǎo)致輸出電壓波動(dòng)、穩(wěn)壓精度降低等問題。</p>

14、;<p>　　斬波電路的方法對(duì)于晶閘管控制有所區(qū)別，在試驗(yàn)中得出，晶閘管一旦導(dǎo)通，就必須導(dǎo)通一個(gè)周期，但是在這個(gè)周期中，由于時(shí)間比較短，充電電流大，使得輸出電壓達(dá)到穩(wěn)壓值甚至超出要求，因此在試驗(yàn)中對(duì)于晶閘管控制調(diào)壓相對(duì)比較困難。</p><p>　　因此在方案中選用斬波控制方式進(jìn)行測(cè)試，通過調(diào)節(jié)占空比穩(wěn)定輸出電壓。</p><p><b>　　五:結(jié)束語(yǔ)</b

15、></p><p>　　PWM控制式晶閘管三相半控橋整流穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)新穎，線路簡(jiǎn)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(dǎo)通、關(guān)斷時(shí)間隨運(yùn)行工況相應(yīng)變化，其穩(wěn)壓性能對(duì)轉(zhuǎn)</p><p>　　速和負(fù)載等與運(yùn)行工況有關(guān)的參數(shù)依賴性小，具有更廣泛的適應(yīng)性。</p><p><b>　　五：文獻(xiàn)

16、</b></p><p>　　[1]劉明丹.永磁發(fā)電機(jī)的電子穩(wěn)壓及可調(diào)研究[J]. 農(nóng)機(jī)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(jī)的穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)[J]. 微電機(jī). 2007年第40卷第3期;</p><p>　　[3]：B. J. Chalmers. Influence of saturation in