专利名称:一种用于太阳能pv励磁交流发电机的多路电压调节器的制作方法
技术领域:
本发明涉及汽车制造业的可再生能源利用领域,特别涉及一种改变内燃机驱动为 太阳能PV励磁自力驱动的用于太阳能PV励磁交流发电机的多路电压调节器。
背景技术:
由于能源现状,及日益严重的环境污染,联合国有关机构与各国政府近几年来逐 步加大环境治理力度,同时在政策上和人力、物力、财力上也加大了可再生能源利用上的投 入。内燃机引擎在其100多年的发展历程中,已经达到性能提升的极限。驾驶员现在期望 的引擎性能和效率采用任何其它替代技术都很难实现。但内燃机引擎迫于环保压力注定将 被取代,更何况有限的传统燃料资源将进一步推动这一进程。据报载每年世界各地的车展 都会出现以太阳能为动力的动力车或新型混合动力车。这些类型可再生能源车各有优缺点,太阳能电池驱动型车的优点是可以不考虑续 航问题、对环境无任何污染。但阴雨天或夜晚需要其它动力源、多种太阳能电池转换效率较 低,是制约车业应用的瓶颈。综上所述原因电动车虽然不断面试,但是不同程度的存在下述问题充电时间 长、一次充电续行里程较短,该类车存在续行问题和充电时间问题;太阳能直接驱动车型 所占空间面积较大,不适于在比较拥挤的城市使用;比能量低、使用寿命短;造价成本高及 安全行使等问题。致使电动车迟迟难以投向市场。太阳能动力车另外一项不足是阴雨天或夜晚需要其它动力源、已经面世的多种 太阳能电池转换效率较低,是制约车业应用的瓶颈。为了解决以上不足不少企业研制了燃料电池动力车。例如在东京汽车大展上,展 出戴姆勒克里斯勒公司的F500 Mind型混合燃料动力样车。丰田公司展出的Fine-N是另 外一部概念车,该车采用燃料电池作动力,并且应用生物技术来识别驾驶人员,在确认后能 够自动发动引擎。该车的突出表现是它的行驶范围达到了 500km(按10/15模式)。行驶范 围的提升是由于以下两方面的改进。第一,改进了电动机以及燃料与空气的供给结构,使得 单位重量的水提供的电能输出得以提高。第二,提高了高压氢气储藏罐的压力。现在的最 高充气压力为70MPa,大约是以前35Mpa的两倍。虽然该公司将携带的储藏罐的总数由4瓶 减少为3瓶,仍然使总的储存容量提高了 10 20%。该类设计是提高了行驶范围,增加了总的储存容量10 20%,现在的最高充气压 力为70MPa,大约是以前35Mpa的两倍。所以它也降低了安全行使系数,每一辆小车都带3、 4个近700kg压力的气压瓶,一旦有事故其破坏力是黑色炸药的数倍。本发明的太阳能PV自力城市车的动力源泉是太阳能PV励磁交流自力发电机。发 电机的励磁能来源于太阳能,也就是说太阳能PV转换励磁电流是本发明的一次能源。经交 流自力发电机转换输出的二次能源是本车的动力。不存在比能量、充电时间、续航里程、占 空间面积、高压源等安全问题。造价成本低于内燃机、拖动系统无大量的机械磨损所以使用 寿命比内燃机要长。
发明内容
鉴于现有电池车技术存在的不足,本发明提供了一种专用于太阳能PV自力城市 车的配套励磁交流发电机的多路电压调节器。本发明为实现上述目的,所采取的技术方案是一种用于太阳能PV励磁交流发 电机的多路电压调节器,包括发电机MI PVFDJ及三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、 自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2,其特征在于还包括调节器电路,所述调节 器电路分别与发电机MI PVFDJ、三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、自发电储能设备 VRLA1、励磁储备电源VRLA2连接,所述发电机MI PVFDJ通过整流电路与自发电储能设备 VRLAl连接,所述太阳能电池组件PV通过二极管D9分别与发电机MI PVFDJ、励磁储备电源 VRLA2连接;具体电路连接为所述太阳能电池组件PV —端接地,另一端通过调节器电路的 防反充保护二极管D9接发电机碳刷tanSUa2、复合三极管QF3集电极、复合三极管QF2的发 射极及电阻R23的一端,复合三极管QF3的发射极接励磁储备电源指示用发光二极管DB2 及励磁储备电源过充旁路二极管DlO的正极,二极管DB2、二极管DlO的负极接地,复合三极 管QF3的基极接电阻R21、电阻R22的一端,复合三极管QF2基极一路通过电阻R15接地,另 一路通过电阻R14接电阻R12的一端及电子开关TK2的输出端,复合三极管QF2的集电极 接电阻R16的一端,电阻R23的另一端接电阻R24、电容C3、电阻R25的一端,电阻R24、电容 C3的另一端接电阻R22的另一端及地,电阻R21的另一端接电阻R19 —端及电子开关TK3 的输出端,电阻R19的另一端接电子开关TK3的负输入端、电阻R20的一端,电子开关TK3 的正输入端接电阻R18—端,电阻R18的另一端接电阻R16的另一端及电阻R17的一端,电 子开关TK2负输入端接电阻R12、电阻R25另一端及电阻R13的一端,电阻R13的另一端接 电阻R20另一端及电容C2、电容Cl的正极、电阻R6、电阻Rl的一端、稳压二极管DWY的负 极,电子开关TK2的正输入端通过电阻Rll接电阻R9、电阻RlO的一端,电阻R9另一端接整 流二极管D2的负极,电阻RlO的另一端接电阻R17另一端、电容C2、电容Cl的负极、电阻 R3的一端及稳压二极管DWY的正极,电阻R3的另一端一路通过电阻R4接电子开关TKl的 正输入端,另一路通过电阻R2接电阻Rl的另一端、复合三极管QFl的集电极、整流二极管 D7的负极及自发电储能设备VRLAl的一端并作为其它用电设备的输出端,自发电储能设备 VRLAl的另一端接地,复合三极管QFl的基极一路通过电阻R8接地,另一路通过电阻R7接 电阻R5的一端及电子开关TKl的输出端,电阻R5的另一端接电阻R6的另一端及电子开关 TKl的负输入端,复合三极管QFl的发射极通过报警发光二极管DBl接复合三极管QF2的集 电极及励磁储备电源VRLA2的一端,励磁储备电源VRLA2的另一端接地。本发明的特点是采用AC发电系统,其主要优点是体积小,重量轻,结构简单,安 装、维修方便,使用寿命长。例如250W的汽车用直流发电机,重量为11kg,而额定功率为 350W的交流发电机,重量仅为4. 8kg,且转子结构简单,滑环与碳刷的耐磨性好,保养周期 长,其寿命也是直流发电机的两倍。另外,直流发电机整流子与碳刷间的火花形成的电波,直接干扰了周围的各种无 线电设备的工作。而交流发电机不存在这类强干扰。交流发电机的电压调节器结构,要比 直流发电机电压调节器结构简单一些,其调节效果要好得多。充分利用可再生能源、缓解能 源紧张现状;减少城市公路废气排放、改善生存环境促进民生发展。综上所述,太阳能PV励磁交流发电机的多路电压调节器是专用于采用太阳能PV自力车的电压调节设备。目前市场上所用汽车调节器大部分是机械式结构,更重要的问题 是它是单路调节,不能满足太阳能PV自力车的运行要求。本专利除具备多路调节以外,还 具备多路电压检测功能。
图1为本发明的连接框图; 图2为本发明的电路原理图。
具体实施例方式如图1所示,一种用于太阳能PV励磁交流发电机的多路电压调节器,包括发电机 MI PVFDJ及三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源 VRLA2,还包括调节器电路,调节器电路分别与发电机MI PVFDJ、三相桥式整流电路、太阳能 电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2连接,发电机MI PVFDJ通过整 流电路与自发电储能设备VRLAl连接,太阳能电池组件PV通过二极管D9分别与发电机MI PVFDJ、励磁储备电源VRLA2连接;具体电路连接为整流二极管Dl与整流二极管D4、整流 二极管D2与整流二极管D5、整流二极管D3与整流二极管D6、整流二极管D7与整流二极 管D8分别串联后各组之间再并联,其整流二极管正极接地,整流二极管Dl的正极接发电机 MIPVFDJ定子的A端,整流二极管D2的正极接发电机MIPVFDJ定子的B端,整流二极管D3 的正极接发电机MIPVFDJ定子的C端,整流二极管D7的正极接发电机MIPVFDJ定子的A、 B、C的另一端,发电机MI PVFDJ转子的A端通过滑环Hhl接碳刷tansual并接地,发电机 MI PVFDJ转子的B端通过滑环Hh2接碳刷tanSUa2 ;其特征在于还包括调节器电路,所述 太阳能电池组件PV —端接地,另一端通过调节器电路的防反充保护二极管D9接发电机碳 刷tanSUa2、复合三极管QF3集电极、复合三极管QF2的发射极及电阻R23的一端,复合三极 管QF3的发射极接励磁储备电源指示用发光二极管DB2、备用电源过充旁路二极管DlO的正 极,二极管DB2、二极管DlO的负极接地,复合三极管QF3的基极接电阻R21、电阻R22的一 端,复合三极管QF2基极一路通过电阻R15接地,另一路通过电阻R14接电阻R12的一端及 电子开关TK2的输出端,复合三极管QF2的集电极接电阻R16的一端,电阻R23的另一端接 电阻R24、电容C3、电阻R25的一端,电阻R24、电容C3的另一端接电阻R22的另一端及地, 电阻R21的另一端接电阻R19 —端及电子开关TK3的输出端,电阻R19的另一端接电子开 关TK3的负输入端、电阻R20的一端,电子开关TK3的正输入端接电阻R18 —端,电阻R18 的另一端接电阻R16的另一端及电阻R17的一端,电子开关TK2负输入端接电阻R12、电阻 R25另一端及电阻R13的一端,电阻R13的另一端接电阻R20另一端及电容C2、电容Cl的 正极、电阻R6、电阻Rl的一端、稳压二极管DWY的负极,电子开关TK2的正输入端通过电阻 Rll接电阻R9、电阻RlO的一端,电阻R9另一端接整流二极管D2的负极,电阻RlO的另一 端接电阻R17另一端、电容C2、电容Cl的负极、电阻R3的一端及稳压二极管DWY的正极, 电阻R3的另一端一路通过电阻R4接电子开关TKl的正输入端,另一路通过电阻R2接电阻 Rl的另一端、复合三极管QFl的集电极、整流二极管D7的负极及自发电储能设备VRLAl的 一端并作为其它用电设备的输出端,自发电储能设备VRLAl的另一端接地,复合三极管QFl 的基极一路通过电阻R8接地,另一路通过电阻R7接电阻R5的一端及电子开关TKl的输出端,电阻R5的另一端接电阻R6的另一端及电子开关TKl的负输入端,复合三极管QFl的发 射极通过报警发光二极管DBl接复合三极管QF2的集电极及励磁储备电源VRLA2的一端, 励磁储备电源VRLA2的另一端接地。工作原理车在运行过程中,速度变化范围很大,由于发电机与车轴转速比是固 定的,所以发电机的转速将随着车速的变化而变化,发电机的端电压也将随着车速在很大 范围内变化。而发电机对驱动电机和蓄电池充电时,都要求其电压稳定,因此必须对发电机 的输出电压进行调节,使其保持在某一数值上基本不变。由于发电机的输出电压U= CnΦ (C一电机常数)。车在运行过程中,转速是不断 变化的,可以通过改变磁通的大小来进行调节,而磁通的大小是由励磁电流来决定的。因 此,当发电机转速高时,可以减小励磁电流使磁通减小,保持发电机的输出电压基本不变; 反之,当发电机转速降低时,增大励磁电流。同样保持发电机的输出电压基本不变。因此 电压调节器的作用就是在发电机转速变化时,自动改变励磁电流的大小,使发电机输出电 压保持不变。电压调节器基准点稳压管DWY,为电压调节器整机电路提供基准电位。电阻R2、电 阻R3 ;电阻R9、电阻RlO ;电阻R16、电阻R17为分压电阻。分别为电压调节器电子开关TKl 之一、电压调节器电子开关ΤΚ2之二、电压调节器电子开关ΤΚ3之三,提供比较电压。电阻 R7、电阻R8 ;电阻R14、电阻R15 ;电阻R21、电阻R22分别为电压调节器电子开关输出管(复 合三极管)QFl之一、电压调节器电子开关输出管(复合三极管)QF2之二、电压调节器电子 开关输出管(复合三极管)QF3之三的工作点电阻。电阻R4、电阻R11、电阻R18分别为电压 调节器电子开关TKl之一、电压调节器电子开关TK2之二、电压调节器电子开关TK3之三 的输入电阻。当a点电位大于电压调节器整机电路提供基准电位时,电压调节器电子开关 TKl之一输出高电位,使电压调节器电子开关输出管QFl道通,三相四线桥式整流器向励磁 储备电源VRLA2充电。反之则向自发电储能设备VRLAl充电。同理,当复合三极管QF2导通,则励磁储备电源VRLA2为发电机Ml PVPDJ提供励 磁电流。反之则太阳能电池组件PV提供励磁电流;当复合三极管QF3导通,则输出励磁储 备电源VRLA2电位高,发光二极管DB2报警。反之太阳能电池组件PV输出正常励磁电流。如上所述,电子开关输出管QF1、电子开关输出管QF2、电子开关输出管QF3反 复导通截止,使自发电储能设备VRLAl—阀控式密封铅酸蓄电池及阴雨天励磁储备电源 VRLA2—阀控式密封铅酸蓄电池,保持一个理想的工作电位,而且使发电机的端电压基本保 持在一定的工作电压范围之内。
权利要求
1. 一种用于太阳能PV励磁交流发电机的多路电压调节器,包括发电机MI PVFDJ及三 相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2,其特征 在于还包括调节器电路,所述调节器电路分别与发电机MI PVFDJ、三相桥式整流电路、太 阳能电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2连接,所述发电机MI PVFDJ 通过整流电路与自发电储能设备VRLAl连接,所述太阳能电池组件PV通过二极管D9分别 与发电机MI PVFDJ、励磁储备电源VRLA2连接;具体电路连接为所述太阳能电池组件PV 一端接地,另一端通过调节器电路的防反充保护二极管D9接发电机碳刷tanSUa2、复合三 极管QF3集电极、复合三极管QF2的发射极及电阻R23的一端,复合三极管QF3的发射极接 励磁储备电源指示用发光二极管DB2及励磁储备电源过充旁路二极管DlO的正极,二极管 DB2、二极管DlO的负极接地,复合三极管QF3的基极接电阻R21、电阻R22的一端,复合三 极管QF2基极一路通过电阻R15接地,另一路通过电阻R14接电阻R12的一端及电子开关 TK2的输出端,复合三极管QF2的集电极接电阻R16的一端,电阻R23的另一端接电阻R24、 电容C3、电阻R25的一端,电阻R24、电容C3的另一端接电阻R22的另一端及地,电阻R21 的另一端接电阻R19 —端及电子开关TK3的输出端,电阻R19的另一端接电子开关TK3的 负输入端、电阻R20的一端,电子开关TK3的正输入端接电阻R18—端,电阻R18的另一端 接电阻R16的另一端及电阻R17的一端,电子开关TK2负输入端接电阻R12、电阻R25另一 端及电阻R13的一端,电阻R13的另一端接电阻R20另一端及电容C2、电容Cl的正极、电阻 R6、电阻Rl的一端、稳压二极管DWY的负极,电子开关TK2的正输入端通过电阻Rll接电阻 R9、电阻RlO的一端,电阻R9另一端接整流二极管D2的负极,电阻RlO的另一端接电阻R17 另一端、电容C2、电容Cl的负极、电阻R3的一端及稳压二极管DWY的正极,电阻R3的另一 端一路通过电阻R4接电子开关TKl的正输入端,另一路通过电阻R2接电阻Rl的另一端、 复合三极管QFl的集电极、整流二极管D7的负极及自发电储能设备VRLAl的一端并作为其 它用电设备的输出端,自发电储能设备VRLAl的另一端接地,复合三极管QFl的基极一路通 过电阻R8接地,另一路通过电阻R7接电阻R5的一端及电子开关TKl的输出端,电阻R5的 另一端接电阻R6的另一端及电子开关TKl的负输入端,复合三极管QFl的发射极通过报警 发光二极管DBl接复合三极管QF2的集电极及励磁储备电源VRLA2的一端,励磁储备电源 VRLA2的另一端接地。
全文摘要
本发明涉及一种用于太阳能PV励磁交流发电机的多路电压调节器,包括发电机MIPVFDJ及三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2,还包括调节器电路,所述调节器电路分别与发电机MIPVFDJ、三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、自发电储能设备VRLA1、励磁储备电源VRLA2连接,所述发电机MIPVFDJ通过整流电路与自发电储能设备VRLA1连接,所述太阳能电池组件PV通过二极管D9分别与发电机MIPVFDJ、励磁储备电源VRLA2连接;本发明的特点是体积小,重量轻,结构简单,安装、维修方便,使用寿命长。充分利用可再生能源、缓解能源紧张现状;减少城市公路废气排放、改善生存环境促进民生发展。
文档编号H02J7/14GK102088270SQ20101060264
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者孔大铮, 王风顺, 邵广义, 阚彩云 申请人:天津市津天温度仪表科技有限公司