一种智能发电机的电压调节及保护电路

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，具体是一种智能发电机的电压调节及保护电路。

背景技术

随着电子科技的迅猛发展，人们无时无刻不在使用着电子设备，这些电子设备都需要电力维持正常运转，为了应付突发断电情况，发电机起到了很大的帮助，为了使发电机输出电压恒定不变，都采用电压调节器来自动调节启动发电机的励磁电流，使发电机在转速变化范围内，无论使空载还是满载，输出均保持不变，但是，目前采用的三极管作开关管很容易击穿损坏，导致电压调节器失效，导致发电机超压，可靠性差，并且不能实时对发电机使用的情况进行检测和记录，无法更加有效的利用于保护发电机电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能发电机的电压调节及保护电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能发电机的电压调节及保护电路，包括电源电路，人机界面，通讯接口，微控制器MCU模块，功率控制电路，报警电路，功率控制电路，发电机，电压检测电路，频率检测电路，保护电路，负载，所述人机界面用于对微控制器MCU模块实时监控，通讯接口用于传输通讯信号，微控制器MCU模块用于控制电路和接收信号，功率控制电路用于调节发电机的电压，保护电路用于对发电机进行欠压，过压和低频保护，报警电路用于故障报警。

作为本发明的进一步技术方案：所述功率控制电路通过微控制器MCU的PWM端控制发电机电压，微控制器MCU的PWM端通过二极管D11的阳极连接MOS管M1的G极，MOS管M1的S极连接地端和二极管D12的阳极，MOS管M1的D极连接二极管D13的阳极、发电机励磁线圈W1和二极管D12的另一端，发电机励磁线圈W的另一端连接励磁绕组的E端。

作为本发明的进一步技术方案：所述电压检测电路，频率检测电路通过取样电阻检测发电机M的输出电压，发电机M的L相连接二极管D1的阳极和电容C1，发电机M的V相连接连接电容C2和二极管D4的阴极，发电机M的W端连接电容C3和二极管D6的阴极，电容C1的另一端连接电容C2的另一端和电容C3的另一端，电阻R1连接二极管D1的阴极、二极管D3的阴极和二极管D5的阴极，电阻R2连接二极管D2的阳极、二极管D4的阳极、二极管D6的阳极和地端，电阻R2的另一端连接电位器RP1，电阻R1的另一端连接电位器RP1的另一端、电位器RP1的滑片端、电容C4、二极管D7的阴极、运放IC1的同相端和运放IC2的同相端，运放IC1的反相端连接运放IC1的输出端和微控制器MCU的ADC0端，运放IC1的引脚11连接二极管D7的阳极、电容C4的另一端和地端，运放IC1的引脚4连接基准电压V，运放IC2的反相端连接运放IC2的输出端和电容C5，电容C5的另一端连接电阻R4和集成电路U1的引脚6，集成电路U1的引脚7连接电阻R5和电阻R6，集成电路U1的引脚8连接电源VCC、电阻R6的另一端、电阻R4的另一端和电阻R7,电阻R7的另一端连接集成电路U1的引脚5和电容C6，电容C6的另一端连接电阻8、二极管C9和地端，集成电路U1的引脚1连接电阻R8的另一端、电容C9的另一端和微控制器MCU的ADC1端，集成电路U1的引脚2通过电阻R3连接电位器RP2和电位器RP2的滑片端，电位器RP2的另一端连接地端和集成电路U1的引脚3。

作为本发明的进一步技术方案：所述保护电路通过运放IC3-IC6对发电机进行欠压过压欠频保护，运放IC3的反相端连接电阻R9和电位器RP3，运放IC3的引脚4连接+24V电压、电位器RP3的另一端和电位器RP3的滑片端，运放IC3的引脚11连接地端、电阻R9的另一端和电位器RP4，运放IC3的输出端通过二极管D8的正极连接二极管D9的阴极和微控制器MCU的ADC2端，运放IC3的同相端连接微控制器MCU的ADC0端和电阻R13,运放IC4的同相端连接电位器RP4的滑片端，电位器RP4的另一端连接+24V电压，运放IC4的反相端连接电阻R11和电阻R10，电阻R10的另一端连接电容C10、地端和电阻R12，电阻R12的另一端连接电阻13的另一端、电阻R11的另一端和电容C10的另一端，运放IC4的输出端连接二极管D9的阳极，运放IC5的反相端连接电位器RP5的滑片端，电位器RP5连接+24V电压，电位器RP5的另一端连接地端，运放IC5的同相端连接微控制器MCU的ADC1端和运放IC6的反相端，运放IC5的输出端连接运放IC6的引脚4，运放IC6的引脚11连接地端，运放IC6的同相端连接电位器RP6的滑片端，电位器RP6连接+24V电压，电位器RP6另一端连接地端，运放IC6的输出端通过二极管D10连接微控制器MCU的ADC3端。

作为本发明的进一步技术方案：所述运放IC1-IC2选用LM124运算放大器。

作为本发明的进一步技术方案：所述运放IC3-IC6选用LM2904运算放大器。

作为本发明的进一步技术方案：所述集成电路U1选用LM331N电压/频率转换器。

作为本发明的进一步技术方案：所述微控制器MCU选用STM32F103C8微控制器。

作为本发明的进一步技术方案：所述MOS管M1选用P沟道增强型场效应管。

作为本发明的进一步技术方案：所述二极管D7和D12选用稳压二极管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明智能发电机的电压调节及保护电路通过通讯接口可进行智能操控与实时监测，通过对发电机电压的检测控制微控制器MCU对发电机电压的调整，并设有保护电路，整体电路稳定，安全可靠，具有智能化。

附图说明

图1为本发明实例的原理方框示意图。

图2为本发明实例的发电机电压调节电路图。

图3为本发明实例的发电机电压和频率检测电路图。

图4为本发明实例的发电机过压欠压保护电路图。

图5为本发明实例的发电机欠频保护电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1，一种智能发电机的电压调节及保护电路，包括电源电路，人机界面，通讯接口，微控制器MCU模块，功率控制电路，报警电路，功率控制电路，发电机，电压检测电路，频率检测电路，保护电路，负载，所述人机界面用于对微控制器MCU模块实时监控，通讯接口用于传输通讯信号，微控制器MCU模块用于控制电路和接收信号，功率控制电路用于调节发电机的电压，保护电路用于对发电机进行欠压，过压和低频保护，报警电路用于故障报警。

实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2-5，功率控制电路通过微控制器MCU的PWM端控制发电机电压，微控制器MCU的PWM端通过二极管D11的阳极连接MOS管M1的G极，MOS管M1的S极连接地端和二极管D12的阳极，MOS管M1的D极连接二极管D13的阳极、发电机励磁线圈W1和二极管D12的另一端，发电机励磁线圈W的另一端连接励磁绕组的E端，电压检测电路，频率检测电路通过取样电阻检测发电机M的输出电压，发电机M的L相连接二极管D1的阳极和电容C1，发电机M的V相连接连接电容C2和二极管D4的阴极，发电机M的W端连接电容C3和二极管D6的阴极，电容C1的另一端连接电容C2的另一端和电容C3的另一端，电阻R1连接二极管D1的阴极、二极管D3的阴极和二极管D5的阴极，电阻R2连接二极管D2的阳极、二极管D4的阳极、二极管D6的阳极和地端，电阻R2的另一端连接电位器RP1，电阻R1的另一端连接电位器RP1的另一端、电位器RP1的滑片端、电容C4、二极管D7的阴极、运放IC1的同相端和运放IC2的同相端，运放IC1的反相端连接运放IC1的输出端和微控制器MCU的ADC0端，运放IC1的引脚11连接二极管D7的阳极、电容C4的另一端和地端，运放IC1的引脚4连接基准电压V，运放IC2的反相端连接运放IC2的输出端和电容C5，电容C5的另一端连接电阻R4和集成电路U1的引脚6，集成电路U1的引脚7连接电阻R5和电阻R6，集成电路U1的引脚8连接电源VCC、电阻R6的另一端、电阻R4的另一端和电阻R7,电阻R7的另一端连接集成电路U1的引脚5和电容C6，电容C6的另一端连接电阻8、二极管C9和地端，集成电路U1的引脚1连接电阻R8的另一端、电容C9的另一端和微控制器MCU的ADC1端，集成电路U1的引脚2通过电阻R3连接电位器RP2和电位器RP2的滑片端，电位器RP2的另一端连接地端和集成电路U1的引脚3，保护电路通过运放IC3-IC6对发电机进行欠压过压欠频保护，运放IC3的反相端连接电阻R9和电位器RP3，运放IC3的引脚4连接+24V电压、电位器RP3的另一端和电位器RP3的滑片端，运放IC3的引脚11连接地端、电阻R9的另一端和电位器RP4，运放IC3的输出端通过二极管D8的正极连接二极管D9的阴极和微控制器MCU的ADC2端，运放IC3的同相端连接微控制器MCU的ADC0端和电阻R13,运放IC4的同相端连接电位器RP4的滑片端，电位器RP4的另一端连接+24V电压，运放IC4的反相端连接电阻R11和电阻R10，电阻R10的另一端连接电容C10、地端和电阻R12，电阻R12的另一端连接电阻13的另一端、电阻R11的另一端和电容C10的另一端，运放IC4的输出端连接二极管D9的阳极，运放IC5的反相端连接电位器RP5的滑片端，电位器RP5连接+24V电压，电位器RP5的另一端连接地端，运放IC5的同相端连接微控制器MCU的ADC1端和运放IC6的反相端，运放IC5的输出端连接运放IC6的引脚4，运放IC6的引脚11连接地端，运放IC6的同相端连接电位器RP6的滑片端，电位器RP6连接+24V电压，电位器RP6另一端连接地端，运放IC6的输出端通过二极管D10连接微控制器MCU的ADC3端。

本发明的工作原理是：电路上电，人机界面退货通讯接口对微控制器MCU进行指令发送，通过微控制器MCU输出PWM信号控制发电机M运行发电，通过MOS管M1的开关状态调节发电机励磁绕组的励磁电流，当发电机通过全桥整流后经过电阻R1、电位器RP1和电阻R2分压，运放IC1-IC2组成电压跟随器输出电压信号，一方面传送给微控制MCU进行采集处理，另一方面经过运放IC3-IC4进行过压欠压检测，当出现过压欠压情况时，运放IC3-IC4都会输出高电平给微控制器MCU，从而切断微控制器MCU输出PWM信号，同理，频率检测经过发电机M电压分压后传送给电压/频率转换器U1，输出频率检测电压信号给运放IC5-IC6，运放IC5保证电路开启时，电路处于低压状态不开启欠频保护功能，当运放IC5输出高电平且电压检测信号低于运放IC6的同相端时，运放IC6输出高电平，切断微控制器MCU输出PWM信号。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。