一种发电装置与系统

技术领域

本申请涉及发电技术领域，具体而言，涉及一种发电装置与系统。

背景技术

目前车载取力发电系统主要分为两种模式，第一种为“电励磁发电机+电压调节器”，第二种为“稀土永磁发电机+逆变器”。第一种模式只能工作在驻车状态，显然不能满足车载电源的机动性的要求；第二种模式则可分别工作在行车和驻车两种状态，当工作在行车状态时，由于车辆的行进中速度在宽范围内变化，稀土永磁发电机输出的电压随之在一个宽范围内变化，而当电压在低值时，逆变器输出功率也就随之为低值，甚至不能输出；而当电压在高值时，逆变器可能因输入电压过高而进行自我保护，不能正常工作。

综上，现有技术中存在发电系统的输出电压不稳定的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种发电装置与系统，以解决现有技术中输出电压不稳定的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种发电装置，所述发电装置包括爪极发电机、整流逆变电路以及稳压调节电路，所述爪极发电机分别与所述整流逆变电路、所述稳压调节电路电连接；其中，

所述稳压调节电路用于采集所述爪极发电机的输出电压，依据所述输出电压与预设定的电压进行比较，并依据比较结果调节所述爪极发电机的励磁电流，以使所述爪极发电机输出的电压等于所述预设定的电压。

可选地，所述稳压调节电路包括电压采样模块、基准电压输出模块、比较模块、脉冲调制模块以及调节器件，所述电压采样模块与所述爪极发电机的输出端电连接，并用于采集所述爪极发电机的输出电压，所述电压采样模块、所述基准电压输出模块均与所述比较模块电连接，所述脉冲调制模块分别与所述比较模块、所述调节器件电连接，所述调节器件与所述爪极发电机电连接。

可选地，所述比较模块包括第一比较器与第一反馈回路，所述第一比较器的同相输入端与所述基准电压输出模块电连接，所述第一反馈回路分别与所述电压采样模块、所述第一比较器的反相输入端以及所述第一比较器的输出端电连接，所述第一比较器的输出端还与所述脉冲调制模块电连接。

可选地，所述第一反馈回路包括可变电阻、第一电阻以及第一电容，所述可变电阻的第一端与所述第一比较器的反相输入端电连接，所述可变电阻的第二端与所述电压采样模块电连接，所述可变电阻的第三端、所述第一电阻以及所述电容串联，且所述电容还与所述第一比较器的输出端电连接。

可选地，所述基准电压输出模块包括第二电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻以及第一稳压二极管，所述第二电容的一端连接一电源，所述第二电容的另一端接地，所述第三电阻的一端连接于所述电源，所述第三电阻的另一端分别与所述第四电阻的一端、所述比较模块电连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第五电阻的一端、所述第一稳压二极管的第一端电连接，所述第五电阻的另一端接地，所述第一稳压二极管的第二端与所述比较模块电连接，所述第一稳压二极管的第三端接地。

可选地，所述脉冲调制模块包括第二比较器、第二反馈回路、参考电压供给电路以及驱动电路，所述第二比较器的反相输入端与所述比较模块电连接，所述第二比较器的同相输入端与所述参考电压供给电路电连接，所述第二反馈回路分别与所述第二比较器的同相输入端、所述第二比较器的输出端电连接，所述驱动电路分别与所述第二比较器的输出端、所述调节器件电连接。

可选地，所述第二反馈回路包括第六电阻与第三电容，所述第六电阻的一端与所述第二比较器的同相输入端电连接，所述第六电阻的另一端与所述第三电容的一端电连接，所述第三电容的另一端与所述第二比较器的输出端电连接。

可选地，所述驱动电路包括第一三极管、第二三极管、第二稳压二极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第一二极管以及第二二极管，所述第七电阻的一端与所述比较模块电连接，另一端分别与所述第一三极管的基极、所述第八电阻的一端电连接，所述第八电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极分别与所述第九电阻的一端、所述第二三极管的基极以及所述第二稳压二极管的阴极电连接，所述第二稳压二极管的阳极接地，所述第九电阻的另一端与一电源电连接，所述第二三极管的集电极通过所述第一二极管也与所述电源电连接，所述第十电阻的一端与所述第二三极管的基极电连接，另一端与所述第二三极管的发射极电连接，所述第十一电阻的一端与所述第二三极管的发射极电连接，所述第二二极管的阳极与所述第二三极管的发射极电连接，所述第二三极管二的阴极与所述第二三极管的基极电连接，所述第十一电阻的另一端与所述调节器件电连接。

可选地，所述整流逆变电路包括整流滤波模块与逆变桥，所述整流滤波模块分别与所述爪极发电机的输出端、所述逆变桥电连接。

另一方面，本申请实施例还提供了一种发电系统，所述发电系统包括上述的发电装置。

相对于现有技术，本申请实施例具有以下优点：

本申请提供了一种发电装置与系统，该发电装置包括爪极发电机、整流逆变电路以及稳压调节电路，爪极发电机分别与整流逆变电路、稳压调节电路电连接；其中，稳压调节电路用于采集爪极发电机的输出电压，依据输出电压与预设定的电压进行比较，并依据比较结果调节爪极发电机的励磁电流，以使爪极发电机输出的电压等于预设定的电压。由于稳压调节电路能够采集爪极发电机的输出电压，并依据输出电压调节爪极发电机的励磁电流，进而达到了调节爪极发电机输出的电压的目的，实现了爪极发电机输出的电压更加稳定的效果。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的发电装置的模块示意图。

图2为本申请实施例提供的稳压调节电路的模块示意图。

图3为本申请实施例提供的稳压调节电路的电路图。

图4为本申请实施例提供的整流逆变电路的电路图。

图中：100-发电装置；110-爪极发电机；120-整流逆变电路；130-稳压调节电路；131-电压采样模块；132-基准电压输出模块；133-比较模块；134-脉冲调制模块；135-调节器件；U1-第一比较器；1331-第一反馈回路；R1-第一电阻；C1-第一电容；R2-可变电阻；C2-第二电容；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；U3-第一稳压二极管；U2-第二比较器；1341-第二反馈回路；1342-参考电压供给电路；1343-驱动电路；R6-第六电阻；C3-第三电容；Q1-第一三极管；Q2-第二三极管；U4-第二稳压二极管；R7-第七电阻；R8-第八电阻；R9-第九电阻；R10-第十电阻；R11-第十一电阻；D1-第一二极管；D2-第二二极管。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

正如背景技术中所述，现有技术中存在发电系统的输出电压不稳定的问题，其根本原因在于：

根据发电机感应电压公式U＝BLV(U：感应电压，B：磁感应强度，L：绕组有效长度，V：转速)可知：磁感应强度B和绕组有效长度L不变时，感应电压U与转速V成正比，即转速不同，输出电压不同；根据感应频率公式f＝P*V/60(f：感应频率，P：电机极对数，V：转速)可知：极对数P确定后，感应频率f与转速V成正比，即转速不同，输出频率不同。换言之，由于在车载取力发电系统中，车辆的速度可变，因此发电机输出的感应电压与频率也是实时变化的，逆变器可能出现问题。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种发电装置，通过增设稳压调节电路的方式，实现使发电机的输出电压与功率稳定的效果。

下面对本申请提供的发电装置进行示例性说明：

作为一种可选的实现方式，请参阅图1，该发电装置100包括爪极发电机110、整流逆变电路120以及稳压调节电路130，爪极发电机110分别与整流逆变电路120、稳压调节电路130电连接；其中，稳压调节电路130用于采集爪极发电机110的输出电压，依据输出电压与预设定的电压进行比较，并依据比较结果调节爪极发电机110的励磁电流，以使爪极发电机110输出的电压等于预设定的电压。

需要说明的是，爪极发电机110是一种两个定子铁芯轴向左右配合形成爪形磁极的永磁同步电机，其能够实现宽转速范围的取力发电。其中，本申请提供的爪极发电机110为多对极发电机，进而能够满足在3000rpm～12000rpm的宽转速范围取力发电。可选的，本申请采用8对极爪极发电机110，满足宽转速取力发电。

稳压调节电路130的主要功能为稳压调节控制，其可以将爪极发电机110的输出宽范围电压，稳定调节输出为380V，其稳态调整率不超过±5％的稳定电压；整流逆变电路120的主要功能为稳频稳压输出，将爪极发电机110输出宽频率范围的电压，调节输出为380V/50Hz，其稳态频率调整率不超过±0.5％。

稳压调节电路130用于对爪极发电机110的输出电压进行采样，然后与基准电压比较，进而调节输出爪极发电机110的励磁电流E1、E2，即调节磁感应强度B，根据U＝BLV可知，感应电压随之完成变化调节，实现稳压目的。

可选地，请参阅图2，稳压调节电路130包括电压采样模块131、基准电压输出模块132、比较模块133、脉冲调制模块134以及调节器件135，电压采样模块131与爪极发电机110的输出端电连接，并用于采集爪极发电机110的输出电压，电压采样模块131、基准电压输出模块132均与比较模块133电连接，脉冲调制模块134分别与比较模块133、调节器件135电连接，调节器件135与爪极发电机110电连接。

其中，比较模块133用于在接收到电压采样模块131与基准电压输出模块132的电压后进行比较，并将比较后的信号输出至脉冲调制模块134进行调制，并输出调制后的信号，以控制调节器件135的导通、关断及占空比等信息，进而达到调节爪极发电机110的励磁电流的效果。

可选地，请参阅图3，比较模块133包括第一比较器U1与第一反馈回路1331，第一比较器U1的同相输入端与基准电压输出模块132电连接，第一反馈回路1331分别与电压采样模块131、第一比较器U1的反相输入端以及第一比较器U1的输出端电连接，第一比较器U1的输出端还与脉冲调制模块134电连接。

作为一种实现方式，第一反馈回路1331包括可变电阻R2、第一电阻R1以及第一电容C1，可变电阻R2的第一端与第一比较器U1的反相输入端电连接，可变电阻R2的第二端与电压采样模块131电连接，可变电阻R2的第三端、第一电阻R1以及电容串联，且电容还与第一比较器U1的输出端电连接。

通过设置第一反馈回路1331，能够实现对信输出信号的调节。其中，可变电阻R2可以实现粗调，第一电阻R1与第一电容C1组成的回路可以实现细调。在此基础上，粗调即通过可变电阻R2实现调节，进而达到改变第一比较器U1的反相输入端的阻值的效果。细调为通过第一电阻R1与第一电容C1组成的微分或积分电路实现对输出信号的调节。

在一种可选的实现方式中，电压采样模块131可以为分压电路，通过分压电路可实现对发电机的输出电压的采样。当然地，在其它的一些实施例中，电压采样模块131也可以为其它电路，在此不做限定。

可选地，基准电压输出模块132包括第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第一稳压二极管U3，第二电容C2的一端连接一电源，第二电容C2的另一端接地，第三电阻R3的一端连接于电源，第三电阻R3的另一端分别与第四电阻R4的一端、比较模块133电连接，第四电阻R4的另一端分别与第五电阻R5的一端、第一稳压二极管U3的第一端电连接，第五电阻R5的另一端接地，第一稳压二极管U3的第二端与比较模块133电连接，第一稳压二极管U3的第三端接地。

其中，通过第三电阻R3、第四电阻R4以及第五电阻R5可以组成一分压电路，进而向第一比较器U1的同相输入端输入基准电压。同时，第一稳压二极管U3能够对参考电压进行稳压，进而使输出至第一比较器U1的同相输入端的参考电压更加稳定。第二电容C2可以实现对电源进行滤波的效果，使电源电压噪声更小。

当然地，在其它的一些实施例中，基准电压输出模块132还可包括更多的器件，例如，基准电压输出模块132还包括第一滤波电容、第二滤波电容以及限流电阻，限流电阻的一端与第一滤波电容的一端、第三电阻R3连接，第一滤波电容的另一端接地，限流电阻的另一端分别与第一比较器U1的同相输入端、第二滤波电容的一端电连接，第二滤波电容的另一端接地。

可以理解地，第一滤波电容、第二滤波电容以及限流电阻可以组成RC滤波电路，进而对输入至第一比较器U1的同相输入端的电压进行滤波，并且，限流电阻还能够起到一定的限流作用，进而避免输入第一比较器U1的同相输入端的电压过高。

作为一种实现方式，脉冲调制模块134包括第二比较器U2、第二反馈回路1341、参考电压供给电路1342以及驱动电路1343，第二比较器U2的反相输入端与比较模块133电连接，第二比较器U2的同相输入端与参考电压供给电路1342电连接，第二反馈回路1341分别与第二比较器U2的同相输入端、第二比较器U2的输出端电连接，驱动电路1343分别与第二比较器U2的输出端、调节器件135电连接。

同时，为了避免输出至第二比较器U2的反相输入端的电压过高，在第二比较器U2的反相输入端还可连接有限流电阻R14，第一比较器U1的输出端通过该限流电阻R14与第二比较器U2的反相输入端电连接。

当然地，第一比较器U1与第二比较器U2均还可包括电源引脚与地脚，电源引脚用于连接一电源，地脚接地，进而对第一比较器U1与第二比较器U2进行供电。

可选的，第二反馈回路1341包括第六电阻R6与第三电容C3，第六电阻R6的一端与第二比较器U2的同相输入端电连接，第六电阻R6的另一端与第三电容C3的一端电连接，第三电容C3的另一端与第二比较器U2的输出端电连接。

通过设置第六电阻R6与第三电容C3，能够组成RC微分电路，进而实现对第二比较器U2输出的信号进行调制的效果。

需要说明的是，本申请提供的参考电压供给电路1342也可以为一分压电路，该分压电路可分别与电源、第二比较器U2的同相输入端电连接，进而能够实现为第二比较器U2的同相输入端提供的参考电压。

可选的，驱动电路1343包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第二稳压二极管U4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第一二极管D1以及第二二极管D2，第七电阻R7的一端与比较模块133电连接，另一端分别与第一三极管Q1的基极、第八电阻R8的一端电连接，第八电阻R8的另一端接地，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的集电极分别与第九电阻R9的一端、第二三极管Q2的基极以及第二稳压二极管U4的阴极电连接，第二稳压二极管U4的阳极接地，第九电阻R9的另一端与一电源电连接，第二三极管Q2的集电极通过第一二极管D1也与电源电连接，第十电阻R10的一端与第二三极管Q2的基极电连接，另一端与第二三极管Q2的发射极电连接，第十一电阻R11的一端与第二三极管Q2的发射极电连接，第二二极管D2的阳极与第二三极管Q2的发射极电连接，第二三极管Q2二的阴极与第二三极管Q2的基极电连接，第十一电阻R11的另一端与调节器件135电连接。

其中，第七电阻R7与第八电阻R8可以组成分压电路，进而驱动第一三极管Q1的导通或关断，并且，第八电阻R8同时作为第一三极管Q1的基极与发射极之间的偏置电阻。

同时，第二稳压二极管U4能够起到稳压作用，使得输入第二三极管Q2的基极的电压稳定。

其中，调节器件135与爪极发电机110电连接，可选地，调节器件135可以为三极管，驱动电路1343的输出端与三极管的基极电连接，进而驱动三极管的导通与关断，同时，在三极管导通时，还可调节三极管的占空比，以达到调节爪极发电机110的励磁电流的效果，进而达到调节爪极发电机110的输出电压的目的。

可选地，请参阅图4，整流逆变电路120包括整流滤波模块与逆变桥，整流滤波模块分别与爪极发电机110的输出端、逆变桥电连接。

其中，整流滤波模块包括多个二极管与电容，其可以对交流输入进行整流与滤波，其中，二极管可以达到整流的目的，电容可实现滤波的效果。可选地，逆变桥可以采用三相四桥臂DC/AC逆变电路，当爪极发电机110的输出电压经过整流滤波模块的作用后，可以输出380V/50Hz的交流电。

基于上述实现方式，本申请实施例还提供了一种发电系统，该发电系统包括上述的放电装置。

综上所述，本申请提供了一种发电装置与系统，该发电装置包括爪极发电机、整流逆变电路以及稳压调节电路，爪极发电机分别与整流逆变电路、稳压调节电路电连接；其中，稳压调节电路用于采集爪极发电机的输出电压，依据输出电压与预设定的电压进行比较，并依据比较结果调节爪极发电机的励磁电流，以使爪极发电机输出的电压等于预设定的电压。由于稳压调节电路能够采集爪极发电机的输出电压，并依据输出电压调节爪极发电机的励磁电流，进而实现了爪极发电机输出的电压更加稳定的效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。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，本申请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申请内。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。