一种交流磁电机调压整流电路的制作方法

1.本发明涉及汽车电路技术领域，具体涉及一种交流磁电机调压整流电路。


背景技术：

2.调压整流器是一种将交流电转换为直流电的装置。小功率变压整流器一般用于电子仪器的电源；大功率变压整流器可用作化学工业及交通运输等方面的直流电源。随着电动汽车的普及，调压整流器越来越多地使用在电动汽车中，车辆在行驶过程中，为了能够给车灯等负载提供直流电压，且保证车载蓄电瓶不出现电压亏损，就需要将车辆磁电机的能量通过调压整流的方式提取出来。
3.目前，市场上的调压整流电路结构较为复杂，从而导致成本较高，如中国专利cn102843049a公开的摩托车用整流调压器，采用整流电路、相电压信号采集电路、输出电压采样电路、单片机控制电路、自供电电路、功率管驱动及保护电路六部分构成，电路比较繁琐，产品体积大，成本高。


技术实现要素：

4.本发明的目的之一在于提供一种交流磁电机调压整流电路，以解决现有整流调压电路比较繁琐，产品体积大，成本高的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种交流磁电机调压整流电路，用于在三相交流磁电机对负载进行供电时，对所述三相交流磁电机的输出进行调压整流，包括：
7.采样模块，与所述负载连接，用于采集所述负载的采样电压信号；
8.对比和控制模块，与所述采样模块、所述三相交流磁电机连接，用于将所述采样电压信号与预设的基准电压信号进行对比，并在所述采样电压信号大于所述基准电压信号时，输出第一控制信号；以及用于对所述三相交流磁电机输出的交流信号进行过零比较，并根据过零比较结果输出整流控制信号；
9.整流调压模块，所述整流调压模块的输入端与所述三相交流磁电机连接，所述整流调压模块的输出端与负载连接，用于根据所述整流控制信号对所述三相交流磁电机输出的交流信号进行整流；以及用于根据所述第一控制信号对所述三相交流磁电机输出的交流信号进行调压；并将整流和/或调压后信号输出至所述负载。
10.在发明一实施例中，所述整流调压模块包括二极管单元、开关单元；
11.所述二极管单元的输入端与所述三相交流磁电机的输出端连接，所述二极管单元的输出端与所述负载连接；
12.所述开关单元的一端与所述三相交流磁电机的输出端连接，所述开关单元的另一端接地，所述开关单元的控制端与所述对比和控制模块连接；
13.所述开关单元用于根据所述整流控制信号断开或者闭合，完成整流；
14.所述开关单元还用于根据所述第一控制信号闭合，完成调压。
15.在发明一实施例中，所述对比和控制模块包括逻辑控制单元、电压比较单元、过零比较单元；
16.所述过零比较单元的输入端与所述三相交流磁电机连接，所述过零比较单元的输出端与所述逻辑控制单元连接；
17.所述电压比较单元的输入端与所述采样模块连接，所述电压比较单元的输出端与所述逻辑控制单元连接；
18.所述逻辑控制单元用于在所述采样电压信号大于所述基准电压信号时，输出第一控制信号；以及用于根据所述过零比较单元的比较结果判断所述三相交流电机输出的交流信号的正负性，并在所述三相交流电机输出的交流信号处于负半周期时输出第二控制信号，在所述三相交流电机输出的交流信号处于正半周期时输出第三控制信号，所述第二控制信号用于控制所述开关单元闭合，所述第三控制信号用于控制所述开关单元断开。
19.在本发明一实施例中，所述电压比较单元包括第一比较器、第二比较器；
20.所述第一比较器的第一输入端、所述第二比较器的第一输入端与外部的基准电压信号源连接；
21.所述第一比较器的第二输入端、所述第二比较器的第二输入端与所述采样模块连接；
22.所述第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端与所述逻辑控制单元连接。
23.在本发明一实施例中，所述采样模块包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第一电容、第二电容；
24.所述第一分压电阻、所述第二分压电阻、所述第三分压电阻依次串联，所述第一分压电阻与所述负载连接，所述第三分压电阻接地；
25.所述第一电容的一端连接至所述第一分压电阻、所述第二分压电阻之间，所述第一电容的另一端接地；所述第二电容的一端连接至所述第二分压电阻、所述第三分压电阻之间，所述第二电容的另一端接地。
26.在本发明一实施例中，当所述负载包括蓄电瓶和用电器，所述蓄电瓶的负极接地，所述蓄电瓶的正极通过开关与所述二极管单元的输出端连接，所述用电器直接与所述二极管单元的输出端连接；
27.在所述开关闭合时，所述整流调压模块的调整电压vout为：
[0028][0029]
在所述开关断开时，所述整流调压模块的调整电压vm为：
[0030][0031]
其中r5为第一分压电阻，r6为第二分压电阻，r7为第三分压电阻，vref为基准电压信号。
[0032]
在本发明一实施例中，所述过零比较单元包括第一过零比较器、第二过零比较器、第三过零比较器；所述三相交流磁电机的输出端包括第一相线、第二相线、第三相线；
[0033]
所述第一过零比较器的第一输入端接地，所述第一过零比较器的第二输入端通过电阻与所述三相交流磁电机的第一相线连接；
[0034]
所述第二过零比较器的第一输入端接地，所述第二过零比较器的第二输入端通过电阻与所述三相交流磁电机的第二相线连接；
[0035]
所述第三过零比较器的第一输入端接地，所述第三过零比较器的第二输入端通过电阻与所述三相交流磁电机的第三相线连接。
[0036]
在本发明一实施例中，所述二极管单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管；
[0037]
所述第一二极管的阳极与所述三相交流磁电机的第一相线连接，所述第二二极管的阳极与所述三相交流磁电机的第二相线连接，所述第三二极管的阳极与所述三相交流磁电机的第三相线连接；所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极、所述第三二极管的阴极均连接至所述负载。
[0038]
在本发明一实施例中，所述开关单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管；
[0039]
所述第一开关管的一端与所述三相交流磁电机的第一相线连接，所述第二开关管的一端与所述三相交流磁电机的第二相线连接，所述第三开关管的一端与所述三相交流磁电机的第三相线连接；所述第一开关管的另一端、所述第二开关管的另一端、所述第三开关管的另一端均接地；所述第一开关管的控制端、所述第二开关管的控制端、所述第三开关管的控制端均通过电阻与所述对比和控制模块连接。
[0040]
在本发明一实施例中，所述调压整流电路还包括电源模块，所述电源模块的输入端与所述整流调压模块的输出端连接，所述电源模块的输出端与所述对比和控制模块连接。
[0041]
本发明的有益效果为：本发明中的一种交流磁电机调压整流电路，通过设置采样模块采集所述负载的采样电压信号；对比和控制模块将所述采样电压信号与预设的基准电压信号进行对比，并在所述采样电压信号大于所述基准电压信号时，输出第一控制信号；以及用于对所述三相交流磁电机输出的交流信号进行过零比较，并根据过零比较结果输出整流控制信号；整流调压模块根据所述整流控制信号对所述三相交流磁电机输出的交流信号进行整流，得到直流信号并将所述直流信号提供给负载；以及用于根据所述第一控制信号对所述三相交流磁电机输出的交流信号进行调压。本发明仅通过整流调压模块、采集模块、对比和控制模块便可以根据负载的工作状态，对三相交流磁电机的输出进行调压和整流，相比于传统的调压整流器，电路结构更加简单，也降低了成本。
附图说明
[0042]
图1为本技术的一示例性实施例示出的一种交流磁电机调压整流电路的应用场景图；
[0043]
图2为本技术的一示例性实施例示出的一种交流磁电机调压整流电路的结构图；
[0044]
图3为本技术的一示例性实施例示出的整流调压模块的的结构图；
[0045]
图4为本技术的一示例性实施例示出的对比和控制模块的的结构图；
[0046]
图5为本技术的一示例性实施例示出的一种交流磁电机调压整流电路的电路图。
具体实施方式
[0047]
以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本
说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0048]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0049]
图1是本技术的一示例性实施例示出的一种交流磁电机调压整流电路的应用场景图，如图1所示，由于电动汽车在下坡行驶或者动能回收时，会利用电机产生电能。但是产生的电能为交流电，不能直接用于为电瓶充电或者为直流用电设备供电。本实施例中的一种交流磁电机调压整流电路用于从电动汽车的电机(如三相交流磁电机)中获取交流电信号，再将交流电信号进行整流调压，提供给电瓶或者其他用电设备。
[0050]
图2是本技术的一示例性实施例示出的一种交流磁电机调压整流电路的结构图，如图2所示，在一示例性的实施例中，一种交流磁电机调压整流电路，包括：
[0051]
采样模块，与所述负载连接，用于采集所述负载的采样电压信号；
[0052]
对比和控制模块，与所述采样模块、所述三相交流磁电机连接，用于将所述采样电压信号与预设的基准电压信号进行对比，并在所述采样电压信号大于所述基准电压信号vref时，输出第一控制信号；以及用于对所述三相交流磁电机输出的交流信号进行过零比较，并根据过零比较结果输出整流控制信号；
[0053]
整流调压模块，所述整流调压模块的输入端与所述三相交流磁电机连接，所述整流调压模块的输出端与负载连接，用于根据所述整流控制信号对所述三相交流磁电机输出的交流信号进行整流；以及用于根据所述第一控制信号对所述三相交流磁电机输出的交流信号进行调压；并将整流和/或调压后的信号输出所述负载。
[0054]
在本实施例中，三相交流磁电机包括三路输出，分别为in1、in2、in3，三路输出进入对比和控制模块后，对比和控制模块对三路输出的电压vin1、vin2、vin3进行过零比较，通过过零比较来判断三路输出处于正半周期还是负半周期，若其中一路处于负半周期，则对比和控制模块控制整流调压模块将该路输出接地，在其中一路处于正半周期时，则对比和控制模块控制整流调压模块将该路输出至负载进行供电，从而实现整流；
[0055]
此外，采样模块采集负载的采样电压信号，对比和控制模块还将采样电压信号与预设的基准电压信号vref进行比较，在采样电压大于基准电压时，对比和控制模块控制控制整流调压模块将输出接地，控制交流信号在一个周期内停止输出，然后在下个周期继续比较，如果下个周期的采样电压还是大于基准电压，则继续停止输出，直至采样电压小于基准电压时，继续输出信号，根据上述过程完成对三相交流磁电机输出的调压。
[0056]
图3为本技术的一示例性实施例示出的整流调压模块的的结构图，如图3所示，在本发明一实施例中，所述整流调压模块包括二极管单元、开关单元；
[0057]
所述二极管单元的输入端与所述三相交流磁电机的输出端连接，所述二极管单元的输出端与所述负载连接；
[0058]
所述开关单元的一端与所述三相交流磁电机的输出端连接，所述开关单元的另一
端接地，所述开关单元的控制端与所述对比和控制模块连接；
[0059]
所述开关单元用于根据所述整流控制信号断开或者闭合，完成整流；
[0060]
所述开关单元还用于根据所述第一控制信号闭合，完成调压。
[0061]
在本实施例中，具体地，通过过零比较单元对三相交流磁电机的三路输出的电压vin1、vin2、vin3进行过零比较，vin1、vin2、vin3小于零时，对应的输出处于负半周期，此时对比和控制模块生成第二控制信号，通过第二控制信号来控制开关单元闭合，并将对应的输出接地短路。具体地，如果开关单元为nmos管，则第二控制信号为高电平。反之，如果vin1、vin2、vin3大于零时，对应的输出处于正半周期，此时对比和控制模块生成第三控制信号，通过第二控制信号来控制开关单元断开，并根据对应的输出为负载进行供电。由于三相交流磁电机输出三路相位均匀分布的正弦波信号，当其中一路短路时，另外一路或者两路继续提供供电信号，可以通过上述过程不断地为负载提供持续的直流信号。
[0062]
调压过程则为斩波过程，在采样电压信号大于基准电压信号vref时，对比和控制模块产生第一控制信号，开关单元根据第一控制信号闭合，将三路输出接地，使磁电机的输出被短路返回磁电机，停止输出，实现对磁电机输出电压的削波(或者斩波)，进而实现调压。
[0063]
图4为本技术的一示例性实施例示出的对比和控制模块的的结构图，如图4所示，在本发明一实施例中，所述对比和控制模块包括逻辑控制单元、电压比较单元、过零比较单元；
[0064]
所述过零比较单元的输入端与所述三相交流磁电机连接，所述过零比较单元的输出端与所述逻辑控制单元连接；
[0065]
所述电压比较单元的输入端与所述采样模块连接，所述电压比较单元的输出端与所述逻辑控制单元连接；
[0066]
所述逻辑控制单元用于在所述采样电压信号大于所述基准电压信号时，输出第一控制信号；以及用于根据所述过零比较单元的比较结果判断所述三相交流电机输出的交流信号的正负性，并在所述三相交流电机输出的交流信号处于负半周期时输出第二控制信号，在所述三相交流电机输出的交流信号处于正半周期时输出第三控制信号，所述第二控制信号用于控制所述开关单元闭合，所述第三控制信号用于控制所述开关单元断开。
[0067]
本实施例中的靠逻辑控制单元不需要过于复杂的功能，可以为逻辑门电路。
[0068]
图5为本技术的一示例性实施例示出的一种交流磁电机调压整流电路的电路图，如图5所示，在本发明一实施例中，所述电压比较单元包括第一比较器、第二比较器；
[0069]
所述第一比较器的第一输入端、所述第二比较器的第一输入端与外部的基准电压信号vref源连接；
[0070]
所述第一比较器的第二输入端、所述第二比较器的第二输入端与所述采样模块连接；
[0071]
所述第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端与所述逻辑控制单元连接。
[0072]
在本实施例中，通过运算放大器来作为比较器，从而将采样电压信号与基准电压信号vref进行比较。
[0073]
在本发明一实施例中，所述采样模块包括第一分压电阻r5、第二分压电阻r6、第三分压电阻r7、第一电容c2、第二电容c1；
[0074]
所述第一分压电阻r5、所述第二分压电阻r6、所述第三分压电阻r7依次串联，所述第一分压电阻r5与所述负载连接，所述第三分压电阻r7接地；
[0075]
所述第一电容c2的一端连接至所述第一分压电阻r5、所述第二分压电阻r6之间，所述第一电容c2的另一端接地；所述第二电容c1的一端连接至所述第二分压电阻r6、所述第三分压电阻r7之间，所述第二电容c1的另一端接地。
[0076]
在本发明一实施例中，当所述负载包括蓄电瓶bat1和用电器，所述蓄电瓶bat1的负极接地，所述蓄电瓶的正极通过开关k1与所述二极管单元的输出端连接，所述用电器直接与所述二极管单元的输出端连接；
[0077]
本实施例中，有两种调压模式，包括：(1)带蓄电瓶bat1调压；(2)不带蓄电瓶bat1调压；具体如下
[0078]
(1)在所述开关闭合时，整个整流调压电路带蓄电瓶bat1，三相交流磁电机输出电压经二极管单元后对蓄电瓶充电，蓄电瓶的输出电压经过第一分压电阻r5、第一分压电阻r6、第一分压电阻r7组成的分压采样电路后进入电压比较单元，与基准电压vref进行比较，如果采样电压高于vref,则控制开关单元导通，使磁电机输出被短路返回磁电机，停止对蓄电瓶充电，从而实现输出调压。调整电压vout为：
[0079][0080]
(2)在所述开关断开时，整个整流调压电路不带蓄电瓶bat1，三相交流磁电机输出电压经二极管单元后对负载进行供电，供电信号经过第一分压电阻r5、第一分压电阻r6、第一分压电阻r7组成的分压采样电路后进入电压比较单元，与基准电压vref进行比较，如果采样电压高于vref,则控制开关单元导通，使磁电机输出被短路返回磁电机，停止输出，实现对磁电机电压的削波，为车载负载脉冲供电，调整电压最大尖峰vm为：
[0081][0082]
在本发明一实施例中，所述过零比较单元包括第一过零比较器、第二过零比较器、第三过零比较器；所述三相交流磁电机的输出端包括第一相线、第二相线、第三相线；
[0083]
所述第一过零比较器的第一输入端接地，所述第一过零比较器的第二输入端通过电阻与所述三相交流磁电机的第一相线连接；
[0084]
所述第二过零比较器的第一输入端接地，所述第二过零比较器的第二输入端通过电阻与所述三相交流磁电机的第二相线连接；
[0085]
所述第三过零比较器的第一输入端接地，所述第三过零比较器的第二输入端通过电阻与所述三相交流磁电机的第三相线连接。
[0086]
在本实施例中，第一过零比较器、第二过零比较器、第三过零比较器均为运算放大器，利用运算放大器来实现过零比较功能。
[0087]
在本发明一实施例中，所述二极管单元包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3；
[0088]
所述第一二极管d1的阳极与所述三相交流磁电机的第一相线连接，所述第二二极管d2的阳极与所述三相交流磁电机的第二相线连接，所述第三二极管d3的阳极与所述三相交流磁电机的第三相线连接；所述第一二极管d1的阴极、所述第二二极管d2的阴极、所述第
三二极管d3的阴极均连接至所述负载。
[0089]
在本发明一实施例中，所述开关单元包括第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3；
[0090]
所述第一开关管q1的一端与所述三相交流磁电机的第一相线连接，所述第二开关管q2的一端与所述三相交流磁电机的第二相线连接，所述第三开关管q3的一端与所述三相交流磁电机的第三相线连接；所述第一开关管q1的另一端、所述第二开关管q2的另一端、所述第三开关管q3的另一端均接地；所述第一开关管q1的控制端、所述第二开关管q2的控制端、所述第三开关管q3的控制端均通过电阻(rg1、rg2、r31)与所述对比和控制模块连接。
[0091]
在本实施例中，第一开关管q1、第二开关管q2、第三开关管q3均为nmos管。
[0092]
在本发明一实施例中，所述调压整流电路还包括电源模块，所述电源模块的输入端与所述整流调压模块的输出端连接，所述电源模块的输出端与所述对比和控制模块连接。
[0093]
综上所述，本发明中的一种交流磁电机调压整流电路，通过设置整流调压模块对三相交流磁电机输出的交流信号进行整流，并将得到的直流信号提供给负载；设置采样模块采集负载的采样电压信号；对比和控制模块将采样电压信号与预设的基准电压信号vref进行对比，并在采样电压信号大于基准电压信号vref时，输出第一控制信号；整流调压模块还用于根据第一控制信号对三相交流磁电机的输出进行调压。本发明仅通过整流调压模块、采集模块、对比和控制模块便可以根据负载的工作状态，对三相交流磁电机的输出进行调压和整流，相比于传统的调压整流器，电路结构更加简单，也降低了成本。
[0094]
在上述实施例中，尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变形对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。
[0095]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。