[实用新型]机车电压调整器

说明书

本实用新型涉及一种机车电压调整器。

电压调整器是机车的关键部件之一，其质量状况关系到机车主电压的质量，关系到机车蓄电池、仪表、各类照明灯等的使用寿命，也关系到机车的安全运行。

目前，国内机车普遍使用的电压调整器基本上均采用可控硅定宽调频式斩波电路。所谓定宽，即是发电机励磁绕组的导通时间宽度为一恒定值7ms。随着发电机的转速变化，电压调整器对电机励磁绕组的关断时间进行调节，不断改变开关频率，使发电机保持一定的输出值，转速越低，关断时间越短；转速越高，关断时间越长。此种机车电压调整器存在的缺点是：

①、转速／电压调整范围窄。当发电机转速为1100转／秒时，输出电压为下偏值108伏，低于标准输出电压110伏，而实际励磁导通时间需要27ms，显然，只导通7ms是造成发电电压不足的根本原因。然而，当发电机转速为3400转／秒时，7ms的导通时间已使发电机输出电压达112伏，超出标准输出电压2伏。

②、调压精度差。在发电机低转速时，输出下差值大，反之，高速运转时输出上差值大，整个电路采用分立元件，参数离数性大，调试繁琐，顾此失彼，线路无温度补偿措施，元器件漂移性增大。因此，用不变的7ms为运行机制来控制发电机这样宽的转速范围难以达到高精度的输出电压。

鉴于现有机车电压调整器存在的缺点，本实用新型的任务是设计一种电压调整范围宽、精度高、电路简化、便于生产和调试的新型机车电压调整器。

本实用新型通过以下具体措施完成了上述任务：它由光电隔离限流取样电路、电压取样电路、PWM脉宽调制电路，MOSFET开关电路、励磁过流保护电路和稳压电源构成，电压取样电路将输出电压取样信号送入PWM脉宽调制电路；PWM脉宽调制电路根据电机运转速度调整励磁电流，其输出端控制MOSFET开关电路的通断时间，发电机励磁电流信号送入励磁过流保护电路，该电路输出信号送至PWM脉宽调制电路，由PWM脉宽调制电路控制MOSFET开关电路通断。

当机车发电机转速较低时，输出电压Vo下降，PWM电路的误差输入电压下降，PWM电路开通脉宽展宽，MOSFET开关电路开通，励磁电流上升，输出电压Vo上升；

当Vo上升时，PWM电路误差输入电压上升，PWM电路开通脉冲压窄，MOSFET开关电路关断，励磁电流下降，Vo下降，如此循环，达到自动跟踪控制机车电机输出电压稳定的目的。

同理，对于电压调整器回路电流的限流及励磁限流过程与稳压过程相仿，取样电路将取样信号送入PWM，控制MOSFET开关通断，达到控制负载设定电流和励磁设定电流的目的。

图1为电原理图

下面结合附图详细说明本实用新型。

R1、R2、R3、BG2、D1、C1、C2、C3组成串联式稳压电路向系统提供14.5V的电源，BG2为调整管，采用DK55，IC＝6A，Vce＝450V，回路电流I₁＜200mA；W1、R20、D7、D8、C5和IC1构成光电隔离、限流取样电路，对发电机内阻RF两端进行检测。当电流达到200A时，V_Rf＝200·RF＝1.2V，RF＝0.006Ω，此时，光电耦合集成电路IC1输入端导通，4.5脚导通，Vcc（＋13V）经R14、D12将IC2的6脚误差放大器输入端电位升高，IC25脚发出低电平，关断励磁电流，这样，将发电机电压下拉4V左右，使输出电流下降，达到限流目的。

脉宽调制电路由集成电路IC2担任。IC2为二次集成模块PWM，它将集成电路与微型电子器件组装为一体，用来完成某一特殊功能，为当代整机设计大量采用。该PWM模块由基准电压、比较放大、施密特触发器和振荡器构成，该集成块大大简化了电路设计，其制造工艺先进、性能可靠、体积小、重量轻、简化了调试，有效地防止技术失密和被仿造，便于安装和维修。

BG1、D5、D6、C4、R4组成MOSFET开关电路。BG1为发电机励磁开关管，是关键器件之一，采用MOSFET高速功率管，它具有开关速度快，无二次击穿，安全工作区宽、开关损耗极小，可靠性高的优点。C4、R4为吸收回路，在BG1关断时吸收励磁伐圈的反向释放电压，使脉冲峰峰值低于150V。D5为阻尼二极管，D6为励磁伐圈的续流二极管。