[发明专利]一种交流发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流发电机。

背景技术

逆变发电机由于其体积小，重量轻，电性能好等诸多优点，近年来在小型引擎发电机领域发展很快。现有的逆变发电机的工作原理是采用一个高频发电机发出一个频率较高的等幅交流电，通过整流方法将该交流电整流成一个恒定的直流电，再通过逆变电路将其转换成所需要的交流电，俗称ADA方式。由于现有的ADA逆变电路是通过桥式电路，采用IGBT功率晶体管对直流电斩波，再通过LC电路对该波形进行整形，还原成交流正弦波。因为采用IGBT功率晶体管在斩波频率20K的状态下工作会产生较大的开关损耗，造成晶体管的发热及功率的损失，降低了效率，同时用来对斩波后波形进行整形的大功率电感也会产生较大的热量，造成较大的损耗。同时20K斩波频率的多次谐波会产生可发射的高频无线电电磁波，如要将发电机功率做的更大，则无线电电磁波也更大，这将无法通过现有的欧洲EMC认证要求。

当然现有技术中亦有通过对较高频率等幅交流电直接用可控整流方法整流，同时控制其不同时间的导通角来获得接近正弦波波形的交流电，但波形失真度较大，而且在不同负载下失真度变化更大，从而无法满足许多用电器的要求。且从成本角度ADA逆变方式所使用的IGBT大功率晶体管，大容量电解电容，大功率电感的价格都较高，且IGBT晶体管规格随着电流的增大，价格成指数倍的增加，所以要制造5千瓦以上或更大功率的发电机成本将更高。所以目前逆变发电机还很难替代传统发电机。

两个高频交流电叠加后会产生具有包络线的交流电是公知的原理方法，这种方法可产生出波形失真度小的正弦波交流电，然而上述原理方法还未利用在交流发电机行业领域。

发明内容

本发明目的是：提供一种交流发电机，其相比背景技术中涉及的现有发电机，不仅结构简单，生产工艺方便，节约原材料，成本低廉，而且波形失真度小，抗干扰能力强，发电效率高。

本发明的技术方案是：一种交流发电机，包括作为动力源的发动机，其特征在于还包括两个具有不同磁极数的多极高频发电机、高频整流电路、导电环、碳刷和桥式低频换向电路；所述两个多极高频发电机的转子安装在同一个由发动机驱动的转子轴上，所述导电环也安装在该转子轴上并与碳刷接触；所述两个多极高频发电机的转子线圈串联后与高频整流电路输入端连接，而高频整流电路的输出端接导电环后由碳刷再经桥式低频换向电路输出正弦波交流电，或者所述高频整流电路的输出端经桥式低频换向电路后再接导电环由碳刷输出正弦波交流电。

优选的，本发明中所述两个多极高频发电机均为外定子内转子结构，并且它们的定子固定在同一个定子套内。

本发明中如按照转子3000转/分，输出交流电频率50Hz的通用要求，其中一个多极高频发电机与另一个多极高频发电机的周波数差优选两周，即产生两个周期变化的调幅叠加波形，所述两个周期变化的调幅叠加波形通过高频整流后形成一个50Hz正弦波交流电被整流后的正向直流脉动电压波形，再将该直流脉动电压通过桥式低频换向电路换向，最终输出所需的正弦波交流电。

优选的，本发明中所述两个不同磁极数的多极高频发电机发出的高频交流电串联后输出的包络线波形的过零点与所述桥式低频换向电路的换向点角度对齐。

进一步的，本发明中还包括电压控制电路，所述高频整流电路的输出端先与所述电压控制电路相连，再依次经导电环、碳刷和桥式低频换向电路输出；或者所述高频整流电路的输出端依次经导电环、碳刷、电压控制电路和桥式低频换向电路输出；或者所述高频整流电路的输出端先与所述电压控制电路相连，再依次经桥式低频换向电路、导电环和碳刷输出；所述电压控制电路用于对高频整流后的直流脉动电压大小进行调整从而达到交流发电机输出电压的稳定。

当然更进一步的，本发明中所述高频整流电路和电压控制电路均安装在转子轴上，并与两个多极高频发电机的转子同步旋转。具体实施时，承载高频整流电路和电压控制电路的电路板可与转子轴上用于固定两个多极高频发电机转子的转子支架相固定。

本发明除开上述的在高频整流环节采用电压控制电路对整流后的直流脉动电压进行调整的方法之外，还提供另一种调压手段如下：