本发明涉及一种电子控制变换器，特别是一种将永磁交流发电机输出的三相中频交流电，转换成单相50Hz或60Hz的交流电的控制变换器。 为了使某些电力尚不能输及的地方（如边疆、牧区、林区、船队等）可以用上电，人们发明了微型汽油发电机组，它采用永磁发电机。日本三叶公司的1kVA普通汽油发电机组，重量为21kg以上，而我国泰州林业机械厂与南京摩托车电机厂联合生产的1kW永磁汽油发电机组，重量不到8kg，体积小效率高。但上述永磁发电机组，要配有控制变换器，有的称电子控制器。其作用是将汽油发电机输出的三相600Hz交流电变为单相50Hz的交流电，以便用户使用。目前较好的控制变换器是江苏常熟市电子电器设备厂生产的QFJ-500微型汽油发电机组中的控制变换器，它由整流电路、滤波电路、振荡电路、稳压电路和激励电路等组成。这种控制电路使该发电机组存在以下不足：（1）输出效率不十分高，最高仅95%。因而限制了最大输出功率，只能达到500～600VA，同时要加较大的散热片，使体积增大;（2）输出管抗冲击能力弱，瞬时超载时，输出管易损坏。因为它激励电路的激励功率是固定的，当瞬时超载或输出短路时，会引起输出管激励不足，此时，输出管脱离饱和区而烧毁，因而限制了大功率白炽灯（灯丝冷态电阻小）和彩电等冲击电流大的电器的使用;（3）可靠性差，负载不允许短路，一旦负载短路，在保险丝熔断前，就会烧毁输出管;（4）安全性差，由于控制点火系统的电路与发电机外壳相连接，输出的两根导线只要有一根与地绝缘不良或短路就会使发动机外壳带电，给用户带来危险;（5）感性负载时效率低，由于输出是方波，则点燃日光灯时，亮度明显下降，交流电机转速变小，功率降低;（6）在接有负载时，不能起动和停止发电机。这是因为在起动或停止发电机运转的过渡过程瞬间，发电机输出电压低，激励功率小，输出管因激励不足而损坏。
本发明的目地是为克服上述现有技术中的不足而提供的一种性能较好的控制变换器。其特点：（1）输出效率高;（2）输出管抗冲击力强;（3）负载可以短路;（4）安全性好;（5）提高了感性负载时的效率;（6）有负载时，发电机可以起动或停止运转。
本发明是由下列措施实现的。该发明是一种将永磁交流发电机输出的三相中频交流电转换成单相50Hz（或60Hz）交流电的控制变换器，它包括两个整流滤波电路，振荡电路（振荡器）、稳压电路，脉冲振荡电路（脉冲振荡），其特征还包括输出电路，隔离控制电路和差值取样电路等。输出电路的激励，是由发电机输出的低压经整流滤波电路后由振荡器振荡产生50Hz（或60Hz）方波，再通过激励变压器TP1进行激励，激励变压器的次级线圈L2、L3、L4的一端分别与输出管Q1、Q2、Q3和Q4的基极联接，L2、L3、L4的另一端与Q1、Q2、Q3和Q4的发射极联接，输出管Q1和Q4的集电极与整流滤波电路1输出的电源正极联接，输出管Q2、Q3的发射极与整流滤波电路1输出的电源负极联接，输出管Q1发射极与输出管Q2集电极联接后，再接反馈线圈L5的一端，L5的另一端与负载联接，输出管Q3集电极与输出管Q4的发射极联接成为输出的另一端，并与负载联接，输出电路的输出的一端与二极管D1正极、二极管D2负极联接，输出的另一端与二极管D3负极、二极管D4正极联接，二极管D1、D4负极与整流滤波电路1输出的电源正极联接，二极管D3、D2正极与整流滤波电路输出的电源负极联接，正反馈线圈L5绕在最外层;
隔离控制电路，由发电机输出9V经整流滤波电路2整流滤波后经过稳压电路输出提供脉冲振荡器电源，脉冲振荡器的输出与隔离变压器TP2初级线圈的一端联接，初极线圈的另一端接晶体管Q5的集电极;晶体管Q5的基极接电压比较器IC的输出端，晶体管Q5发射极接电源负极;隔离变压器的次级线圈分别接可控硅Q6的触发极和阴极;可控硅Q6的阳极和阴极分别与点火系统电路联接;
差值取样电路由电容C3、二极管D5、D6、D7、D8电阻R1、R2、R3、R4组成，其电源由发电机输出165V整流滤波后供给，整流滤波电路的正极与电容C3、二极管D5正极联接，D5的负极联接电容C5和电阻R1，C5的另一端接电源负极，R1的另一端接电阻R2，并与电压比较器IC正输入端联接，R2的另一端与电源负极联接，电容C3的另一端与二极管D6负极，二极管D7正极联接，D6的另一端与电源负极联接，D7的另一端接电容C4、稳压管D8负极、电阻R5的一端;C4另一端和D8正极接电源负极;R5的另一端接电压比较器IC负输入端，同时接R3、R4的一端;R4的另一端接电源负极，R3的另一端接稳压电路的输出端;
其原理如下：振荡电路输出50Hz（或60Hz）的方波，经激励变压器Tp1推动输出管Q1～Q4，使Q1、Q3和Q2、Q4交替导通，整流滤波1的电压在输出为正周时，电压经过Q1→反馈线圈L5→输出（负载）→Q3→电源负极;输出负半周时，电压经过Q2→输出（负载）→反馈线圈L5→Q4→电源负极，则负载上得到50Hz的方波交流电;激励变压器TP1上加有正反馈线圈L5，该线圈与负载串联，在空载或轻负载时，负载电流为零或较小，L5没有反馈电流或反馈电流很小，输出电路主要靠振荡器激励。当输出电流大时，反馈提供一部分激励功率，输出电流越大，反馈也越强。在意外情况下，即负载短路时，输出电流最大（电流由发电机内阻决定），反馈也最强，保证输出管Q1～Q4不脱离深饱和区。只要输出管最大允许电流大于短路电流就不会损坏。也保证了在大的冲击电流（此电流不会大于短路电流）下，输出管不会损坏。同时也解决了起动和停止发动机时，振荡功率下降引起的激励不足问题;加入反馈线圈后，使得振荡器4所消耗功率减小，输出管Q1～Q4饱和电压降低损耗减少，因而提高了输出效率，最高可达98%。
为了使输出电压稳定和使用安全，本发明采用了隔离控制电路，当负载轻或油门过大时，165V经整流滤波后电压上升，电阻R1和R2的分压电压也升高，到高于R3、R4分压得到的基准电压时，电压比较器IC输出高电平，晶体管Q5导通，由脉冲振荡器输送来的脉冲信号经过Q5、TP2触发可控硅Q6，发动机熄火，发动机转速降低，165V经整流滤波的电压下降，输出电压也下降，从而达到稳定输出电压的目的;又因为可控硅Q6与内电路之间通过隔离变压器TP2耦合，因而发电机外壳与控制变换器的内电路完全隔离，即使输出的一端接地也能正常工作，不会给用户带来任何危险。
对输出电路而言，当负载是阻性负载时，输出电压为方波，其效果与正弦波相同。当负载为感性负载时，由于滤波电容C1的容量较小，同时接有二极管D1、D2、D3、D4使输出电压，波形接近正弦波，因而可使日光灯，交流电机等工作正常，输出波形如附图3。但。由于滤波电容C1容量小，负载对电容C1充电时，会使165V被整流的电压（该电压为220V）升高，而产生波动，波形如附图4，以本发明为例，点20盏40W日光灯时，（每盏有功功率约为48W，cosψ＝0.5）满载，165V被整流的电压脉动约为180VP-P。由于输出交流电压的有效值与165V被整流后的电压，即直流脉动电压的平均值相等，因此，必须使165V被整流的电压的平均值保持在220V才能使输出电压的有效值也为220V。为此，本发明采用了差值取样电路，当165V被整流后的脉动电压经过二极管D5经电容C5充电，使电容C5两端的电压与脉动电压的峰值相等，再经过电阻R1、R2分压接电压比较器IC;165V被整流后的脉动电压的交流成份经电容C3、二极管D6、D7组成的倍压整流电路进行整流，电容C4滤波得到直流电压，再经电阻R5接到R3、R4分压得到的基准电压上。为防止意外的电压脉动引起电容C4上电压过高，使比较电路失控，C4上并联一个稳压管D8以限制电压过高。电容C4两端的电压与165V被整流后的脉动电压交流成份的峰峰值成正比。在负载为阻性负载时，165V被整流后的脉动电压很小，基准电压由电阻R3和R4决定，C5两端电压等于165V被整流后的电压，输出为220V方波。当负载是感性负载时，165V被整流后为脉动直流电，如果没有由电容C3，二极管D6、D7、电容C4、稳压管D8和电阻R5组成的电路，则165V被整流后的峰值电压为220V，输出交流电压的峰值电压也为220V，而有效值电压低于220V，则负载上电压偏低，接入上述电路后，由于提高了基准电压，使C5两端的电压提高，165V被整流后的峰值也提高到高于220V，因而使输出交流电压的有效值也提高，从而使负载为阻性负载和感性负载时，输出电压的有效值均为220V，只要适当选择上述电路中的元件参数。这样不但可以使用各种感性负载，而且使输出的功率因素提高，解决了交流发电机在接感性负载时输出功率下降的问题。
本发明的控制变换器与永磁交流发电机配合使用，其用途与一般交流发电机相当，而重量可减轻5-10倍，成本降低一倍以上，总效率可提高30%左右，同时输出功率因素也有所提高，对于同输出功率的发电机，如果使用同一汽油发动机，可节省汽油20%以上。
本发明与现有技术相比，有如下优点：（1）变换器效率高;（2）输出管抗冲击力强;（3）可靠性强，负载短路情况下不会损坏;上述三个优点是因为输出电路中，激励变压器TP1，加有正反馈线圈L5，使输出管Q1～Q4均工作在深饱和区。（4）安全性好，这是因为隔离控制电路，保证了控制电路与发电机外壳绝缘;（5）感性负载时工作正常，这是因为电容C1的容量小，使输出波形接近正弦波，而感性负载的用电器均设计为正弦波工作，同时差值取样电路，保证输出有效值为220伏保证了输出电压，（6）在接有负载时，发电机可以起动和停止，这是因为正反馈，使Q1～Q4始终工作在饱和区的缘故。下表为本发明与常州电子电器设备厂产品的比较：
本发明 常熟电子电器设备厂产品
输出功率 1kW 600VA
负载（白炽灯） 1kW 600W（不能同时起动）
（40W日光灯） 20盏 4盏（亮度偏低）
（短路） 保险丝断 变换器损坏
接负载起动，停止 正常 变换器损坏
总重（包括汽油机和永磁发电机） 9kg 11kg
图1是本发明的电路原理方框图;
图2是本发明的具体线路图;
现结合附图对本发明做进一步的描述。该发明由两个整滤波电路1、2、振荡电路4、稳压电路5、脉冲振荡电路6、输出电路3、隔离控制电路7和差值取样电路8等组成。整流滤波电路是通用电路，整流滤波电路1，对发电机输出165V进行整流滤波，得到220V直流电;整流滤波电路2，对发电机输出9V进行整流滤波得到12V直流电;振荡电路4，稳压电路5脉冲振荡电路6，均为通用电路。振荡电路（或振荡器）产生50Hz的对称方波输出为24VP-P;脉冲振荡电路（或振荡器）产生频率为30KHz电压为4Vp-p，振荡器4产生50Hz方波，通过激励变压器TP1激励输出电路3，TP1用13型硅钢片，舌宽13mm，叠厚17mm，其中L1用ψ0.21漆包线，2×200圈，L2用ψ0.35漆包线，2×43圈，L3和L4用ψ0.135漆包线各43圈，L5用ψ0.9漆包线，16圈且L5绕在最外层。激励变压器的次级线圈L2、L3、L4的端分别与输出管Q1、Q2、Q3、Q4的基极联接，基中Q1至Q4均用BUW13晶体管，L2、L3、L4的另一端与Q1、Q2、Q3和Q4的发射极联接;输出管Q1和Q4的集电极与整流滤波1后的电源正极联接，输出管Q2、Q3的发射极与整流滤波电路1输出的电源负极联接，输出管Q1发射极与输出管Q2集电极联接后再接反馈线圈L5的一端，L5的另一端与负载联接，输出管Q3集电极与输出管Q4的发射极联接成为输出的另一端与负载联接;输出的一端与二极管D1正极 、二极管D2负极联接，其中D1和D2为IN4004二极管，输出的另一端与二极管D3负极、二极管D4正极联接，其中D3和D4为IN4004二极管，二极管D1、D4负极与整流滤波的电源正极联接，二极管D2、D3正极与整流滤波的电源负极联接;
隔离控制电路7，由发电机输出9V经整流滤波后，再经稳压电路5输出，再经脉冲振荡器6激励;脉冲振荡器6的输出与隔离变压器TP2初级线圈的一端联接，初级线圈的另一端接晶体管Q5的集电极，其中TP2用ψ12×2×5磁环，初、次级线圈各用ψ0.21漆包线分别绕40圈，Q5为9014晶体管;晶体管Q5的基极接电压比较器IC的输出端，其中IC为324集成电路，晶体管Q5发射极接电源负极;隔离变压器的次级线圈分别接可控硅Q6的触发极和阴极，其中Q6为3A/600V双向可控硅;可控硅Q6的阳极和阴极分别与点火系统电路联接;
差值取样电路8的电源由发电机输出165V整流滤波后供给，整流滤波电路1的正极与容C3、二极管D5正极联接，其中C3为0.01μ/400V电容，D5为IN4004二极管，D5的负极联接电容C5和电阻R1，其中C5为2.2μ/350V电容，R1为1/2W300K电阻;C5的另一端接电源负极，R1的另一端接电阻R2，并与电压比较器IC的正输入端联接，其中R2为3.3K可调电阻，R2的另一端与电源负极联接，电容C3的另一端与二极管D6负极、二极管D7正极联接，其中D6和D7为IN4148二极管;D6的另一端与电源负极联接，D7的另一端接电容C4、稳压管D8负极、电阻R5的一端;其中C4为4.7μ/25V电容、D8为18V稳压管，R5为1/8W200K电阻;C4的另一端和D8正极接电源负极;R5的另一端接电压此校器IC负输入端，同时接R3、R4的一端，其中R3为1/8W20K电阻，R4为1/8W10K电阻;R4的另一端接电源负极，R3的另一端接稳压电路5的输出。
附表
实施例元件参数：
电阻 电容
R1300K 1/2W C147μ 350V
R23.3K 可调电阻 C21000μ 16V
R320K 1/8W C3.01μ 400V
R410K 1/8W C44.7μ 25V
R5200K 1/8W C52.2μ 350V
二极管 晶体管
D1～D5IN4004 Q1～Q4BUW13
D6、D7IN4148 Q59014
D81/2W 18V Q63CTS3C
保险丝 集成电路
F14A IC LM324
变压器
TP1磁芯 EI13 TP2磁环 ψ12×2×5
线径 匝数 线径：ψ0.21mm
L1ψ0.21mm 2×200 初、次级各40匝
L2ψ0.35mm 2×43
L3、L4ψ0.35mm 43
L5ψ0.9mm 16