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开关式和短路式稳压整流器整流效率测试对比
来源:摩托车技术  作者:佚名  2015-10-24 09:24:30

    摩托车使用的电力提供装置为交流发电机(俗称“磁电机”),该发电机发出的是随发动机转速变化幅值变化的交流电压,而大多数摩托车用电器件使用的是额定电压为12V的直流电压,在发电机发出的交流电和用电器件使用的直流电之间,需要进行整流和稳压处理,稳压整流器起的就是这样一个桥梁作用。
    传统的短路式稳压整流器采用斩波短路方式来稳定电压,而开关式稳压整流器则是在整流电路中用晶阐管替代短路式稳压整流器中的二极管,通过控制晶阐管的导通来调节输出电压。相比短路式稳压整流器,在工作的任何时候一直存在输出电流或短路电流,开关式稳压整流器只在有用电负载时才有相应的输出电流,否则晶阐管不导通,整流电路工作在开路状态,磁电机线圈里没有电流流过,因此也没有铜耗损失,这是开关式稳压整流器的优势。
    理论上定性分析了2种稳压整流器的差异,实际的情况会是如何呢?笔者用实车测试的方式来对比稳压整流器输出的直流电功率和磁电机输出的交流功率比值,得到的就是稳压整流器的工作效率,比值越大说明效率越高,效率越高说明功耗越小,优势越明显。

    1 测试仪器
    KIKUSUI PLZ334电子负载1台,HIOKI 3390功率分析仪1台,ONO SOKKI HT 6100数字转速计1只,H牌150 mL骑式车1辆(蓄电池满电)。

    2 接线方式
    将功率分析仪通道CHI的电压夹、电流钳接在整流器的输入端,将功率分析仪通道CH2的电压夹、电流钳接在整流器的输出端,将电子负载接在蓄电池正负两端,接线示意如图1所示。

    3 试验方法
    车辆怠速运行时,在不同负载情况下,功率分析仪记录2 min内整流器输入、输出的功率,将输出功率除以输入功率得出整流效率;车辆运行在高速8 000r/min、不同负载时,以同样的方法测量整流效率;电子负载调至恒压13.5 V(整流器输出电压稳定在13.5V),以同样的方法测量整流效率。用3种方法测试后试验结果如表1所示。

    4 结论
    开关式稳压整流器的优势在于输出电流跟随用电负载而变化,其余时间处于开路状态以减少铜耗。由表1测试结果看到,在用电负载最大(开大灯、制动灯)时,短路式整流器的效率略高于开关式整流器,因此时整流电路全力输出,而开关式稳压整流器存在开关损耗,两者的差异最多也只有1.5%,基本在同一水平。当用电负载较小(关灯)时,开关式整流器表现出明显的优势,怠速时高出2.84倍,高速时也高出2.11倍,因为关灯时,用电负载只有点火器,负荷很小,开关式稳压整流器整流电路多数时间处于开路状态,相应磁电机充电线圈也处于开路状态,磁电机只有铁耗和机械损耗,而短路式稳压整流器通过短路电流来调节输出电压,磁电机中还存在铜耗,这就是2种调压方式整流效率差异的根本原因。
    因为用户主要在白天使用摩托车,此时,开关式稳压整流器在整流效率上明显高于短路式,节能降耗效果明显。豪爵摩托车从2006年就开始使用开关式稳压整流器,国III标准应对以后,大部分车型也完成了切换。本田近年来也在国内上市的新车型上开始使用开关式稳压整流器,随着国家和社会对环境保护的认识和要求的逐步深化,相信开关式稳压整流器会得到更广泛的应用。

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