发动机驱动的发电机的速度控制系统和方法技术方案

提供了一种可用于控制驱动发电机/电焊机或独立的发电机的内燃机的系统和方法。控制所述发动机包括根据发电机中所检测到的需求和/或电焊机的运行参数来改变发动机转速。例如，所述的发动机转速可根据发电机中所检测到的负荷和/或所述电焊机的运行参数来提升。另外，如果在一段时间内没有检测到需求，所述发动机速度会自动降低到非标准空转速度或所述发动机会自动关机。此外，如果在发电机中只检测到不受频率影响的需求，所述发动机速度可能会提升。也可采用这些方法的组合及进一步的方法。可提供各种设备用于实施上述方法。

【技术实现步骤摘要】
发动机驱动的发电机的速度控制系统和方法本申请是申请日为2009年11月30日、国际申请号为PCT/US2009/066060、国家申请号为200980155765.X、专利技术名称为“发动机驱动的发电机的速度控制系统和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
本专利技术总体涉及一种系统和方法，其用于根据发动机状况和发电机负荷来控制一种驱动发电机的发动机。在不易获取常规电能的地方，人们常用发动机驱动的发电机来提供电能。将汽油和柴油发动机用于驱动这些发电机，所产生的电能通常为120VAC或240VAC。在应用过程中，发动机驱动的发电机可用于向焊枪(比如，气炬枪，电弧焊枪等等)提供能量，比如焊条焊接，MIG焊接，TIG焊接等等。这些焊接系统包含可调节发电机所产生的能量的控制系统，从而使之与电弧焊接，等离子切割，和类似的操作相适应。在典型的焊接系统中，使用者很难对发动机的设置进行可定制的操控。例如，所述发动机可以采用发动机调速器来控制发动机转速。当焊接喷枪或辅助设备与该系统连接并启动的时候，发动机转速可提高到驱动负荷所需要的速度。该转速的提升可由通用调速器曲线来决定，其缓慢地提高发动机的速度，基本上防止了速度超过所需要的速度。焊接负荷与辅助负荷之间并无区别，例如一盏灯，其使用时所需要的能量明显少于电焊机。此外，当典型的焊接系统处于停用阶段时，所述发动机转速可能会降到空转速度。但是，该空转速度可能仍然消耗大量的能量并产生大量的噪音。使用者别无选择，只能忍受这些不便或者是当焊接系统在一段时间内不要使用时手动关闭发动机。然后，在需要再次使用该焊接系统之前，需手动重启发动机。
技术实现思路
根据本专利技术的某些方面，一种用于控制发动机驱动的发电机/电焊机的方法，其包括监测所述发电机的焊接和辅助输出中的电压和/或电流负荷，并根据检测到的负荷控制内燃机的速度。进一步提供了一种用于控制发动机驱动的发电机/电焊机的方法，包括监测所述发电机的焊接输出的需求，当测出需求时根据预设的运行参数使用常规控制系统来提高内燃机的速度，并根据发动机转速转变为发动机速度控制系统。本专利技术还提供一种发动机驱动的发电机/电焊机系统，包括内燃机，由内燃机驱动的发电机，及控制器，该控制器被配置成用于检测焊接发电机的焊接需求并根据测出的焊接需求和/或预设的运行参数至少在某种程度上控制内燃机。附图说明参照附图阅读如下详细说明可更好地理解本专利技术的这些和其它的特征、内容及优点，在全部附图中，相同的符号表示相同的零件，其中：图1根据本专利技术的某些方面的发动机与发电机整合控制方案的图解概述，其允许关于发动机和发电机功能的改进控制；图2是根据本专利技术的实施例的发动机驱动的发电机/电焊机系统的方框图；图3是根据本专利技术的实施例的发动机转速曲线图；根据本专利技术的实施例，图4是一个流程图，其说明了用于生产图3的发动机转速曲线图所示的一个系列(series)的发动机控制工序；根据本专利技术的实施例，图5是一个流程图，其说明另外的用于生产图3的发动机转速曲线图所示的另一个系列的发动机控制工序；图6是根据本专利技术的实施例的另一个发动机转速曲线图；根据本专利技术的实施例，图7是一个流程图，其说明另一个用于生产图6的发动机转速曲线图所示的一个系列的发动机控制工序；根据本专利技术的实施例，图8是一个流程图，其仍是说明另一个用于生产图6的发动机转速曲线图所示的另一个系列的发动机控制工序；图9是根据本专利技术的实施例的另一个发动机转速曲线图；根据本专利技术的实施例，图10是一个流程图，其说明另一种用于生产图9的发动机转速曲线图所示的一个系列的发动机控制工序；以及根据本专利技术的实施例，图11是一个通过结合如图4,5,7和9所示的发动机控制工序来制作的发动机转速曲线图。具体实施方式本专利技术涉及对驱动发电机的发动机的控制。一种驱动发电机/电焊机的发动机可包括一些控制装置，这些控制装置根据各种输入来影响发动机转速、点火、燃料喷射、火花定时、以及发动机的其它可控参数。例如，这些输入值可包括，提供给负荷(例如焊枪和/或辅助设备)的电流或电压、预设的焊接参数和时间。图1是根据本专利技术的某些方面的一个示例性的发动机与发电机整合控制方案的图解概述。该系统适用于一系列发动机，比如汽油发动机和柴油机，下面将详细介绍。而且，所述发动机可包括广泛的可测量的、可观察的和可控制的参数，比如(仅仅是举例)，燃料流量、节流阀的位置(throttleposition)、速度、扭矩、功率、点火提前(比如，适用于汽油发动机)等等。这些控件中的一部分可通过机械的、机电的或电子的方式来实施，比如通过使用电子调节器。总之，发动机将启动并按照图1所示的整合控制器所确定的速度运行。所述整合控制器可使发动机根据最佳运行状况，特定负载的负荷(下面将详细说明)等等以特定的速度运行。在图1所示的实施例中，所述发动机将驱动发电机。事实上，对于发动机而言，发电机代表着负荷，而对于电力负荷而言，发电机自己则是电源。在图1的图解说明中，系统也可包括其它电源，比如电池，及被配置为从电网中获得电能并将电能提供给电力负荷的电网转换器(gridconverters)。在某些目前预期的系统中，所述发电机将与其它诸如电池和电网转换器之类的电源配合运行。发动机运行时，负荷从发电机和/或其它电源获得电能，并通过整合控制器的中介作用来影响对发动机的控制。因此，可以测出关于发电机、电池、电网转换器，及其它电源的电气参数，并且整合控制器可运用这些测出的参数来控制发动机的运行和性能。应注意，整合控制器也可以调整电源的某些功能。例如，所述控制器可调控发电机从而根据电气负荷的需要控制发电机所产生的电能的大小，使之与发动机的速度和扭矩控制相适合。在目前所预期的应用中，电源将产生可控制的电能，这些电能适用于各种各样的负荷。所述电能可以是发动机转动发电机的速度和所述发电机中电极数量的函数，或者该电能可按如下所述进一步处理。图1也举例说明了许多示例性的负荷，这些负荷可从包括发动机-发电机装置在内的电源中获得电能。在目前预期的实施例中，这些负荷包括电焊机和某些辅助负荷。该领域的技术人员应知道，在焊接操作中电焊机需要大量能量来产生用于熔化金属的电弧。图1所示的电焊机可将发电机提供的能量转换为适于执行特定的焊接操作所需要的能量。如下所述，就焊接操作的性质而言，所述的焊接操作可能需要恒压输出状态，恒定的电流状态，或各种脉冲状态。辅助负荷可包括交流电负荷和直流电负荷，电源的输出可被转化成以适应特定负荷的需要。在某些实施例中，所述整合控制器能以适当的速度和功率运行发动机从而与焊接负荷和辅助负荷相适应。例如，根据发电机的牵引力的数量(numberofpulls)，被设计为以电网频率(例如，在北美地区为60Hz)的交流电运行的器件、电灯及其它负荷可能要求发动机以特定的速度运转。所述整合控制器可检测出所述发电机的输出值和所述负荷的输出值，或者负荷的牵拉以相应地调节发动机转速。其它可由图1所示的系统驱动的负荷包括电池充电器。例如，在许多移动设备中，驱动作为备用电源的发动机来给车辆电池充电是有用的。其它的一些负荷也通过一种不能穷举的方式在图1中举例说明。所述的其它负荷可能包括等离子切割机，送线器，用于特殊操作的交流电源，比如钨极惰性气体(TIG)焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制发动机驱动的发电机的方法，包括：监测对内燃机驱动的发电机的输出的需求；以及如果在所预设的时段里没有检测到所述需求，则停止所述内燃机的运行。

【技术特征摘要】
2009.01.30 US 12/363,1311.一种用于控制发动机驱动的发电机的方法，包括：监测对内燃发动机驱动的发电机的输出的需求；如果在预设的时间段里没有检测到所述需求，则将内燃发动机的发动机转速从标准空转速度降到比所述标准空转速度更低的速度；以及如果在额外的预设的时间段里没有检测到所述需求，则停止所述内燃发动机。2.根据权利要求1所述的方法，包括在所述内燃发动机停止之后继续监测所述需求，并且当检测到所述需求时自动重启所述内燃发动机。3.根据权利要求1所述的方法，包括接收来自远程设备的信号并重启所述内燃发动机。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述远程设备包括焊枪。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述远程设备包括辅助设备。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预设的时间段是预先设定的、固定的时间段。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预设的时间段是用户输入的时间段。8.一种发动机驱动的发电机系统，包括：内燃发动机；由所述内燃发动机驱动的发电机；以及发动机控制器，其被配置成检测发电机上的需求、被配置成如果在预设的时间段里没有检测到所述需求则将内燃发动机的发动机转速从标准空转速度降到比所述标准空转速度更低的速度，以及被配置成如果在额外的预设的时间段里没有检测到所述需求则停止所述内燃发动机。9.根据权利要求8所述的系统，包括一个或多个与发电机的功率输出相连接的传感器，其中所述传感器被配置用于监测所述功率输出中的电流和/或电压。10.根据权利要求8所述的系统，包括发动机调速器，其被配置用于接收来自所述发动机控制器的控制信号以及调整所述内燃发动机的发动机转速。11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述发动机控制器被配置用于检测所述内燃发动机的运行状态并且至少部分地基于所述检测到的运行状态控制所述内燃发动机。12.一种发动机驱动的发电机系统，包括：具有标准运行速度和最高运行速度的内燃发动机；内燃发动机驱动的发电机，其中，所述发电机被配置成以所述内燃发动机的标准运行速度输出同步功率；以及控制器，其被配置成改变内燃发动机的发动机转速使得所述发电机以高于同步功率的同步频率的非同步频率输出非同步功率。13.根据权利要求12所述系统，其中，所述同步功率具有60Hz的同步频率，并且所述非同步功率具有高于60Hz的非同步频率。14.根据权利要求12所述系统，包括独特的电源插座，其被配置成限制外部设备使用所述非同步功率，所述外部设备具有与所述独特的电源插座相连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·埃德温·拉特克，丹尼尔·C·福斯宾德，约瑟夫·卡尔·吉特，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US