发电机逆变调速装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术请求保护一种发电机逆变装置及控制方法，该装置能够根据负载大小控制发动机转速，并能快速地跟踪负载变化，通过判断发动机转速的稳定性来修改转速设定值，本发明专利技术的技术方案是，将发电机负载范围进行分区，检测发电机电流变化情况，由电流变化情况确定是根据负载－节气门曲线，直接向步进电机控制单元发送电机运行的步数和方向，将发动机节气门开度调整到该区的预定位置，还是根据发动机转速－负载特性曲线确定目标转速，并判断发动机转速的稳定性，通过ＰＩＤ调节控制发动机转速并使之稳定。本发明专利技术提高了发电机对负载变化的响应速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制技术，尤其涉及逆变控制式发电机。
技术介绍
在逆变控制式发电机中，需要对发动机的转速进行调节以达到具有低噪音和低燃油消耗的要求。中国专利申请CN03120778公开了一种依据负载大小控制发动机转速的方法，并通过检测封闭隔音箱内介质温度来修改所设定的发动机转速。对于开窗式(无封闭隔音箱)逆变控制式发电机，温度检测元件所检测的温度与发电机的实际温度有一定的差别。中国专利申请CN1407223公开了一种依据负载大小控制发动机转速的方法，并通过检测逆变器中可控硅导通角的大小来修改所设定的发动机转速。在交流-直流-交流变换的逆变器中可以提供可控硅导通角的大小，但在交流-交流变换的逆变器中，则无法提供该信号。因此以上方法会受到安装条件以及逆变器工作方式的影响，同时均需要通过其它信号才能修改所设定的发动机转速。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种发电机调速装置，该装置根据发动机转速-负载特性曲线确定目标转速，由比例-积分-微分PID调节器调节节气门开度，通过判断发动机转速的稳定性修改目标转速，根据负载-节气门曲线缩短负载变化时的调节时间，同时，该装置不受逆变控制式发电机的外形结构以及逆变器工作方式的影响。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是，在发动机的化油器上安装有调节节气门开度的步进电机，发电机单相副绕组的输出端连接调速控制装置，调速控制装置根据负载的变化，快速调整控制发动机的转速。调速控制装置采用单片微处理器MCU作为控制处理器，通过步进电机来调整发动机节气门开度，以达到调节发动机转速的目的。为实现上述目的，本专利技术设计了一种发电机逆变器的调速控制方法，该控制方法包括以下步骤系统初始化，包括设置微处理器的端口类型、A/D转换器参数、步进电机驱动的起始状态，完成发电机启动阶段的控制并将发动机节气门调节到所设定的最小位置附近等；测试并计算发动机当前平均转速；根据发电机负载范围进行分区，检测发电机电流变化情况，判断当前负载与此前是否同区，如果不同区，根据负载-节气门曲线，通过步进电机控制单元控制节气门开度到该区的预定位置，同时将比例-积分-微分PID调节器的参数更改为该区的参数。如果同区，检测外接转换开关状态，以确定将目标转速设置为发动机额定转速还是根据发动机转速-负载特性曲线确定的转速；根据当前转速及目标转速计算转速差，在一定时间间隔内对转速差的超限次数进行判别，根据结果判断发动机转速是否稳定，如转速不稳定则更改目标转速；比例-积分-微分PID调节单元根据上述结果计算使发动机转速稳定所需的步进电机运行的步数与方向；步进电机控制单元按上述结果控制步进电机运行。本专利技术还设计了一种调速控制装置，具体包括，初始化单元设置微处理器的端口类型、A/D转换器参数、步进电机驱动的起始状态，完成发电机启动阶段的控制并将发动机节气门开度调节到所设定的最小位置附近；转速测试与计算单元完成发动机转速测试并计算当前平均转速；电流测试与控制单元根据发电机负载范围进行分区，检测发电机电流变化情况，并判断当前时段与前一时段是否同区，如果不同区，根据负载-节气门曲线，直接向步进电机控制单元发送运行的步数和方向，由步进电机控制单元控制节气门开度到该区的预定位置，同时将比例-积分-微分PID调节器的参数更改为该区的参数。如果同区，检测外接转换开关状态，以确定将目标转速设置为发动机额定转速还是根据发动机转速-负载特性曲线确定的转速；目标转速修改与控制单元判断发动机转速是否稳定，如转速不稳定，按预定方法更改目标转速；PID调节单元根据当前转速、转速差等参数计算使步进电机运行稳定需要运行的步数及方向；步进电机控制单元按上述结果控制步进电机运行。本专利技术的发电机调速装置根据负载的变化情况，能实时调整发动机转速，缩短负载变化时的调节时间，提高了发电机对负载变化的响应速度。满足不同外形结构和不同工作方式的逆变控制式发电机对降低燃油消耗和噪音的要求。附图说明图1为发电机逆变装置的系统构成框2为发电机调速装置的控制框3为电流检测与控制单元流程4为目标转速修改与控制单元流程图具体实施方式下面参照附图对本专利技术的实施进行详细说明。图1为本专利技术的发电机调速装置的系统构成框图。发动机1驱动发电机2，发电机2定子上绕有输出带载的三相主绕组21和控制用单相副绕组22。发动机1的化油器上安装有调节节气门开度的步进电机11。当转子由发动机1驱动旋转时，发电机2的单相副绕组22输出与发动机转速相对应的频率的交流电，三相主绕组21也输出与发动机转速相对应的频率的三相交流电，同时发电机2的输出电压也随发动机转速的变化而变化。三相主绕组21输出的三相交流电经过逆变器装置4处理后，输出所要求频率的幅值稳定的交流电。发电机2的单相副绕组22的输出供给调速装置3，由频率检测电路32将其输入的交流电转换为同频率的矩形波，该矩形波被送到微处理器的中断端口，由转速检测与计算单元实时检测发动机的转速，并进行多次测试求取平均值。发电机2的单相副绕组的输出同时供给电源33，电源将其整流滤波后进行稳压，获得调速装置所需的电源。电流检测电路31检测逆变器装置4的输出电流。在电流检测电路中有电流互感器，电流互感器输出的电流转换为电压后，经整流滤波获得与负载大小相对应的直流电压，该直流电压送到微处理器的A/D转换器端口，将其转换为与负载大小相对应数字量，提供调速控制装置的电流测试与控制单元所需的负载电流数据。调速装置内的电机驱动电路34将微处理器发出的调整发动机转速的脉冲信号进行放大，以驱动步进电机11。步进电机安装于发动机的化油器上，通过控制节气门打开的大小来控制发动机的燃油供给量，以此来控制发动机的转速。调速装置外接转换开关SW，开关SW闭合时，发动机的转速被强制控制到额定转速，在具有频繁启动的负载时，宜将开关SW闭合。在开关SW断开时，发动机1的转速依据负载变化而变化，此时发电机1处于经济运行状态，可以节省燃油和降低噪音。调速装置外接显示器SP，显示有关工作状态，如正常、过载等。图2为发电机调速装置的控制框图。本专利技术的调速控制方法包括以下步骤，(1)首先对系统进行初始化，初始化单元351设置微处理器的端口类型(其中外中断端口设置为边沿中断)、A/D转换器参数、步进电机驱动的起始状态等，同时将定时器0、定时器1、定时器2设置为16位定时器并初始化内部存储单元，将微处理器的一个寄存器设置为步进电机脉冲寄存器，用于寄存步进电机运行的脉冲数和运行方向。置步进电机脉冲寄存器为步进电机运行步数的最大值，其运行方向为节气门增大的方向，通过软件延时的方式向电机驱动电路发送脉冲信号，驱动步进电机运行，每发送一个脉冲，步进电机脉冲寄存器减1，直到步进电机脉冲寄存器的内容为零，此时发动机节气门开度为最大。然后将步进电机从节气门开度最大的位置运行到所设定的节气门开度最小的位置所需的步数送步进电机脉冲寄存器，使步进电机11反方向运行，直到步进电机脉冲寄存器的内容为零，此时发动机节气门开度在所设定的最小位置附近，实现发电机启动阶段的控制。然后启动频率检测电路检测发动机转速，完成以上步骤后，初始化工作完成。(2)测试计算发动机转速，连接在发动机单向副绕组输出端的频率检测电路连接微处理器的外中断端口。频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机逆变器的调速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：对系统进行初始化；检测并计算发动机当前平均转速；将发电机负载范围进行分区，检测发电机负载电流并判断负载是否与前一时段同区；如果不同区，根据负载－节气门曲线，将发动机节气门开度调整到该区的预定位置；如果同区则执行以下步骤，检测外接转换开关状态，如果开关闭合，将发动机的运行转速设置为额定转速；如果开关断开，根据发动机转速一负载特性曲线确定目标转速；ＰＩＤ调节单元计算使发动机转速稳定步进电机所需运行的步数与方向；步进电机控制单元按运行的步数和方向控制步进电机运行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德峰，唐力强，
申请(专利权)人：吴德峰，唐力强，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]