CN102355189B

CN102355189B - 发电机的控制器

Info

Publication number: CN102355189B
Application number: CN 201110296394
Authority: CN
Inventors: 姚成林
Original assignee: China National South Aviation Industry Co Ltd
Current assignee: AECC South Industry Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: CN102355189A

Abstract

本发明提供了一种发电机的控制器，该控制器的主电路包括依次连接的整流模块及逆变模块，发电机的第一交流电经整流模块及逆变模块后转换成第二交流电。控制器还包括控制单元、输出电流检测模块、转速检测模块、发电机转速调节模块及调节装置。转速检测模块检测发电机的转速，并根据转速生成转速信号并将转速信号输送给控制单元。输出电流检测模块检测逆变模块的输出电流，得到负载电流信号并将其输送给控制单元。控制单元根据负载电流信号及转速信号生成转速控制信号，并将转速控制信号发送给发电机转速调节模块，发电机转速调节模块根据转速控制信号驱动调节装置调节发电机的节气门。本发明能够达到发电机能源损耗小及控制器反应速度快的效果。

Description

发电机的控制器

技术领域

本发明涉及发电机领域，特别地，涉及一种用于数码发电机的节能的控制器。

背景技术

近年来，移动电源装置，例如由通用汽油机带动的交流发电机，为了稳定其输出电压，大都采用自动电压调节器来稳定输出电压。为了稳定交流发电机的输出频率，通常使用机械调速来稳定频率。

但是，此种发电机的输出电压波形差，频率不稳定。在的不同负载及负载不同的运行状态下，无法自动调节发电机的功率，浪费能源。在现有相关技术中，一些新型的控制器使用了步进电机调节发电机的输出功率，但是所有检测信号都通过16位微控制器进行处理，使得系统的反应速度较慢，不利于输出电压的及时调整。

并且，输出电压经过反馈变压器输给单片机，其精度和线性度较差，而且控制系统只单独对输出电压进行校正，并没有对整个发电机系统进行调整。在负载不同的运行状态下，如果发电机的转速一直不变，则会造成大量能源的损失。

发明内容

本发明目的在于提供一种发电机的控制器，以解决现有技术中发电机能源损耗大及控制器反应速度慢的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种发电机的控制器，该控制器包括：主电路，主电路包括依次连接的整流模块及逆变模块，整流模块连接于发电机的主绕组，整流模块用于将发电机产生的第一交流电转换成直流电，逆变模块用于将接收的直流电转换成第二交流电并将第二交流电供应给负载，发电机的控制器还包括控制单元、输出电流检测模块、转速检测模块、发电机转速调节模块及调节装置，其中，转速检测模块用于检测发电机的转速，转速检测模块根据转速生成转速信号并将转速信号输送给控制单元；输出电流检测模块连接于逆变模块，用于检测逆变模块的输出电流，从而得到负载电流信号并将负载电流信号输送给控制单元；控制单元根据负载电流信号及转速信号生成转速控制信号，并将转速控制信号发送给发电机转速调节模块，发电机转速调节模块根据转速控制信号驱动调节装置调节发电机的节气门。

进一步地，调节装置为步进电机。

进一步地，转速信号为方波信号。

进一步地，控制单元包括第一单片机及与第一单片机通讯的第二单片机，输出电流检测模块将负载电流信号输送给第一单片机；转速检测模块将转速信号输送给第二单片机。

进一步地，发电机的控制器还包括直流输入电压及电流保护模块及逆变驱动模块，直流输入电压及电流保护模块检测整流模块输入至逆变模块的直流电的输入电压及输入电流；当输入电压和/或输入电流大于直流输入电压及电流保护模块设定的参考值时，直流输入电压及电流保护模块生成保护信号，并将保护信号发送给第二单片机；第二单片机根据保护信号生成第一控制信号，并将第一控制信号发送给逆变驱动模块，逆变驱动模块根据第一控制信号驱动逆变模块停止逆变。

进一步地，发电机的控制器还包括输出电压检测模块，输出电压检测模块用于检测逆变模块的输出电压，从而得到负载电压信号并将负载电压信号输送给第二单片机，第二单片机根据负载电压信号生成第二控制信号，并将第二控制信号发送给逆变驱动模块，逆变驱动模块用于根据第二控制信号来控制逆变模块的逆变。

进一步地，整流模块为三相半控整流模块。

进一步地，整流模块包括有晶闸管及控制晶闸管通断的光耦器；在第一交流电经整流模块转换为直流电的过程中，当直流电高于整流模块设定的稳压值时，光耦器导通，晶闸管关断；当直流电低于稳压值时，光耦器关断，晶闸管导通。

进一步地，控制器还包括电源模块，电源模块用于接收来自发电机的副绕组产生的电压，并将电压稳压后供应给第一单片机、第二单片机、直流输入电压及电流保护模块、逆变驱动模块、输出电压检测模块、输出电流检测模块、转速检测模块和发电机转速调节模块。

本发明具有以下有益效果：

通过本发明的发电机的控制器，能够达到发电机能源损耗小及控制器反应速度快的效果。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的发电机的控制器用于控制发电机的结构示意图；以及

图2是本发明优选实施例的整流模块的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请参见图1，发电机12的主绕组121输出的第一交流电经整流模块11转换为直流电。优选地，主绕组121输出的第一交流电为三相交流电，直流电优选为390V。整流模块11将直流电输送给逆变模块13，逆变模块13将直流电转换为第二交流电，并将第二交流电供应给负载10，优选地，第二交流电优选为230V。

在整流模块11将390V的直流电输入到逆变模块13的过程中，直流输入电压及电流保护模块3对输入至逆变模块13的输入电压及输入电流进行过压及过流的检测。具体地，直流输入电压及电流保护模块3对输入电压及输入电流进行采样，并将输入电压和/或输入电流与直流输入电压及电流保护模块3设定的参考值比较。如输入电压和/或所述输入电流大于直流输入电压及电流保护模块3设定的参考值，直流输入电压及电流保护模块3生成保护信号，并将所述保护信号发送给第二单片机22。第二单片机22根据保护信号生成第一控制信号，并将第一控制信号发送给逆变驱动模块4。逆变驱动模块4根据第一控制信号驱动逆变模块13停止逆变。这样，当输入电压过压和/或输入电流过流时，直流输入电压及电流保护模块3可以起到保护控制器的作用。

在逆变模块13将输出的230V的第二交流电输送至负载10使用的过程中，因为负载10在整个使用过程中对电能的需求因不同的运行状态而不同，因此，需根据负载10的不同运行状态来调节发电机12的转速及逆变模块13的输出电压。

因此，采用输出电压检测模块5及输出电流检测模块6分别对供给负载10使用的输出电压及输出电流进行检测。优选地，输出电压检测模块5将输出电压采用分压差分放大电路进行检测。输出电压检测模块5生成负载电压信号，再将负载电压信号发送给第二单片机22。输出电流检测模块6对输出电流采用精密电流互感器进行检测后生成负载电流信号，再将负载电流信号发送给第一单片机21，第一单片机21进而将负载电流信号发送给第二单片机22。优选地，也可以直接将负载电流信号直接发送给第二单片机22。在本发明中设置第一单片机22的主要作用在于：提高第二单片机22处理速度，及提高整个控制器的响应速度。

第二单片机22根据收到的负载电压信号生成第二控制信号，并将第二控制信号发送给逆变驱动模块4。逆变驱动模块4根据第二控制信号控制逆变模块13将直流电转换成第二交流电。即是：逆变模块13根据负载10的不同的运行状态来稳定输出电压。

在第二单片机22接收负载电流信号的过程中，转速检测模块7根据检测到的发电机12的副绕组122转速产生与发电机12转速同频率的转速信号。优选地，转速信号为方波信号。转速检测模块7将转速信号发送给第二单片机22。因为转速信号包含有发电机12的转速的信息，负载电流信号包含有负载10在运行过程中所需电流大小的信息，且每一负载电流信号与发电机12的每一转速存在对应的关系。因此，第二单片机22根据实时收到的负载电流信号及与负载电流信号对应的转速信号生成转速控制信号。第二单片机22将转速控制信号发送给发电机转速调节模块8。发电机转速调节模块8根据转速控制信号驱动调节装置14调节发电机12的节气门，进而调节发电机12的转速。即是：在负载10的运行过程中，其所需的电流不是一个稳定的值。当负载10运行的状态不同时，所需的电流时而需要增加或时而需要减少。因此，可以根据负载电流信号与发电机12转速的对应性来调节发电机12实时的转速，这样，不会造成发电机12利用率低下，从而可以达到节能的效果。优选地，调节装置14为步进电机。

在本发明中，发电机12的副绕组122产生的电压经电源模块9中的三个稳压管进行稳压后，分别产生+10V、+5V及-5V的电压，并将所产生的电压供应给第一单片机21、第二单片机22、直流输入电压及电流保护模块3、逆变驱动模块4、输出电压检测模块5、输出电流检测模块6、转速检测模块7、发电机转速调节模块8。第一单片机21及与第一单片机21通讯的第二单片机22作为本发明的控制单元2。

在本发明中，整流模块11为三相半控整流模块。具体请参见如图2所示的电路图，Ua、Ub、Uc为发电机12的三相输入电压，该三相输入电压为第一交流电。三相半控整流模块11包括有：电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R25、R26、R50、R60，二极管V1、V2、V3、V4、V5、V6、V28、V29、V30、V36，可调稳压管N2，电容C4、C5、C6、C84、C85、C86、C87，晶闸管V42、V43、V44，及控制晶闸管V42、V43、V44通断的光耦器B1、B2、B3。在发电机12将输出的第一交流电经整流模块11变为直流电的过程中，晶闸管V42、V43、V44的控制极利用发电机12输出的第一交流电与整流模块11设定的稳压值的差值控制晶闸管V42、V43、V44的导通角，从而达到三相半控整流的目的。即：当直流电压高于整流模块11设定的稳压值时，光耦器B1、B2、B3导通，晶闸管V42、V43、V44关断。当直流电压低于整流模块11设定的稳压值时，光耦器B1、B2、B3关断，晶闸管V42、V43、V44导通，从而反馈控制整流模块11稳定输出电压为V+与V-差值的直流电。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种发电机的控制器，其特征在于，包括：

主电路，所述主电路（1）包括依次连接的整流模块（11）及逆变模块（13），所述整流模块（11）连接于所述发电机（12）的主绕组（121），所述整流模块（11）用于将所述发电机（12）产生的第一交流电转换成直流电，所述逆变模块（13）用于将接收的所述直流电转换成第二交流电，所述逆变模块（13）用于将所述第二交流电供应给负载（10），

所述发电机的控制器还包括控制单元（2）、输出电流检测模块（6）、转速检测模块（7）、发电机转速调节模块（8）及调节装置（14），其中，

所述转速检测模块（7）用于检测所述发电机（12）的转速，所述转速检测模块（7）根据所述转速生成转速信号并将所述转速信号输送给所述控制单元（2）；所述输出电流检测模块（6）连接于所述逆变模块（13），用于检测所述逆变模块（13）的输出电流，从而得到负载电流信号并将所述负载电流信号输送给所述控制单元（2）；所述控制单元（2）根据所述负载电流信号及所述转速信号生成转速控制信号，并将所述转速控制信号发送给所述发电机转速调节模块（8），所述发电机转速调节模块（8）根据所述转速控制信号驱动所述调节装置（14）调节所述发电机（12）的节气门，

所述控制单元（2）包括第一单片机（21）及与所述第一单片机（21）通讯的第二单片机（22），所述输出电流检测模块（6）将所述负载电流信号输送给所述第一单片机（21）；所述转速检测模块（7）将所述转速信号输送给所述第二单片机（22），

所述发电机的控制器还包括直流输入电压及电流保护模块（3）及逆变驱动模块（4），所述直流输入电压及电流保护模块（3）检测所述整流模块（11）输入至所述逆变模块（13）的所述直流电的输入电压及输入电流；如所述输入电压和/或所述输入电流大于所述直流输入电压及电流保护模块（3）设定的参考电平，所述直流输入电压及电流保护模块（3）生成保护信号，并将所述保护信号发送给所述第二单片机（22）；所述第二单片机（22）根据所述保护信号生成第一控制信号，并将所述第一控制信号发送给所述逆变驱动模块（4），所述逆变驱动模块（4）根据所述第一控制信号驱动所述逆变模块（13）停止逆变。

2.根据权利要求1所述的发电机的控制器，其特征在于，所述调节装置（14）为步进电机。

3.根据权利要求1所述的发电机的控制器，其特征在于，所述转速信号为方波信号。

4.根据权利要求1所述的发电机的控制器，其特征在于，所述发电机的控制器还包括输出电压检测模块（5），所述输出电压检测模块（5）用于检测所述逆变模块（13）的输出电压，从而得到负载电压信号并将所述负载电压信号输送给所述第二单片机（22），所述第二单片机（22）根据所述负载电压信号生成第二控制信号，并将所述第二控制信号发送给所述逆变驱动模块（4），所述逆变驱动模块（4）用于根据所述第二控制信号来控制所述逆变模块（13）的逆变。

5.根据权利要求1所述的发电机的控制器，其特征在于，所述整流模块（11）为三相半控整流模块。

6.根据权利要求5所述的发电机的控制器，其特征在于，所述整流模块（11）包括有晶闸管及控制所述晶闸管通断的光耦器；在所述第一交流电经所述整流模块（11）转换为所述直流电的过程中，当所述直流电高于所述整流模块（11）设定的稳压值时，所述光耦器导通，所述晶闸管关断；当所述直流电低于所述稳压值时，所述光耦器关断，所述晶闸管导通。

7.根据权利要求4所述的发电机的控制器，其特征在于，所述控制器还包括电源模块（9），所述电源模块（9）用于接收来自所述发电机（11）的副绕组（122）产生的电压，并将所述电压稳压后供应给所述第一单片机（21）、所述第二单片机（22）、所述直流输入电压及电流保护模块（3）、所述逆变驱动模块（4）、所述输出电压检测模块（5）、所述输出电流检测模块（6）、所述转速检测模块（7）、所述发电机转速调节模块（8）。