CN102710199B - 一种发电机励磁控制系统 - Google Patents

Abstract

一种发电机励磁控制系统，包括电压测量电路、电流测量电路、功率转换电路和主控单元电路；所述电压测量电路测量发电机输出电压，并将所测结果输出给所述主控单元；所述电流测量电路测量发电机输出电流，并将所测结果输出给主控单元；其特征是，主控单元电路用于根据所述电压测量电路和电流测量电路的输出，控制功率转换电路的输出占空比。该控制系统利用发电机组系统惯性可以循环实现发电机瞬间大电流冲击输出。相比于相同容量的传统发电机组，更适合于较大功率的空调、水泵等感性冲击负载。

Description

一种发电机励磁控制系统

技术领域

    本发明涉及一种发电机励磁控制系统，特别涉及由汽油、柴油发动机驱动的中小型交流发电机组励磁控制系统。

背景技术

现有通用中小型汽油、柴油交流发电机组中，带有励磁控制装置（俗称自动电压调节器）的发电机组由于输出电压稳定，谐波含量较少而深受广大用户的偏爱。

目前市场上常见的自动电压调节器多采用输出电压闭环调节的控制方式，即根据发电机输出交流电压控制转子励磁占空比：当输出电压偏高，减小转子励磁占空比；当输出电压偏低，增大转子励磁占空比。这种控制方式对于我们日常生活中照明、加热等一些常见阻性负载适应性较好，但对于水泵、空调压缩机等感应电动机负载，由于启动瞬间电流较大或者过载情况，输出电压下降，在电压闭环调节作用下，自动电压调节装置会工作在最大占空比状态，机组瞬间输出功率远大于机组实际输出能力，常常导致启动失败，甚至机组焖机损坏。

专利号为“CN20091011840.4”的中国发明专利公开了：

一种发电机励磁装置，包括：

主电源电路、测量电路、以及控制电路；

所述控制电路包括主电源输入端、控制输入端和控制输出端，所述控制输出端为发电机的励磁线圈提供电流，所述主电源输入端接所述主电源电路的输出端，所述控制输入端接所述测量电路的输出端，所述测量电路其输入端接所述发电机输出电压的线圈，其特征在于，

包括过载保护电路，其输入端连接所述测量电路的输出端，输出端连接所述控制电路的控制输入端，用于在所述测量电路在输入电压下降使其输出端基准电压偏离到一预定范围时，向所述控制电路控制输入端输出关断控制信号使控制电路关断输出电流。

该发电机励磁装置是通过检测发电机输出电压来控制输出励磁电流，即，当发电机过载后，发电机组由于发动机转速下降等原因导致输出电压下降，该励磁装置检测到电压下降后关断输出励磁电流，虽然达到保护发电机组的目的，但，对于感性负载启动瞬间，由于冲击电流作用，输出电压会大幅下降，该装置出于保护发电机组的目的切断励磁输出，这样会直接导致启动失败。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，针对感性负载启动瞬间，由于冲击电流过大导致启动失败的情况，提供一种基于负载电压、负载电流、负载持续时间自动调节励磁输出，从而控制发电机组输出功率的控制方法。一方面，将负载电流作为影响励磁输出的一个因素，实际上是将输出电流和输出电压关联起来，根据不同的输出电流控制发电机组的输出功率，防止机组因为输出功率过大而造成焖机损坏；另一方面，由于将负载持续时间作为影响励磁输出的另一个因素，实际上是利用机组惯性，瞬间输出较大的冲击功率，能使机组顶住感性负载启动瞬间的冲击，使感性负载成功启动。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的，一种发电机励磁控制系统，包括电压测量电路、电流测量电路、功率转换电路和主控单元电路；所述电压测量电路测量发电机输出电压，并将所测结果输出给所述主控单元；所述电流测量电路测量发电机输出电流，并将所测结果输出给主控单元；主控单元电路根据所述电压测量电路和电流测量电路的输出控制功率转换电路的输出占空比。

进一步地，所述主控单元用于，当所述电流测量电路的输出低于设定值时，根据电压测量电路的输出动态调节所述功率转换电路输出的占空比，以维持发电机输出电压稳定；

当所述当电流测量电路的输出高于设定值时，根据所述电压测量电路的输出和所述电流测量电路的输出，间隙循环改变所述功率转换电路的输出占空比，使发电机在极限功率输出和设定功率输出两种状态之间循环。

进一步地，所述主控单元用于，当所述电流测量电路输出高于设定值且系统处于设定功率输出状态时，根据所述电压测量电路的输出和所述电流测量电路的输出，调整所述功率转换电路输出占空比，使发电机输出电压适当下降。

进一步地，所述主控单元用于，当所述电流测量电路输出高于设定值，且系统处于设定功率输出状态时，根据所述电压测量电路的输出和所述电流测量电路的输出，控制所述功率转换电路输出的占空比，使发电机输出功率基本恒定。

进一步地，所述主控单元用于，当所述电流测量电路输出高于设定值，且系统处于设定功率输出状态时，根据电压测量电路的输出和电流测量电路的输出，控制所述功率转换电路输出的占空比，使发电机输出电流基本恒定。

上述“发电机输出功率基本恒定”和“发电机输出电流基本恒定”中的“基本恒定”是指考虑到测量误差下的“恒定”。

作为本发明的进一步改进，所述主控单元电路为基于微处理器。

作为本发明的进一步改进，所述主控单元电路为基于模拟电路。

作为本发明的进一步改进，所述发电机励磁控制系统还包括过流保护控制电路，用于当电流测量电路输出高于设定值时，将过流保护器短路。

本发明的有益效果是：本发明通过控制输出控制功率转换电路的输出占空比，达到控制发电机输出电压的目的，使发电机能启动较大功率容量的空调、水泵等感性冲击负载。

附图说明

图1是本发明实施例1一种发电机励磁控制系统框图；

图２是本发明实施例1一种发电机励磁控制系统控制流程图；

图中：1-发电机转子，2-发电机电压取样绕组，3-发电机输出主绕组，４-发电机励磁副绕组，５-负载，６－过流保护器，7－过流保护器可控短路器件，8－励磁装置功率转换电路，9－励磁装置主控单元，10－负载电压测量电路，11－负载电流测量电路，12-发电机。

具体实施方式

下面结合实施例作进一步说明：

实施例1

如图1所示，发电机励磁控制系统由发电机转子1、电压取样绕组2、输出主绕组3、励磁副绕组4、负载5、过流保护器6、过流保护器短路控制电路7、功率转换电路8、主控单元9、电压测量电路10和电流测量电路11组成，虚线框内为发电机12。

电流测量电路11测量发电机输出主绕组3的输出电流，并将所测结果输出给主控单元9；主控单元电路9根据电压测量电路10和电流测量电路11的输出，控制功率转换电路8的输出占空比。

过流保护控制电路7，用于当电流测量电路11输出高于设定值时，将过流保护器短路6。

该控制系统控制流程图如图２所示，当发电机组由发动机带动旋转到一定转速后，系统开始建压,主控单元以一恒定的频率f循环读取负载电流测量电路输出值I。

如果I小于等于设定值Is，励磁输出主要根据电压测量电路输入V进行动态调节励磁输出占空比，使发电机处于稳压输出环节；

如果I大于设定值Is，进一步读取系统计数器值T，如果T为0，则将T赋值为Tm,如果T大于0，则将T减1，减1后如果T还大于极限功率输出时间T0，励磁输出占空比主要根据负载电压动态调节，以实现稳压输出，此时由于电流和电压都比较大，发电机组处于输出功率开环模式，即极限功率模式；减1后如果T小于等于T0，励磁输出进一步根据I适当减小，使输出电压降低，这样发电机功率输出处于闭环控制模式，即设定功率输出模式。

当下一个计时周期到达时，读取负载电流测量电路输出值I并重复上述过程。

主控单元9根据电压测量电路10和电流测量电路11的输出，控制功率转换电路8的输出占空比，具体实现如下：

当电流测量电路11的输出低于设定值时，主控单元9根据电压测量电路10的输出动态调节功率转换电路8输出的占空比，以维持发电机12输出电压稳定；当电流测量电路11的输出高于设定值时，根据电压测量电路10的输出和电流测量电路11的输出，间隙循环改变功率转换电路8的输出占空比，使发电机12在极限功率输出和设定功率输出两种状态之间循环。

当电流测量电路11输出高于设定值，且系统处于设定功率输出状态时，根据电压测量电路10的输出和电流测量电路11的输出，调整功率转换电路8输出的占空比，使发电机12输出电压适当下降。

1. 设定输出功率模式是恒功率输出模式。

当电流测量电路11输出高于设定值，且系统处于设定功率输出状态时，根据电压测量电路10的输出和电流测量电路11的输出，控制功率转换电路8输出的占空比，使发电机12输出功率基本恒定。

2.设定输出功率模式是恒电流输出模式。

当电流测量电路11输出高于设定值，且系统处于设定功率输出状态时，根据电压测量电路10的输出和电流测量电路11的输出，控制功率转换电路8输出的占空比，使发电机输出主绕组3输出电流基本恒定。

实施例2

本实施例与上例基本相同，所不同的是主控单元9的控制逻辑由模拟电路实现。

Claims (7)

1.一种发电机励磁控制系统，包括电压测量电路、电流测量电路、功率转换电路和主控单元电路；所述电压测量电路测量发电机输出电压，并将所测结果输出给所述主控单元；所述电流测量电路测量发电机输出电流，并将所测结果输出给主控单元；其特征是，主控单元电路用于根据所述电压测量电路和电流测量电路的输出，控制功率转换电路的输出占空比：

当所述电流测量电路的输出低于设定值时，根据电压测量电路的输出动态调节所述功率转换电路输出的占空比，以维持发电机输出电压稳定；

当所述电流测量电路的输出高于设定值时，根据所述电压测量电路的输出和所述电流测量电路的输出，间隙循环改变所述功率转换电路的输出占空比，使发电机在极限功率输出和设定功率输出两种状态之间循环。

2.根据权利要求1所述的发电机励磁控制系统，其特征是：所述主控单元电路为基于微处理器的控制单元。

3.根据权利要求1所述的发电机励磁控制系统，其特征是：所述主控单元电路为基于模拟电路的控制单元。

4.根据权利要求1所述的发电机励磁控制系统，其特征是：所述主控单元用于，当所述电流测量电路输出高于设定值且系统处于设定功率输出状态时，根据所述电压测量电路的输出和所述电流测量电路的输出，调整所述功率转换电路输出占空比，使发电机输出电压下降。

5.根据权利要求1所述的发电机励磁控制系统，其特征是：所述主控单元用于，当所述电流测量电路输出高于设定值，且系统处于设定功率输出状态时，根据所述电压测量电路的输出和所述电流测量电路的输出，控制所述功率转换电路输出的占空比，使发电机输出功率基本恒定。

6.根据权利要求1所述的发电机励磁控制系统，其特征是：所述主控单元用于，当所述电流测量电路输出高于设定值，且系统处于设定功率输出状态时，根据电压测量电路的输出和电流测量电路的输出，控制所述功率转换电路输出的占空比，使发电机输出电流基本恒定。

7.根据权利要求1所述的发电机励磁控制系统，其特征是：所述该发电机励磁控制系统还包括过流保护控制电路，当电流测量电路输出高于设定值时，将过流保护器短路。