CN108506104A - 一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置及其控制方法 - Google Patents

一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置及其控制方法，主要包括电压采样模块、尾气检测模块、油门开度驱动模块、微处理器模块。小型汽油发电机工作时，根据负载的变化，调节油门，保持输出电压的稳定。负载加减时，可能会产生油门过调，产生汽油的不完全燃烧。本发明在原有调节功能的基础上，增加发电机尾气检测模块，检测尾气排放值，微处理器根据尾气的检测值，实时修正油门的开度值，输出到油门开度驱动模块，调节油门的大小，输入与负载功率匹配的油量，保持输出电压稳定。本发明不仅改善了小型汽油发电机调速器的调速效果，还解决环境污染问题。本发明可广泛应用于汽油发电机技术领域。

Description

一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽油发动机领域，尤其汽油发电机控制系统领域，具体的是一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置及其控制方法。
背景技术
目前我国人民生活越来越好，对环境的要求越来越高，随着我国电力工业的发展和普及，人们的日常生活中习惯了使用各种电器，离不开手机、计算机、冰箱、电饭锅，电磁炉等各种电器。但在一些沙漠、草原等偏远地区没有电网提供电能，人们开车出去野营、在一些应急救援、现场施工等状况时，都有各种电力需求。小型汽油发电机携带方便，满足了这种需求。
小型汽油发电机启动，接上负载正常工作时，负载保持不变，则发电机的转速维持某一值(例如3000转/分)，基本保持不变，输出电压也保持稳定(例如：AC220V)。如果负载增加，则发电机通过加大油门来提高转速，从而增大输出功率来与负载相匹配，反之，负载减小，则发电机通过减小油门来降低转速，从而降低输出功率来与负载相匹配。
对于容量巨大的电网来说，负载的接入或断开不会引起电网电压的波动，由于小型汽油发电机本身额定功率较小(例如：3KW/5KW)，当接上某个负载(例如：电饭锅)时，会引起输出电压的大幅降低，发电机检测到输出电压降低后，立即加大油门，提高转速，从而加大输出功率，以保持电压稳定，来达到增加负载后整个系统新的平衡。由于发电机从增加油量、气缸燃烧，动能做功后再转化为电能，会产生时间上的滞后，从加减负载到系统达到平衡会有一个震荡过程，一般的汽油发电机控制精度差，无法精确控制发电机的油门，在加减负载时油门有超调现象，导致汽油的不完全燃烧，既使尾气的排放超标，污染了空气，又造成了汽油的浪费。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置及其控制方法，用于解决小型汽油发电机调速粗放、环保性差等问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置，其特征在于，该调速装置包括：电压采样模块(1)，尾气检测模块(2)，油门开度驱动模块(3)，微处理器模块(4)；
所述的电压采样模块(1)采集汽油发电机(5)的输出电压值，送至微处理器模块(4)；
所述的尾气采样模块(2)采集汽油发电机(5)的尾气排放参数值，送至微处理器模块(4)；所述尾气检测模块主要包括多个传感器对发动机尾气进行检测。检测气体包括：氧气、一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CH)。
所述的油门开度驱动模块(3)根据微处理器模块(4)发出的油门开关指令，调节汽油发电机(5)的油门，进而调整发电机转速，输出负载(6)所需要的额定220V交流电压；
所述的微处理器模块(4)接收电压采样模块(1)、尾气采样模块(2)采集的参数值，进行相应的计算处理，根据计算处理的结果去控制油门开度驱动模块(3)，调节油门的开度，进而调整发电机转速，输出负载所需要的额定220V交流电压；
运用上述装置一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：启动发电机，进入步骤二；
步骤二：电压检测模块将检测到的输出电压值、尾气检测模块将检测信号反馈给微处理器，微处理器根据反馈的电压信号进行分析计算，计算结果送油门开度驱动模块，调节油门大小，进而调节发电机转速，经整流逆变模块输出电压，进入步骤三；
步骤三：检测输出电压值，看输出电压与标准值220V的差是否在设定阈值之内；如果差值在设定阈值之内，则进入稳定负载调节模式，系统根据输出电压分析计算，进行实时负反馈动态微调；转入步骤四；
步骤四：持续电压、尾气检测反馈给微处理器，如检测到输出电压与220V的差值大于设定阈值，则表明有负载的增减，系统进入变化负载调节模式。根据电压差值分析计算后，通过增量式油门调节，进入步骤五；如检测到输出电压与220V的差值小于设定阈值，则表明没有负载的增减，返回步骤三；
步骤五：检测尾气和电压输出，如果尾气输出检测值与标准值的差大于设定阈值，表明则表明油门有超调现象，导致汽油的不完全燃烧，进入步骤六；如果尾气输出检测值与标准值的差小于设定阈值，表明则表明油门没有超调现象，返回步骤四；
步骤六：进入尾气超标调节模式，除了根据输出电压与标准值的差值，计算油门开度外，还要根据当前尾气检测值与标准值的差值，分析计算油门开度的修正值，计算油门开度，进行油门的调节。进入步骤七；
步骤七：检测尾气和电压输出，如果尾气输出检测值与标准值的差大于设定阈值，表明则表明油门有超调现象，返回步骤六；如果输出电压检测值与标准值的差大于设定阈值，表明则表明系统仍处于变化负载调节模式，返回步骤五；如果尾气排放检测值、输出电压检测值与标准值的差值均小于设定阈值，则表明稳定负载调节模式，返回步骤三。
特别地，步骤六中，本发明加入发电机尾气检测，一旦检测到尾气排放超过正常稳定运行时的排放标准，则表明油门有超调现象，导致汽油的不完全燃烧，微处理器根据检测值，则立即修正油门的开度值，输出到油门开度驱动模块，调节油门的大小，输入与负载匹配的油量，使之充分燃烧。油门开度修正值是多个因素的函数形式，计算方式为：Kindex＝f(Q，V，ω)，Kindex为油门开度修正值，Q为尾气检测值，V为输出电压采样值，ω为油门当前位置角度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将输出电压、尾气排放等多参数检测的数据运用到小型汽油发电机调速的反馈控制中，可靠性高、稳定性强，有效地控制发电机的尾气排放，满足了人们对发电机的要求，对低碳环保的要求。并且本发明的调速装置适应性强，不仅能让人们享受高品质电力，更能保护环境，节约能源，本发明可广泛应用与汽油发电机技术领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图设计其他的类似电路图。
图1是本发明一个较佳实施例的总体结构框图；
图2是小型汽油发电机调速装置控制控制流程图；
具体实施方式
下面结合附图和较佳实施例对本发明的进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
请参阅图1，本发明的小型汽油发电机调速装置包括电压采样模块(1)、尾气检测模块(2)、油门开度驱动模块(3)、微处理器模块(4)；以及调速装置所控对象汽油发电机(5)、发电机所带负载(6)。电压采样模块(1)一端连接汽油发电机(5)的电压输出端，另一端连接至微处理器模块(4)；尾气检测模块(2)一端连接汽油发电机(5)的排气管，另一端连接至微处理器模块(4)；油门开度驱动模块(3)一端连接微处理器模块(4)，另一端连接汽油发电机(5)的油门开关；汽油发电机(5)的电压输出端连接至负载(6)。
发电机启动后，油箱的汽油进入发电机气缸燃烧，推动活塞往复运动做功，带动发电机转子切割磁力线产生频率比例于转速的交流电，经整流后变为直流电，再经逆变电路变为负载所需的220V交流电。
所述电压采样模块将输出电压的采样值送至微处理器模块，微处理器判断采样的电压是否为额定电压220V，如果不是的话，则根据输出电压与额定电压的差值，经过相关的算法处理，根据计算结果通过油门开度驱动模块调节进油量，调整发电机的转速，使发电机输出稳定的额定电压，匹配的功率，使负载(用电器)正常工作。
所述的尾气检测模块将发电机排放尾气的检测值送至微处理器模块，微处理器判断尾气的检测值是否高于标准值，如果是的话，说明油门超调，则要根据尾气检测值、输出电压与额定电压的差值二个影响因子，经过二维的算法处理，根据计算结果通过油门开度驱动模块调节进油量，调整发电机的转速，使发电机输出稳定的额定电压，匹配的功率，使负载(用电器)正常工作。
如图2所示，本实施例中是一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置的控制流程图，包括以下几步：
步骤一：启动发电机，发电机各部分系统进入工作状态进入步骤二；
步骤二：电压检测模块检测输出电压并反馈给微处理器，尾气检测模块将发电机排放尾气的检测值送至微处理器，微处理器根据采样的电压、尾气值，进行数据分析，以确定进入何种算法模式来调节控制油门大小，转入步骤三；
步骤三：检测输出电压，输出电压与220的差是否在设定阈值之内(|U-220|＜Uik)；如果差值在阈值范围内，转入步骤四；反之，转入步骤五；
步骤四：电压差值在阈值范围内，则说明没有负载的增减，调用稳定负载算法处理流程，进入稳定负载调节模式，转入步骤三；
步骤五：电压差值在阈值范围外，说明有负载的增减，调用变化负载算法处理流程，进入变化负载调节模式，转入步骤六；
步骤六：尾气检测反馈给微处理器，尾气输出检测值与标准值的差小于设定阈值，表明则表明油门没有超调现象，返回步骤三；反之，表明油门有超调现象，导致汽油的不完全燃烧，进入步骤七；
步骤七：进入尾气超标调节模式，除了根据输出电压与标准值的差值，计算油门开度外，还要根据当前尾气检测值与标准值的差值，分析计算油门开度的修正值，计算油门开度，进行油门的调节，进入步骤六。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或改进相似结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
本发明公开了一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置及其控制方法，属于发电机技术领域。主要包括微处理器模块、尾气检测模块、油门开度驱动模块、电压采样模块。本发明的系统控制流程：小型汽油发电机在带负载工作时，电压/电流采样测模块将实时采集的信号反馈给处理器模块，处理器根据采集的信号，通过控制算法控制油门进行调节，保持输出电压的稳定。当系统加减负载时，负载功率的增减将引起输出电压的大幅变化，作为普通的用电负载，工作电压必须为额定220V，因此，发电机会根据采样到的输出电压/电流值，计算出当前合适的油门的开度，调节油门，改变发电机气缸的进油量，发电机的转速随之改变，进而发电机的输出电压及功率也随之调整，使电压快速稳定到220V，并输出与负载相匹配的功率；由于发电机从增加油量、气缸燃烧，动能做功后再转化为电能，会产生时间上的滞后，从加减负载到系统达到平衡会有一个震荡过程，在加减负载时油门会产生超调现象，导致汽油的不完全燃烧，既使尾气的排放超标，污染了空气，又造成了汽油的浪费。因此，本发明特别增加尾气检测模块，检测尾气并反馈到处理器模块，一旦检测到尾气排放超过正常稳定运行时的排放标准，则表明油门有超调现象，导致汽油的不完全燃烧，微处理器根据检测值，则立即修正油门的开度值，输出到油门开度驱动模块，调节油门的大小，输入气缸匹配的油量，使之充分燃烧。本发明不仅改善了小型汽油发电机调速器的调速效果，还解决环境污染问题，提高人们对发电机的品质满意度。本发明可广泛应用于汽油发电机技术领域。

Claims (3)

1.一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置，其特征在于，该调速装置包括：电压采样模块(1)，尾气检测模块(2)，油门开度驱动模块(3)，微处理器模块(4)；
所述的电压采样模块(1)采集汽油发电机(5)的输出电压值，送至微处理器模块(4)；
所述的尾气采样模块(2)采集汽油发电机(5)的尾气排放参数值，送至微处理器模块(4)；
所述的油门开度驱动模块(3)根据微处理器模块(4)发出的油门开关指令，调节汽油发电机(5)的油门，进而调整发电机转速，输出负载(6)所需要的额定220V交流电压；
所述的微处理器模块(4)接收电压采样模块(1)、尾气采样模块(2)采集的参数值，进行相应的计算处理，根据计算处理的结果去控制油门开度驱动模块(3)，调节油门的开度，进而调整发电机转速，输出负载所需要的额定220V交流电压。
2.一种基于尾气检测的小型汽油发电机调速装置控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一：启动发电机，进入步骤二；
步骤二：电压检测模块将检测到的输出电压值、尾气检测模块将检测信号反馈给微处理器，微处理器根据反馈的电压信号进行分析，计算油门开度，计算结果送油门开度驱动模块，调节油门大小，进而调节发电机转速，输出额定电压，进入步骤三；
步骤三：检测输出电压值，看输出电压与标准值220V的差是否在设定阈值之内；如果差值在设定阈值之内，则进入稳定负载调节模式，系统根据输出电压分析，计算油门开度，进行实时负反馈动态微调；如果差值对于设定阈值，转入步骤四；
步骤四：持续电压、尾气检测反馈给微处理器，如检测到输出电压与220V的差值大于设定阈值，则表明有负载的增减，系统进入变化负载调节模式。进入步骤五；如检测到输出电压与220V的差值小于设定阈值，则表明没有负载的增减，返回步骤三；
步骤五：检测尾气和电压输出，如果尾气输出检测值与标准值(系统稳定运行时的尾气排放值)的差大于设定阈值，表明则表明油门有超调现象，导致汽油的不完全燃烧，进入步骤六；如果尾气输出检测值与标准值的差小于设定阈值，表明则表明油门没有超调现象，返回步骤四；
步骤六：进入尾气超标调节模式，除了根据输出电压与标准值的差值，计算油门开度外，还要根据当前尾气检测值与标准值的差值，分析计算油门开度的修正值，计算油门开度，进行油门的调节。进入步骤七；
步骤七：检测尾气和电压输出，如果尾气输出检测值与标准值的差大于设定阈值，表明则表明油门有超调现象，返回步骤六；如果输出电压检测值与标准值的差大于设定阈值，表明则表明系统仍处于变化负载调节模式，返回步骤五；如果尾气排放检测值、输出电压检测值与标准值的差值均小于设定阈值，则表明稳定负载调节模式，返回步骤三。
3.根据权利要求2所述的小型汽油发电机调速装置及其控制方法，其特征在于，步骤六中所指的油门开度修正值，是多个因素的函数形式，计算方式为：Kindex＝f(Q，V，ω)，Kindex为油门开度修正值，Q为尾气检测值，V为输出电压采样值，ω为油门当前位置角度。
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