CN109698653A - 一种基于透射测速的小型汽油发电机调速控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于透射测速的小型汽油发电机调速控制方法,主要包括输出电压采样模块、电流采样模块、转速检测模块、油门开度驱动模块、微处理器模块。小型汽油发电机工作时,通过调节油门,保持输出电压的稳定。负载加减时,可能会产生油门过调,导致汽油的不完全燃烧。本发明在原有调节功能的基础上,增加转速检测模块,检测发电机实时转速值,微处理器根据转速的检测值,实时修正油门的开度值,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
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,具体的是一种基于透射测速的小型汽油发电机调速控制方法。
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透射测速的小型汽油发电机调速控制方法,在传统的小型汽油发电机基于输出电压的变化来进行调速的基础上,通过U形透射式光电传感器检测发电机的转速,快速检测到发电机的超调现象,更加精确调节发电机油门,用于解决小型汽油发电机调速粗放、环保性差等问题。
为实现上述目的,本发明提出如下技术方案:
一种基于透射测速的小型汽油发电机调速控制方法,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、转速检测模块将检测到的转速值、电流检测模块将检测到的电流值送微处理器模块,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:检测输出电流值,如果输出电流值为“0”,表面发电机处于空载运行,进入发电机空载运行模式,转入步骤四;如果输出电流值大于“0”,表明发电机已带上负载,则进入负载运行模式,转入步骤五;
步骤四:空载运行模式,检测发电机输出电压,计算输出电压与标准值220V的差值,根据输出电压的波动,微处理器模块发电机的整流电路进行实时负反馈动态微调,保持发电机输出电压的稳定,返回步骤三;
步骤五:将当前电流模块的采样值与前一次的电流采样值相并比较,如果两者的差值小于设定阈值,返回步骤四;如果两者的差值大于设定阈值,则表明发电机的负载发生了变化,进入步骤六;
步骤六:根据加减负载瞬间突变的电流检测值,微处理器计算当前发电机所带负载的功率大小,从而检索出发电机在当前负载功率下所应产生的转速计算值,进入步骤七;
步骤七:将转速检测模块所检测的实时转速值与微处理器模块所计算的转速值相比较,如果检测值大于计算值,表明发电机已卸负载,微处理器根据两者的差值去减小发电机油门的开度,降低发电机的转速到计算值,确保发电机输出与负载相匹配的功率,如果检测值小于计算值,表明发电机在加负载,微处理器根据两者的差值加大发电机油门的开度,增加发电机的转速到计算值,确保发电机输出与负载相匹配的功率,进入步骤八;
步骤八:将转速检测模块所检测的实时转速值与微处理器模块所计算的转速值相比较,如果转速检测值与计算值的差大于设定阈值,表明发电机转速没有调节到位,进入步骤七,反之,进入步骤九;
步骤九:检测发电机输出电压,计算输出电压与标准值220V的差值,根据输出电压的波动,微处理器模块发电机的整流电路进行实时负反馈动态微调,保持发电机输出电压的稳定,进入步骤十;
步骤十:检测发电机输出电流,将当前电流模块的采样值与前一次的电流采样值相并比较,如果两者的差值小于设定阈值,返回步骤九;如果两者的差值大于设定阈值,则表明发电机的负载发生了变化,返回步骤六。
优选地,步骤六中所指的转速计算值,是多个因素的函数形式,计算方式为:n=f(I,No,Ne)*k(Ue,Pe),其中:n为发电机转速计算值,I为实时电流检测值,Pe为发电机额定功率,Ue为发电机额定电压,Ne为发电机满功率转速,No发电机空载转速,计算的方法是:根据发电机空载转速、发电机满功率转速以及发电机的实时电流得到的结果值乘以根据该发电机的额定功率、额定电压计算所得的修正值k,即是发电机在该负载下工作的转速。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
其一:本发明将输出电压、发电机转速检测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,使得发电机在加减负载过程中,对油门的调节速度更快、电压稳定性更强。
其二:由于转速检测的实时性较电压检测更快,使得发电机对油门的调节更为精准,有效地降低了油门的超调量,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。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图,其中:
图1是本发明一个较佳实施例的总体结构框图;
图2是本发明一个较佳实施例的U形透射式光电传感器测速电路图。
图3是本发明一个较佳实施例的信号处理方法流程图
附图标记:1、电压采样模块,2、电流采样模块,3、透射测速模块,4、步进电机驱动模块,5、微处理器模块,6、汽油发电机,7、负载,8、U形透射式光电传感器,9、运放(LM393),10、可调电阻。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,一种基于透射测速的小型汽油发电机调速控制器,该调速控制器包括:电压采样模块1、电流采样模块2、透射测速模块3、步进电机驱动模块4、微处理器模块5;以及调速装置所控对象汽油发电机6、发电机所带负载7。电压采样模块1一端连接汽油发电机6的电压输出端,另一端连接至微处理器模块5;电流采样模块2一端连接汽油发电机6的电压输出端,另一端连接至微处理器模块5;透射测速模块3一端连接汽油发电机6的定子与转子检测端,另一端连接至微处理器模块5;步进电机驱动模块4一端连接微处理器模块5,另一端连接汽油发电机6的油门开关;汽油发电机6的电压输出端连接至负载7。
所述发电机6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1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。
所述的透射测速模块3安装于发电机定子与转子的相关部位,转子每转一圈,转速检测模块产生一个脉冲电信号,送至微处理器模块,微处理器由此计算出发电机的实时转速,并判断目前转速是否偏离所带负载对应的标准值,如果是的话,说明油门超调,则要根据转速检测值、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,是本发明一个较佳实施例的U形透射式光电传感器测速电路图。
所述的转速检测模块2由U形透射式光电传感器、运放(LM393)、数个电阻、数个电容、数个发光二极管、一个可调电阻组成。
具体的,电阻R1、电容C1、发光二极管D1组成电源指示电路,发电机工作时,发光二极管D1灯亮,表示转速检测模块电源正常;
具体的,U形透射式光电传感器8与发电机定子转子相关的部件相配合,用于检测发电机的转速,发电机转子每转一圈,U形透射式光电传感器产生一个电脉冲,该脉冲输入运放9的“-”端输入;
具体的,输入运放9的“-”输入端,接收U形透射式光电传感器产生的电脉冲信号,与运放9的“+”端输入做比较,并在运放9的输出端产生一个与U形透射式光电传感器输出的反相电脉冲信号;
具体的,可调电阻10的调节端连接到运放9的“+”端输入,产生运放的“+”端输入比较电压,该电压值可根据实际情况调节大小,用于过滤掉电路上产生的一些干扰信号;
具体的,电阻R5、发光二极管D2组成比较器输出指示电路,发电机运行时,发光二极管D2灯闪烁,表示转速检测模块正常工作。
如图3所示,本实施例中是一种基于透射测速的小型汽油发电机调速控制方法的流程图,包括以下几步:
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、转速检测模块将检测到的转速值、电流检测模块将检测到的电流值送微处理器模块,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:检测输出电流值,如果输出电流值为“0”,表面发电机处于空载运行,进入发电机空载运行模式,转入步骤四;如果输出电流值大于“0”,表明发电机已带上负载,则进入负载运行模式,转入步骤五;
步骤四:空载运行模式,检测发电机输出电压,计算输出电压与标准值220V的差值,根据输出电压的波动,微处理器模块发电机的整流电路进行实时负反馈动态微调,保持发电机输出电压的稳定,返回步骤三;
步骤五:将当前电流模块的采样值与前一次的电流采样值相并比较,如果两者的差值小于设定阈值,返回步骤四;如果两者的差值大于设定阈值,则表明发电机的负载发生了变化,进入步骤六;
步骤六:根据加减负载瞬间突变的电流检测值,微处理器计算当前发电机所带负载的功率大小,从而检索出发电机在当前负载功率下所应产生的转速计算值,进入步骤七;
步骤七:将转速检测模块所检测的实时转速值与微处理器模块所计算的转速值相比较,表明发电机有负载增减的变化如果检测值大于计算值,表明发电机已卸负载,微处理器根据两者的差值去减小发电机油门的开度,降低发电机的转速至计算值,确保发电机输出与负载相匹配的功率,如果检测值小于计算值,表明发电机在加负载,微处理器根据两者的差值加大发电机油门的开度,增加发电机的转速至计算值,确保发电机输出与负载相匹配的功率,进入步骤八;
步骤八:将转速检测模块所检测的实时转速值与微处理器模块所计算的转速值相比较,如果转速检测值与计算值的差大于设定阈值,表明发电机转速没有调节到位,进入步骤七,反之,进入步骤九;
步骤九:检测发电机输出电压,计算输出电压与标准值220V的差值,根据输出电压的波动,微处理器模块发电机的整流电路进行实时负反馈动态微调,保持发电机输出电压的稳定,进入步骤十;
步骤十:检测发电机输出电流,将当前电流模块的采样值与前一次的电流采样值相并比较,如果两者的差值小于设定阈值,返回步骤九;如果两者的差值大于设定阈值,则表明发电机的负载发生了变化,返回步骤六。
具体的,步骤六中所指的转速计算值,是多个因素的函数形式,计算方式为:n=f(I,No,Ne)*k(Ue,Pe),其中:n为发电机转速计算值,I为实时电流检测值,Pe为发电机额定功率,Ue为发电机额定电压,Ne为发电机满功率转速,No发电机空载转速,计算的方法是:根据发电机空载转速、发电机满功率转速以及发电机的实时电流得到的结果值乘以根据该发电机的额定功率、额定电压计算所得的修正值k,即是发电机在该负载下工作的转速。
本发明特别增加转速检测模块,检测发电机转速并反馈到微处理器模块,转速最能快速实时反映发电机的输出状况,一旦检测到转速与负载不相对应的异常,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。
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。
Claims (2)
1.一种基于透射测速的小型汽油发电机调速控制方法,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、转速检测模块将检测到的转速值、电流检测模块将检测到的电流值送微处理器模块,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:检测输出电流值,如果输出电流值为“0”,表面发电机空载运行,进入发电机空载运行模式,转入步骤四;如果输出电流值大于“0”,表明发电机已带上负载,则进入负载运行模式,转入步骤五;
步骤四:空载运行模式,检测发电机输出电压,计算输出电压与标准值220V的差值,根据输出电压的波动,微处理器模块发电机的整流电路进行实时负反馈动态微调,保持发电机输出电压的稳定,返回步骤三;
步骤五:将当前电流模块的采样值与前一次的电流采样值相并比较,如果两者的差值小于设定阈值,返回步骤四;如果两者的差值大于设定阈值,则表明发电机的负载发生了变化,进入步骤六;
步骤六:根据加减负载瞬间突变的电流检测值,微处理器计算当前发电机所带负载的功率大小,从而检索出发电机在当前负载功率下所应产生的转速计算值,进入步骤七;
步骤七:将转速检测模块所检测的实时转速值与微处理器模块所计算的转速值相比较,如果检测值大于计算值,表明发电机已卸负载,微处理器根据两者的差值去减小发电机油门的开度,降低发电机的转速到计算值,确保发电机输出与负载相匹配的功率,如果检测值小于计算值,表明发电机在加负载,微处理器根据两者的差值加大发电机油门的开度,增加发电机的转速到计算值,确保发电机输出与负载相匹配的功率,进入步骤八;
步骤八:将转速检测模块所检测的实时转速值与微处理器模块所计算的转速值相比较,如果转速检测值与计算值的差大于设定阈值,表明发电机转速没有调节到位,进入步骤七,反之,进入步骤九;
步骤九:检测发电机输出电压,计算输出电压与标准值220V的差值,根据输出电压的波动,微处理器模块发电机的整流电路进行实时负反馈动态微调,保持发电机输出电压的稳定,进入步骤十;
步骤十:检测发电机输出电流,将当前电流模块的采样值与前一次的电流采样值相并比较,如果两者的差值小于设定阈值,返回步骤九;如果两者的差值大于设定阈值,则表明发电机的负载发生了变化,返回步骤六。
2.根据权利要求1所述的一种基于透射测速的小型汽油发电机调速控制方法,其特征在于,步骤六中所指的转速计算值,是多个因素的函数形式,计算方式为:n=f(I,No,Ne)*k(Ue,Pe),其中:n为发电机转速计算值,I为实时电流检测值,Pe为发电机额定功率,Ue为发电机额定电压,Ne为发电机满功率转速,No发电机空载转速,计算的方法是:根据发电机空载转速、发电机满功率转速以及发电机的实时电流得到的计算结果值乘以根据该发电机的额定功率、额定电压计算所得的修正值k,即是发电机在该负载下工作的转速。
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