CN109921468A - 一种小型单相发电机组并机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机组并机技术领域，尤其涉及一种小型单相发电机组并机控制方法，包括以下步骤：分别同时获取处于并机状态下的每台小型单相发电机组的单相电流输入和单相电压输入，分析得到对应的有功功率数据、无功功率数据和频率数据；根据无功功率数据调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值；根据有功功率和频率数据调节对应发动机输出功率；根据有功功率数据来判断是否触发小型单相发电机组的逆功率保护机制。对有功功率数据和无功功率数据进行分析以调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值和作为触发小型单相发电机组的保护机制的判断标准，以保证小型单相发电机组的并机运行，最大程度提升发电机有效利用率。

Description

一种小型单相发电机组并机控制方法

技术领域

本发明涉及发电机组并机技术领域，尤其涉及一种小型单相发电机组并机控制方法。

背景技术

当发电机给负载供电时，可能会出现负载功率远大于单个发电机功率，导致发电机功率不够，无法带动负载的情况。在这种情况下，通常的解决办法是将多台发电机组合起来给负载供电，称之为“发电机并机”。现有技术中，发电机并机的条件比较严格，交流发电机在并机过程中，只有在每台机的输出电压和频率基本相等、相位相近时才能合闸并机，合闸后的运行中要保持无功均衡和有功均衡才能持续运行。无功不平衡时会出现励磁一台过激一台欠激。欠激的一台机组带反向的无功功率，另一台不但要带总负荷中的无功功率还要额外多带欠激机组的反向无功功率，因而两台机组的无功电流都很大，在有功功率不大时造成机组电流超载，也就是带不了多少负荷。有功功率不均衡时两台机出力不均衡，当有功带多的一台带到额定功率也就是满载时另一台未达到额定功率，这样两台机并机后所带功率要小于两机相加的功率。比如两台5KW发电机组并机时一台已达5KW，而另一台只出4KW，则两台合计9KW，而达不到10KW，要达到最大功率只有两台机并机时功率尽可能平衡。而且在发电机组并机运行时，如果其中一台发动机出现故障，这时该机组还要从电网吸收功率，发电机变电动机带动发动机运转变成逆功率这时必须解除该机组与电网连接。

因此，急需一种小型单相发电机组并机控制方法，实现对发电机的智能化控制，以保证小型单相发电机组的并机运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种小型单相发电机组并机控制方法，实现对发电机的智能化控制，以保证小型单相发电机组的并机运行。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种小型单相发电机组并机控制方法，包括以下步骤：

分别同时获取处于并机状态下的每台小型单相发电机组的单相电流输入和单相电压输入，分析得到对应的有功功率数据、无功功率数据和频率数据；

根据无功功率数据调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值；根据有功功率和频率数据调节对应的发动机输出功率；根据有功功率数据来判断是否触发小型单相发电机组的逆功率保护机制。

进一步，根据无功功率数据调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值，具体为：

当无功功率数据为正值时，则减小对应的小型单相发电机组的励磁电流值；当无功功率数据为负值时，则增大对应的小型单相发电机组的励磁电流值。

进一步的，根据有功功率和频率数据调节对应的机输出功率，具体为：

判断每台小型单相发电机在满载时的输出频率和空载时的输出频率之差是否在预设阈值范围外，若是，则根据有功功率和频率数据调节对应的发动机输出功率。

进一步的，所述预设阈值范围为3-7％。

进一步，根据有功功率数据来判断是否触发小型单相发电机组的保护机制，具体为：

当有功功率数据为负值且有功功率数据的绝对值大于总功率的10％时，控制对应的小型单相发电机组断开与其他小型单相发电机组的并机状态。

进一步，所述小型单相发电机组的输出波形的畸变率小于10％。

进一步，所述小型单相发电机组的输出功率小于10KW。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的小型单相发电机组并机控制方法，采用每台小型单相发电机组独立控制的方式，且分别同时获取处于并机状态下的每台小型单相发电机组的单相电流输入和单相电压输入，从而分析得到对应的有功功率数据、无功功率数据和频率数据；进一步对有功功率数据、无功功率数据和频率数据进行分析以调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值、发动机输出功率和作为触发小型单相发电机组的逆功率保护机制的判断标准，实现对发电机的智能化控制，以保证小型单相发电机组的并机运行，最大程度提升发电机有效利用率。

附图说明

图1为本发明的小型单相发电机组并机控制方法的步骤流程图；

图2为本发明的小型单相发电机组并机控制方法实施所采用的电路的连接图；

图3为本发明的小型单相发电机组并机控制方法实施所采用的电路的测控单元的部分电路连接图；

图4为本发明的小型单相发电机组并机控制方法实施所采用的电路的测控单元的第四芯片以及其外围电路连接图；

图5为本发明的小型单相发电机组并机控制方法实施所采用的电路的测控单元的第五芯片以及其外围电路连接图；

图6为本发明的小型单相发电机组并机控制方法实施所采用的电路的测控单元的第二排针的电路连接图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：采用每台小型单相发电机组独立控制的方式，对有功功率数据、无功功率数据和频率数据进行分析以调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值、发动机输出功率和作为触发小型单相发电机组的逆功率保护机制的判断标准，实现智能化控制。

请参照图1，本发明提供的一种小型单相发电机组并机控制方法，包括以下步骤：

分别同时获取处于并机状态下的每台小型单相发电机组的单相电流输入和单相电压输入，分析得到对应的有功功率数据、无功功率数据和频率数据；

根据无功功率数据调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值；根据有功功率和频率数据调节对应的发动机输出功率；根据有功功率数据来判断是否触发小型单相发电机组的逆功率保护机制。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：

本发明提供的小型单相发电机组并机控制方法，采用每台小型单相发电机组独立控制的方式，且分别同时获取处于并机状态下的每台小型单相发电机组的单相电流输入和单相电压输入，从而分析得到对应的有功功率数据、无功功率数据和频率数据；进一步对有功功率数据、无功功率数据和频率数据进行分析以调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值、发动机输出功率和作为触发小型单相发电机组的逆功率保护机制的判断标准，实现对发电机的智能化控制，以保证小型单相发电机组的并机运行，最大程度提升发电机有效利用率。

进一步的，根据无功功率数据调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值，具体为：

当无功功率数据为正值时，则减小对应的小型单相发电机组的励磁电流值；当无功功率数据为负值时，则增大对应的小型单相发电机组的励磁电流值。

由上述描述可知，根据无功功率数据与空载之间的大小关系来调节小型单相发电机组的励磁电流值大小，实现动态地自适应调节，从而小型单相发电机组的有效利用率达到最大。

进一步的，根据有功功率和频率数据调节对应的发动机输出功率，具体为：

判断每台小型单相发电机在满载时的输出频率和空载时的输出频率之差是否在预设阈值范围外，若是，则根据有功功率和频率数据调节对应的发动机输出功率。所述预设阈值范围为3-7％。例如，空载频率比额定高5％左右，满载时比空载时降5％左右达到额定频率，中间也按些比例关系，如果频率一定时，功率比例小则通过步进电机增加发动机出力，反之减少发动机出力。

进一步的，根据有功功率数据来判断是否触发小型单相发电机组的保护机制，具体为：

当有功功率数据为负值且有功功率数据的绝对值大于总功率的10％时，控制对应的小型单相发电机组断开与其他小型单相发电机组的并机状态。

由上述描述可知，一旦出现有功功率数据为负值，说明呈现逆功率状态，并且有功功率数据的绝对值大于总功率的10％时，触发逆功率保护机制，即为主动控制对应的小型单相发电机组断开与其他小型单相发电机组的并机状态，以确保不影响其他小型单相发电机组的运行效率。

进一步的，所述小型单相发电机组的输出波形的畸变率小于10％。所述小型单相发电机组的输出功率小于10KW。

由上述描述可知，波形畸变率(THD)能够反映出一个信号波形相对于正弦波形而言的失真程度，采用输出波形的畸变率小于10％的小型单相发电机，其具有失真度低的特点，有利于精确控制励磁电流值大小以及精确判断是否触发小型单相发电机组的保护机制，提升发电机运行品质。

请参照图1-6，本发明的实施例一为：

本发明提供的一种小型单相发电机组并机控制方法，包括以下步骤：

分别同时获取处于并机状态下的每台小型单相发电机组的单相电流输入和单相电压输入，分析得到对应的有功功率数据、无功功率数据和频率数据；其中所述小型单相发电机组的输出波形的畸变率小于10％。所述小型单相发电机组的输出功率小于10KW。波形畸变率(THD)能够反映出一个信号波形相对于正弦波形而言的失真程度，采用输出波形的畸变率小于10％的小型单相发电机组，其具有失真度低的特点，有利于精确控制励磁电流值大小以及精确判断是否触发小型单相发电机组的保护机制，提升发电机运行品质。

根据无功功率数据调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值；具体为：

当无功功率数据为正值时，则减小对应的小型单相发电机组的励磁电流值；当无功功率数据为负值时，则增大对应的小型单相发电机组的励磁电流值。根据无功功率数据与预设阈值之间的大小关系来调节小型单相发电机组的励磁电流值大小，实现动态地自适应调节，从而小型单相发电机组的有效利用率达到最大。

根据有功功率数据来判断是否触发小型单相发电机组的逆功率保护机制。具体为：

当有功功率数据为负值且有功功率数据的绝对值大于总功率的10％时，控制对应的小型单相发电机组断开与其他小型单相发电机组的并机状态。一旦出现有功功率数据为负值，说明呈现逆功率状态，并且有功功率数据的绝对值大于总功率的10％时，触发逆功率保护机制，即为主动控制对应的小型单相发电机组断开与其他小型单相发电机组的并机状态，以确保不影响其他小型单相发电机组的运行效率。

根据有功功率和频率数据调节对应的发动机输出功率；具体为：

判断每台小型单相发电机在满载时的输出频率和空载时的输出频率之差是否在预设阈值范围外，若是，则根据有功功率和频率数据调节对应的发动机输出功率。所述预设阈值范围为3-7％。

请参照图2-6，根据上述的小型单相发电机组并机控制方法对应设计的小型单相发电机组并机控制电路，该小型单相发电机组并机控制电路包括小型单相发电机组和与所述小型单相发电机组电连接的控制模块，所述控制模块包括输入端、第一整流桥、第二整流桥、稳压单元、测量单元、测控单元、第一运放单元、第二运放单元、开关单元、输出端、步进电机控制端；

所述第一整流桥与开关单元电连接；

所述输入端与第二整流桥电连接，所述第二整流桥分别与稳压单元、测量单元和第一运放单元电连接，所述测量单元与测控单元电连接；所述测控单元分别与第二运放单元、步进电机控制端以及并机控制端电连接，所述第二运放单元与第一运放单元电连接，所述第一运放单元与开关单元电连接，所述开关单元与输出端电连接。

其中，所述第一整流桥DB1和第二整流桥DB2均由四个二极管组成。

其中，所述稳压单元包括第九二极管D9、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第二稳压芯片U2和第三稳压芯片U3；

所述第九二极管D9的正极与第二整流桥DB2电连接，所述第九二极管D9的负极分别与外设的24V电压源、第六电容C6的一端和第二稳压芯片U2的输入端电连接；所述第二稳压芯片U2的输出端分别与第三稳压芯片U3的输入端和第七电容C7的一端电连接，所述第三稳压芯片的输出端与第八电容的一端电连接；所述第六电容的另一端、第二稳压芯片的接地端、第七电容的另一端、第三稳压芯片的接地端和第八电容的另一端均与接地端电连接。第二稳压芯片的输出端输出12V电压，第三稳压芯片的输出端输出3V3电压。

其中，所述测量单元包括第二十六电阻R26、电压互感器T1、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第二十九电阻R29、电流互感器CT、第四十四电阻R0和第三十电阻R30；

第二整流桥DB2通过第二十六电阻R26与电压互感器T1一端电连接，所述第二十七电阻R27和第二十八电阻R28并联连接后与第二十九电阻R29串联连接，串联连接后的两端分别与电压互感器T1另一端的两侧电连接；其中电压互感器T1另一端的两侧分别为图2中标号为IN_1和IN_2的位置，用来与测控单元中标号为U10芯片中的引脚连接，采集电压数据；

所述电流互感器CT、第四十四电阻R0和第三十电阻R30相互并联连接，且并联连接后的两端与测控单元电连接。具体是通过图2中标号为IN_3和IN_4的位置与测控单元中标号为U10单元中的引脚连接，用来采集电流数据。

上述的小型单相发电机并机控制电路还包括第三十一电阻R31和第九三极管Q9；所述第三十一电阻R31的一端与标号为U10单元中的引脚连接，所述第三十一电阻R31的另一端与第九三极管Q9电连接，所述第九三极管Q9用于控制小型单相发电机的主继电器的导通状态以控制并机状态。

其中，所述测控单元即为标号为U10单元，其包括第四芯片U4、第五芯片U5、第一排针J1、第二排针J2、第三十二电阻R32、第三十三电阻R33、第三十四电阻R34、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第四十一电阻R41、第四十二电阻R42、第四十三电阻R43、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、第二十二电容C22和晶振管Y1；

所述第四芯片U4的第一引脚分别与第四十电阻R40的一端、第四十一电阻R41的一端和第四十二电阻R42的一端电连接；所述第四十电阻R40的另一端分别与第十七电容C17的一端和第四芯片U4的第五引脚电连接，所述第四十一电阻R41的另一端分别与第十八电容C18的一端和第四芯片U4的第二引脚电连接，所述第十七电容C17的另一端和第十八电容C18的另一端均与接地端电连接，所述第四十二电阻R42的另一端与第四芯片U4的第四引脚电连接；所述第四芯片的第三引脚通过第二十一电容C21后与接地端电连接；

所述第四芯片的第六引脚分别与第十电容C10的一端、第三十二电阻R32的一端和第一排针J1的第四引脚in_1电连接，所述第四芯片的第七引脚分别与第十一电容C11的一端、第三十三电阻R33的一端和第一排针J1的第三引脚in_2电连接，所述第四芯片的第十三引脚分别与第十电容C10的另一端、第三十二电阻R32的另一端、第十一电容C11的另一端和第三十三电阻R33的另一端电连接；

所述第四芯片的第十引脚分别与第三十四电阻R34的一端和第十二电容C12的一端电连接，所述第三十四电阻R34的另一端分别与第一排针J1的第二引脚in_3和第三十五电阻R35的一端电连接，所述第十二电容C12的另一端和第三十五电阻R35的另一端相连接后与第四芯片的第十三引脚电连接；

所述第四芯片的第十一引脚分别与第三十七电阻R37的一端和第十三电容C13的一端电连接，所述第三十七电阻R37的另一端分别与第一排针的第一引脚in_4和第三十六电阻R36的一端电连接，所述第十三电容C13的另一端和第三十六电阻R36的另一端相连接后与第四芯片的第十三引脚电连接；

所述第一排针的第五引脚SX通过第三十九电阻R39与第五芯片U5电连接；

所述第四芯片的第十二引脚通过第二十二电容C22接地；

所述第四芯片的第十八引脚SCS、第十九引脚SD1、第二十引脚SD0和第二十一引脚CLK分别与第五芯片电对应连接；

所述第四芯片的第二十二引脚分别与晶振管Y1的一端、第四十三电阻R43的一端和第二十电容C20的一端电连接；所述第四芯片的第二十三引脚分别与晶振管Y1的另一端、第四十三电阻R43的另一端和第十九电容C19的一端电连接；所述第二十电容C20的另一端与第十九电容C19的另一端连接后与接地端电连接；

所述第五芯片的RST引脚分别与第三十八电阻R38的一端和第十五电容C15的一端电连接，所述第三十八电阻R38的另一端与电源端电连接，所述第十五电容C15的另一端与接地端电连接；

所述第五芯片的VCAP引脚通过第十六电容C16接地；

所述第十四电容C14的一端与电源端电连接，另一端与接地端电连接；

所述第五芯片的BJ1～BJ4和JDQ0～JDQ4引脚分别与第二排针对应电连接。

其中，所述第二运放单元包括第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第九电容C9和第二运放器U1B；

所述第十八电阻R18的一端和第二十电阻R20的一端分别与3V3电源电连接，所述第二十电阻R20的另一端与第五芯片的JDQ3引脚和所述第二十一电阻R21的一端电连接，所述第二十一电阻R21的另一端分别与第九电容C9的一端和第二十二电阻R22的一端电连接，所述第九电容C9的另一端接地，所述第二十二电阻R22的另一端分别与第十八电阻R18的另一端、第十九电阻R19的一端和第二十三电阻R23的一端电连接，所述第十九电阻R19的另一端与第二运放器U1B的第四引脚均接地；所述第二十三电阻R23的另一端与第二运放器U1B的正向输入端(第五引脚)电连接，所述第二运放器U1B的反向输入端(第六引脚)分别与第二十四电阻R24的一端和第二十五电阻R25的一端电连接，第二十五电阻R25的另一端接地，所述第二运放器U1B的第八引脚接12V电源，所述第二十四电阻R24的另一端与所述第二运放器U1B的输出端(第八引脚)电连接；

所述第二运放器U1B的输出端(第八引脚)与第一运放单元电连接；

本方案中测量IC采用型号为ATT7053AU的集成芯片。

其中，所述第一运放单元包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十四电阻R14、第十七电阻R17、可调电阻VR1、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第十二极管D10和第一运放器U1A；

所述第二整流桥DB2分别与第七电阻R7的一端和第八电阻R8的一端电连接，所述第七电阻R7的另一端分别与第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端和第十二电阻R12的一端电连接，所述第八电阻R8的另一端分别与第九电阻R9的另一端和第十一电阻R11的一端电连接，所述第十一电阻R11的另一端通过第三电容C3接地；所述第十二电阻R12的另一端依次通过串联连接的第十二极管D10和可调电阻VR1后接地；所述第十电阻R10的另一端与第一运放器U1A的正向输入端(第三引脚)电连接；

所述第一运放器U1A的反向输入端(第二引脚)分别与第四电容C4的一端和第十七电阻R17的一端电连接，所述第十七电阻R17的另一端分别与第五电容C5的一端和第二运放器U1B的输出端电连接，所述第五电容C5的另一端接地；所述第四电容C4的另一端通过第十四电阻R14与所述第一运放器U1A的输出端(第一引脚)电连接，所述第一运放器U1A的第八引脚接12V电源，所述第一运放器U1A的第四引脚接地；

其中，所述开关单元包括第十三电阻R13、第六电阻R6、第十五电阻R15、第十六电阻R16、稳压二极管Z1、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第五三极管Q5、第六三极管Q6、第七三极管Q7、第八三极管Q8和第二电容C2；

所述第十三电阻R13的一端与第一运放器U1A的输出端(第一引脚)电连接，所述第十三电阻R13的另一端与稳压二极管Z1的负极电连接，所述稳压二极管Z1的正极分别与第六电阻R6的一端、第十五电阻R15的一端和第五三极管Q5的基极电连接，所述第十五电阻R15的另一端与接地端电连接，所述第五三极管Q5的发射极与接地端电连接，所述第六电阻R6的另一端与第二电容C2的一端电连接；

所述第五三极管Q5的集电极与第六三极管Q6的基极电连接，所述第二电容C2的另一端、第六三极管Q6的集电极、第七三极管Q7的集电极、第六二极管D6的正极以及第七二极管D7的负极相互电连接；

所述第六三极管Q6的发射极分别与第八二极管D8的负极和第七三极管Q7的基极电连接，所述第八二极管D8的正极分别与第七三极管Q7的发射极、第八三极管Q8的基极和第十六电阻R16的一端电连接，

所述第六二极管D6的负极与第八三极管Q8的集电极电连接，所述第十六电阻R16的另一端、第八三极管Q8的发射极和第七二极管D7的正极均与接地端电连接。

其中，还包括第一电容C1、第五电阻R5和第五二极管D5；

所述第一电容C1与第一整流桥DB1并联连接，并联连接后的一端接地，另一端分别与第五电阻R5的一端和第五二极管D5的负极电连接，所述第五电阻R5的另一端与第六三极管Q6的基极电连接，所述第五二极管D5的正极与所述第二电容C2的另一端电连接，所述第五二极管D5的两端用于并联励磁绕组；所述第二电容C2的另一端作为所述输出端；

所述步进电机控制端包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4；

所述第一电阻R1的一端与第五芯片的BJ1引脚电连接，所述第一电阻R1的另一端与第一三极管Q1的基极电连接，第一三极管Q1的集电极与第一二极管D1的正极电连接，第一二极管D1的负极与12V电源电连接；

所述第二电阻R2的一端与第五芯片的BJ2引脚电连接，所述第二电阻R2的另一端与第二三极管Q2的基极电连接，第二三极管Q2的集电极与第二二极管D2的正极电连接，第二二极管D2的负极与12V电源电连接；

所述第三电阻R3的一端与第五芯片的BJ3引脚电连接，所述第三电阻R3的另一端与第三三极管Q3的基极电连接，第三三极管Q3的集电极与第三二极管D3的正极电连接，第三二极管D3的负极与12V电源电连接；

所述第四电阻R4的一端与第五芯片的BJ4引脚电连接，所述第四电阻R4的另一端与第四三极管Q4的基极电连接，第四三极管Q4的集电极与第四二极管D4的正极电连接，第四二极管D4的负极与12V电源电连接；

步进电机包括四个绕组，分别为第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组；第一绕组的两端分别与第一三极管Q1的集电极(PIN1引脚)和12V电源(PIN5引脚)连接；第二绕组的两端分别与第二三极管Q2的集电极(PIN2引脚)和12V电源(PIN5引脚)连接；第三绕组的两端分别与第三三极管Q3的集电极(PIN3引脚)和12V电源(PIN5引脚)连接；第四绕组的两端分别与第四三极管Q4的集电极(PIN4引脚)和12V电源(PIN5引脚)连接。根据上述连接关系，可控制步进电机的运行状态以及相关参数。

上述的小型单相发电机组并机控制电路的工作原理为：

发电机测量绕组(白.绿线，也就是图2中PIN6和PIN7引脚)经整流桥DB2整流后再经二极管D9隔离后经电容C6滤波产生+24V电源再经稳压电路U2稳压，电容C7滤波后生成12V电源，再经稳压电路U3，电容C8滤波后产生+3.3V电源。同时测量绕组经电阻R26限流再经电流型电压互感器T1变流在电阻R27、R28、R29上产生测量电压送入测量控制电路U10的电压输入端IN1,IN2。

发电机主回路电流经电流互感器CT变流外接电阻R0分流后在电阻R30上产生主回路电流测量信号(外接电阻R0不同阻值，以适应不同容量，或不同性能的机组)送入U10电流输入端IN3,IN4。

测量控制电路U10装在电路板G133-3板上，内部由测量模块U4及附助元件构成测量电路和单片机U5及附助元件构成控制电路组成，7孔排针J1为输入端，9孔排针J2为输出端。J1的GND、VCC、SX分别为接地端、电源和程序烧写端，IN1～IN4分别与测量模块U4电流电压信号端连接，U4测量发电机的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、频率等电参数，U10内单片机U5读取U4的测量电参数，根据输入到内部程序进行工作。

根据无功功率，U5的JDQ3输出端通过J2输出不同占空比的方波，接上拉电阻R20滤波电容电阻C9，R21滤波转换成直流电压经R22.R18.R19分压再经U1B放大后由U1B7脚输出电压作为AVR的给定电压。该电压经R17接到U1A的2脚，由发电机测量绕组(白，绿线)经整流桥DB2整流后经电阻R7,R8,R9,R11,R12,电容器C3，二极管D10，电位器VR1调节后经电阻R10，接到U1A的3脚与2脚的给定电压比较放大后在U1A的1脚产生信号经电阻R13稳压管Z1后控制三极管Q5通断，再经三极管Q6,Q7,Q8组成的三级达林顿电路放大后Q8通断调节发电机的励磁电压电流。

当机组功率为0时U5的JDQ3输出方波经滤波分压再经U1B放大后U1B7脚输出的给定电压为平均值约6V8，当所带感性无功功率增加时，给定电压按比例减少(比例约为感性无功占总功率50％时，给定电压约下降6％)当励磁欠激(励磁不足)时，所带无功率为反向，给定电压按以上比例上升。利用无功功率的这个下垂特性达到并机时无功功率自动平衡，当然有功功率也可以在功率增大时给定电压适度减少，减少比例要小于无功比例。

根据有功功率和频率数据，U5的BJ1,BJ2,BJ3,BJ4输出端通过J2输出经限流电阻R1、R2、R3、R4控制三极管Q1、Q2、Q3、Q4通断，经PIN1，PIN2,PIN3,PIN4及+12V端的PIN5输出控制步进电机正反转，二极管D1、D2、D3、D4为步进电机线圈的续流二极管，步进电机正反转改变拉簧拉力，拉动发动机油门改变发动机转速和出力。

一般发动机出厂时，空载频率比额定频率高5％左右即52.5HZ(63HZ)满载在此基础上下降5％左右即为额定频率50HZ(60HZ)中间基本是线性关系，并机运行中，两台机空载频率基本调到一致。如果两台机满载频率降也一致则在满载时两台机带载比例也一致这样就能较好的运行，能达到两台机的最大出力，如果满载时频率降到不一致，则频率降大的一台机并机后带的负载比例比另一台小，导致达不到两台机的电大出力。

为了达到两台机最大的出力，就必须将两台机满载频率降控制到一致，两台机在并机运行中频率是一样的。只要按频率和功率关系。按105％额定频率即52.5HZ(63HZ)时功率为0，额定频率50HZ(60HZ)时功率为100％中间接比例来对步进电机控制，如果功率比例小则通过步进电机正转增加发动力的出力，反之减少发动机出力。

在并机运行中，如果发动机无燃油或其他故障不做功时，发电机变成电动机拖动发动机运转，这时发电机出输功率变为输入功率，也就是所称的逆功率，当逆功率达到一定值时U5经输出端J2的JDQ4端输出0电平使Q9不导通断开主继电器，使机组与其他电源断开，退出并机运行。

本方案的实验数据如下：

表1

表2

表3

表4

以上表1-表4为通过测试得到的相关实验数据，特别是从表4中可以看出，当1#机和2#机的空载不一致时，通过增加调速装置，即为上述小型单相发电机组并机控制方法以及对应开发的电路结构，使得两台机满载频率降控制到一致，在并机运行中频率是一样的，最终达到两台机最大的出力。

综上所述，本发明提供的一种小型单相发电机组并机控制方法，采用每台小型单相发电机组独立控制的方式，且分别同时获取处于并机状态下的每台小型单相发电机组的单相电流输入和单相电压输入，从而分析得到对应的有功功率数据、无功功率数据和频率数据；进一步对有功功率数据、无功功率数据和频率数据进行分析以调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值、发动机输出功率和作为触发小型单相发电机组的保护机制的判断标准，实现对发电机的智能化控制，以保证小型单相发电机组的并机运行，最大程度提升发电机有效利用率。

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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种小型单相发电机组并机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别同时获取处于并机状态下的每台小型单相发电机组的单相电流输入和单相电压输入，分析得到对应的有功功率数据、无功功率数据和频率数据；

根据无功功率数据调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值；根据有功功率和频率数据调节对应的发动机输出功率；根据有功功率数据来判断是否触发小型单相发电机组的逆功率保护机制。

2.根据权利要求1所述的小型单相发电机组并机控制方法，其特征在于，根据无功功率数据调节对应的小型单相发电机组的励磁电流值，具体为：

当无功功率数据为正值时，则减小对应的小型单相发电机组的励磁电流值；当无功功率数据为负值时，则增大对应的小型单相发电机组的励磁电流值。

3.根据权利要求1所述的小型单相发电机组并机控制方法，其特征在于，根据有功功率和频率数据调节对应的发动机输出功率，具体为：

判断每台小型单相发电机在满载时的输出频率和空载时的输出频率之差是否在预设阈值范围外，若是，则根据有功功率和频率数据调节对应的发动机输出功率。

4.根据权利要求3所述的小型单相发电机组并机控制方法，其特征在于，所述预设阈值范围为3-7％。

5.根据权利要求1所述的小型单相发电机组并机控制方法，其特征在于，根据有功功率数据来判断是否触发小型单相发电机组的保护机制，具体为：

当有功功率数据为负值且有功功率数据的绝对值大于总功率的10％时，控制对应的小型单相发电机组断开与其他小型单相发电机组的并机状态。

6.根据权利要求1所述的小型单相发电机组并机控制方法，其特征在于，所述小型单相发电机组的输出波形的畸变率小于10％。

7.根据权利要求1所述的小型单相发电机组并机控制方法，其特征在于，所述小型单相发电机组的输出功率小于10KW。