CN204244130U - 一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器，包括中央处理单元，发电机输出电压检测单元、发电机输出电流检测单元、发电机输出频率检测单元、整流滤波单元，还包括励磁电流检测单元、自动怠速选择开关、发动机熄火电路、电源电路单元、励磁控制单元和步进电机驱动单元。励磁电流检测单元输入端连接励磁控制单元，输出端连接中央处理单元；自动怠速选择开关输出端连接中央处理单元；发动机熄火电路输入端连接中央处理单元，输出端连接发动机点火器。该控制器具有发电机输出电压控制，发动机转速、怠速控制功能，超速保护，过压保护，过流保护，励磁保护，熄火保护等，使该控制器运行稳定，安全系数高。

Description

一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器

技术领域

 本实用新型公开了一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器，应用于发电机转速和输出电压控制。 

背景技术

 发动机用于各类动力机械，自身带有机械弹簧调节转速功能，当发动机的负载变化时，其恒定效果不佳，机械磨损，发动机振动会影响其安全性和稳定性，也限制了发动机的使用范围。 

机械式的发动机调速系统价格低，结构简单，运行方便，但是反应速度慢，容易磨损，精度不高。相比于机械式的电子控制发动机调速系统，能够利用安装在发电机上的传感器测得发电机各种工作参数，可以通过控制机构实现对发动机转速的调节。通过预先设定的控制程序，精确地控制燃油进油量，调节发动机的转速。 

发明内容

一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器，具有转速、怠速控制功能，超速保护，过压保护，过流保护，励磁保护，熄火保护，使该控制器运行稳定，安全系数高。 

一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器，包括中央处理单元1，发电机输出电压检测单元2，发电机输出电流检测单元3，发电机输出频率检测单元4，整流滤波单元8，其特征在于：所述一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器还包括励磁电流检测单元5，自动怠速选择开关6，发动机熄火电路7，电源电路单元9，励磁控制单元10，步进电机驱动单元13。 

所述整流滤波单元8的输入端连接发电机副绕组15，输出端一端连接电源电路单元9，另一端连接励磁控制单元10。 

所述电源电路单元9输入端连接整流滤波单元8，输出端一端连接步进电机驱动单元13，另一端连接中央处理单元1。 

所述励磁控制单元10输入端一端连接整流滤波单元8，另一端连接中央处理单元1，励磁控制单元10输出端一端连接励磁电流检测单元5，另一端连接励磁线圈11。 

所述励磁电流检测单元5输入端连接励磁控制单元10，输出端连接中央处理单元1。 

所述自动怠速选择开关6输出端连接中央处理单元1。 

所述发动机熄火电路7输入端连接中央处理单元1，输出端连接发动机点火器。 

所述发电机输出电压检测单元2，所述发电机输出电流检测单元3和所述发电机输出频率检测单元4的输入端连接发电机主绕组14，输出端分别连接中央处理单元1。 

所述步进电机驱动单元13输入端分别与中央处理单元1和电源电路单元9连接，输出端与步进电机12连接。 

附图说明

图1为一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器的结构； 

图2为一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器在应用原理；

图3为一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器系统原理图；

图4为一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器的控制逻辑图。

具体实施方式

下面结合实施例具体说明。 

 如图2，发动机连接发电机，发电机接控制器，控制器接步进电机，步进电机控制油门，通过油门的调节控制发动机的转速，控制器控制发动机点火装置。发动机，发电机，控制器，步进电机，油门和发动机点火装置形成一个闭环反馈系统。发电机和控制器实现双向连接，控制器采集发电机的信号，并根据控制器的预设逻辑控制发电机，通过步进电机控制油门控制发动机的转速。 

 如图3，发电机包括励磁线圈11，发电机主绕组14，发电机副绕组15，发动机为发电机提供动力，带动转子励磁线圈11转动，发电机主绕组14和发电机副绕组15为发电机的定子，发电机主绕组14通过发电机输出电压检测单元2，所述发电机输出电流检测单元3和所述发电机输出频率检测单元4将电流信号，电压信号和频率信号传送给中央处理单元。 

整流滤波单元8将发电机副绕组15送来的50-180V电压整流后送给励磁控制单元10和电源电路单元9，电源电路单元9将50-180V电压的电流转化为12V和5V电压的电流，12V送给步进电机驱动单元13作为电源，5V电流送给中央处理单元1作为电源。 

励磁控制单元10将整流滤波单元8整流的电流送给励磁线圈11，励磁控制单元10能接收中央处理单元1的信号，当励磁保护状态时断开励磁线圈11的供应电流。励磁电流检测单元5检测励磁控制单元10的电流，将检测信号送给中央处理单元1决策。 

 自动怠速选择开关6为手动选择开关，当状态为“1”时，将信号送给中央处理单元1，控制步进电机，步进电机控制油门，发动机进入怠速状态。当中央处理单元1进入熄火状态时，送信号给发动机熄火电路7，发动机熄火电路7将发动机点火器接地，熄灭发动机。 

 如图4，发动机开始启动时，油门停留在起始的油门最大位置，发动机开始转动，励磁电流控制开始，通过检测发电机输出频率，控制步进电机工作方式。 

通过发电机电流和电压检测，将检测信号送入MCU单元计算发电机的输出电压，MCU根据输出电压计算出发电机需要的励磁电流，通过“励磁调节输出电路”调节励磁电流输出，从而达到稳定发电机输出的目的。 

发动机转速调节通过发电机输出频率检测单元，将检测信号送入MCU，输出频率与发动机转速成正比；测量转速和设定转速存在一个偏差值，此偏差值再通过PID方法计算，得到是否增加发动机供油量，通过“步进电机驱动电路”驱动步进电机转动，调节节气门开度，控制发动机进油量，从而达到稳定发动机转速的目的，此时发电机输出电频率也是稳定的。 

当怠速运行选择开关置于怠速位置时，如果检测到发电机输出电流小于100mA, 并且通过程序设定持续时间1分钟后，把发动机转速稳定在怠速状态，达到节油和减少空载时发动机噪声的目的。大于100mA，发动机恢复到正常转速。 

电动机类感性负载启动性能提升，当节气门开度已经达到最大，而发动机转速仍然小于设定转速，通过调节发电机的输出电压稳定发动机转速，从而达到提升发电机启动感性负载能力的目的。 

超速保护功能当发电机转速超过发动机安全转速后，通过控制发电机点火器的熄火降低发动机转速，转速恢复正常后，点火器恢复点火，从而达到超速保护的目的。 

过压保护功能当发电机输出电压超过额定电压的10%，延时5秒控制发动机熄火或超过额定电压的15%立即控制发动机熄火，从而达到过压保护的目的。 

超励磁保护通过励磁电流检测电路检测励磁电流大小，当励磁电流远超正常值时，关断励磁电流，延时5秒后，恢复励磁，从而达到保护调压器和电机的目的。 

过流保护当发电机输出电流超过设定值时，通过降低发电机输出电压降低输出电流，如果输出电压低于额定电压的10%，发电机输出电流任然超过额定值，且时间超过5分钟，让发动机熄火停机，实现过流保护的目的。 

Claims (3)

1.一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器，包括中央处理单元（1），发电机输出电压检测单元（2），发电机输出电流检测单元（3），发电机输出频率检测单元（4），整流滤波单元（8），其特征在于：所述一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器还包括励磁电流检测单元（5），自动怠速选择开关（6），发动机熄火电路（7），电源电路单元（9），励磁控制单元（10），步进电机驱动单元（13）；

    所述整流滤波单元（8）的输入端连接发电机副绕组（15），输出端一端连接电源电路单元（9），另一端连接励磁控制单元（10）；

    所述电源电路单元（9）输入端连接整流滤波单元（8），输出端一端连接步进电机驱动单元（13），另一端连接中央处理单元（1）；

    所述励磁控制单元（10）输入端一端连接整流滤波单元（8），另一端连接中央处理单元（1），励磁控制单元（10）输出端一端连接励磁电流检测单元（5），另一端连接励磁线圈（11）；

    所述励磁电流检测单元（5）输入端连接励磁控制单元（10），输出端连接中央处理单元（1）；

    所述自动怠速选择开关（6）输出端连接中央处理单元（1）；

    所述发动机熄火电路（7）输入端连接中央处理单元（1），输出端连接发动机点火器。

2.根据权利要求1所述的一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器，其特征在于：所述发电机输出电压检测单元（2），所述发电机输出电流检测单元（3）和所述发电机输出频率检测单元（4）的输入端连接发电机主绕组（14），输出端分别连接中央处理单元（1）。

3.根据权利要求1所述的一种带步进电机控制发电机转速的自动调压控制器，其特征在于：所述步进电机驱动单元（13）输入端分别与中央处理单元（1）和电源电路单元（9）连接，输出端与步进电机（12）连接。