[发明专利]一种发电机组用调速逆变控制器

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发电机组控制领域，尤其涉及一种采用非正弦发电机的逆变式发电机组用调速逆变控制器。

背景技术

近年来，随着高频稀土永磁发电机在小型内燃发电机组领域的使用，使得逆变控制器与发电机组配套应用逐渐增加。现有逆变器多采用专用集成芯片或模拟电路来实现SPWM波形的合成，要么是输出电压波形的正弦度较差，电品质不高，要么是电压反馈回路精度不够，短路保护不够灵敏、抗干扰能力较差以及存在温漂等问题。大多发电机组用逆变器采用的技术路线是从传统逆变电源中所用技术改造而来，没有针对发电机组的具体特性进行专门设计，比如将负载大小与发动机转速相关联，设计出更具节能、低噪的产品等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发电机组用调速逆变控制器，能够将发电机发出的品质较低的非正弦交流电转换为高品质的正弦交流电。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明由发动机调速控制电路和发电机输出逆变控制电路两大部分，发动机调速控制电路包含转速信号检测和调速驱动两部分，分别与PICS18F系列微处理器相连接，发电机输出逆变控制电路包含直流母线恒压电路和SPWM逆变电路，直流母线恒压电路的输入端与发电机相连接，直流输出端与SPWM逆变电路的逆变主电路相连接，SPWM逆变电路与PICS18F系列微处理器的I/O相连，构成逆变器驱动的控制回路。

所述的转速信号检测包括全波整流滤波电路和整形比较放大电路，全波整流滤波电路与整形比较放大电路相连。

所述的调速驱动是步进电机驱动与机组油门控制相连接。

所述的直流母线恒压电路是三相全桥半控整流电路、直流母线储能电路、可控硅脉动驱动电路和直流电压反馈电路依次连接。

所述的SPWM逆变电路包括IGBT驱动电路和H桥IGBT逆变主电路相连，交流电压反馈环节与LC滤波吸收电路连接，H桥IGBT逆变主电路与LC滤波吸收电路连接。

本发明采用直流母线恒压电路、交流电压反馈精密整流差分电路以及可调死区的四路SPWM逆变电路，大幅提高了正弦交流电的输出品质；采用频率采样电路，结合内嵌于主控制器中的转速控制算法，可灵活实现发动机的恒速、变速和节能控制。本发明实现了发电机组的稳定和节能运转，发动机转速根据负载情况可在2000～7000rpm范围内变化；输出的AC230V 50HZ工频交流电的电压稳态调整率＜1％，电压稳定时间＜1s，频率稳态调整率＜0.1％，电压稳定时间＜0.1s。输出工频交流电品质达到GB/T2820规定的G3级要求。同时，具有超速、短路、过载和过热等保护功能。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明转速信号检测电路图；

图3是本发明步进电机驱动电路图；

图4是本发明三相全桥半控可控硅整流电路图；

图5是本发明逆变电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明采取的技术路线是与发电机组相匹配的专有调速逆变控制器。它具有发动机调速控制电路和发电机输出逆变控制电路两大部分。

在发动机调速控制电路中，转速信号通过检测发电机的辅助绕组频率获得，整形电路确保了频率采样的实时性和准确性，经过主控制器中的转速控制算法，再由驱动电路去控制连接在油路中的步进电机，从而实现发动机的恒速、变速和节能控制。

整形电路采用了全桥整流电路和比较整形电路，将发电机的辅助绕组波形整形为方波，再送入CPU的脉冲捕捉引脚，通过软件算法测得该波形的频率，从而计算出发动机此时的实际转速；发动机此工矿下的目标转速可结合负载反馈的大小计算得出；通过对转速进行PID运算，计算出步进电机的前进(提高转速)或后退(降低转速)指令，由驱动电路控制步进电机运动。

在发电机输出逆变控制电路中，发电机输出的中频交流电通过由恒压反馈调节环节和脉冲变压器触发环节控制的三相全桥半控可控硅整流电路整流为直流电，并经储能电容器进行平滑和滤波。该设计结合发电机组的转速变化范围广、电压输出波动大的特性，设计的高精度直流母线恒压电路，解决了逆变精度受负载工矿影响较大、储能电路受冲击时易于损坏的难题。

采用了三相全桥半控可控硅整流电路，使得直流母线电压可控；直流电压的反馈由分压电路、给定电路和比较电路组成，该电路决定了可控硅的开通关断时机；经与CPU发出的脉冲信号调制后，驱动脉变电路工作，从而控制可控硅的通断，实现了直流母线的恒压控制。