一种可用于数码发电机组的变频器

摘要

本发明揭示了一种可用于数码发电机组的变频器，发电机的主绕组输出电流依次经过变频器的整流稳压电路和逆变电路至变频器输出端，变频器设有ECU控制电路，所述的ECU控制电路接收整流稳压电路、逆变电路之间和输出端的电流、电压检测信号，并根据此信号控制逆变电路。输出电压波形异变小、负载范围宽、控制精度高、内燃机响应快、可靠性和稳定性都有很大程度地保障，通过逆变输出回路的电压满足工业用电需求。

权利要求

1.一种可用于数码发电机组的变频器，发电机的主绕组输出电流依次经过变频器的整流稳压电路和逆变电路至变频器输出端，其特征在于：变频器设有ECU控制电路，所述的ECU控制电路接收整流稳压电路、逆变电路之间和输出端的电流、电压检测信号，并根据此信号控制逆变电路，所述的逆变电路包括功率开关管、功率器件保护电路和由4 个晶闸管构成的正反两组桥臂，其电路内部设有变频器智能模块IGBT，所述的逆变电路中设有存储器，所述的存储器中存放有一个正弦函数表和一个反余弦函数表，所述的ECU控制电路通过LIN通讯接收发电机和与发动机连接的发电动机的转速、输出电压信号，同时ECU控制电路外接有步进电机，所述的步进电机控制发动机的节气门开度。

2.根据权利要求1所述的可用于数码发电机组的变频器，其特征在于：所述的ECU控制电路中设有PIC30F2010单片机为逆变电路中IGBT提供六脉冲，同时为整机提供控制信号。

3.根据权利要求1所述的可用于数码发电机组的变频器，其特征在于：所述的变频器外壳为铝质板，所述的铝质板外表面设有冷却水道通孔。

说明书

一种可用于数码发电机组的变频器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种变频器，尤其涉及应用于数码发电机组中的变频器。

背景技术

[0002] 目前国内关于小功率和发电机组用变频器技术的开发和认知都处在起步阶段。大型的工频发电机组体积的缩小与重量的降低已经不是不可能的，受自身的特点和生产技术的制约，即使是小功率的工频发电机组重量一般在25kg以上，显然机组的重量仍然显得较重。而数码发电机组主要是采用高速的内燃机和中频永磁发电机达到了小型化的目的，这也必将导致发电机的输出频率不是工频，而通用设备大都是以工频交流电作为输入电源，所以有必要研制一种高效装置来实现交交变频的功能。目前的市场上出现的性能差、功能单一、控制精度不高的变频器已经不能适应高端的数码发电机组的需要。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是实现一种运用于数码或者其他便携式发电机组上变频器，其除了实现发电、整流、变频等基本功能外，还能实现和其它控制器通讯的功能，满足工业用电的需求。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种可用于数码发电机组的变频器，发电机的主绕组输出电流依次经过变频器的整流稳压电路和逆变电路至变频器输出端，变频器设有ECU控制电路，所述的ECU控制电路接收整流稳压电路、逆变电路之间和输出端的电流、电压检测信号，并根据此信号控制逆变电路。

[0005] 所述的逆变电路包括功率开关管、功率器件保护电路和由4个IGBT管构成的正反两组桥臂，其电路内部设有变频器智能模块IGBT。

[0006] 所述的逆变电路中设有存储器，所述的存储器中存放有一个正弦函数表和一个反余弦函数表。

[0007] 所述的ECU控制电路中设有PIC30F2010单片机为逆变电路中IGBT提供六脉冲，同时为整机提供控制信号。

[0008] 所述的ECU控制电路通过LIN通讯接收发电机和与发动机连接的发电动机的转速、输出电压信号，同时ECU控制电路外接有步进电机，所述的步进电机控制发动机的节气门开度。

[0009] 本发明的优点在于输出电压波形异变小、负载范围宽、控制精度高、内燃机响应快、可靠性和稳定性都有很大程度地保障，通过逆变输出回路的电压满足工业用电需求。

附图说明

[0010] 下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

[0011] 附图1为变频器系统结构框图；

[0012] 附图2为变频器程序流程图；

[0013] 附图3为变频器智能模块电路连接原理图；

[0014] 附图4为PIC30F2010单片机电路示意图；

具体实施方式

[0015] 参见图1可知，本发明变频器可应用于便携式数码发电机组或者其他变频电路中，变频器的输入端连接发电机输出端，变频器的输出端接负载，发电机的机械能来源一般为发动机，其主绕组输出电流依次经过变频器的整流稳压电路和逆变电路至变频器输出端，将中频电源变换为工频电源，输出的电压为单相220V，50HZ，频率在一定范围内可调，可以通过模拟电压输入指令调节其输出频率。

[0016] 所述的逆变电路包括功率开关管、功率器件保护电路和由4个晶闸管构成的正反两组桥臂，其电路内部设有变频器智能模块IGBT。为了使平均输出电压是正弦波，必须对IGBT的控制角琢进行调制，由于交交变频电路是作为工频电源使用，输出频率较低，因此选用余弦交点法。余弦交点法对晶闸管触发脉冲的控制是按照下面的原则进行的，即使得变频电路输出电压的瞬时值最接近于理论正弦电压的瞬时值。把所要求的输出频率和相应幅值的给定波形和电源同频率的余弦同步波相比较，两者的交点就是余弦交点法交交变频电路的触发时刻。只要在存储器中存放一个正弦函数表和一个反余弦函数表，根据需要的输出频率和电压调制系数，实时进行查表，查出相应的琢值(延时常数)，送给脉冲形成电路去触发相应的晶闸管。

[0017] 晶闸管的额定电压应该选择为450V，额定通态电流选为15A。晶闸管器件的电压和电流过载能力极差，尤其是耐压能力，瞬时的过压就会造成器件永久性的损坏，为了使器件能长期可靠地运行，必须针对过压和过电流发生的原因采取保护措施。

[0018] 发电机输出R、S、T三相交流电，经过三相整流桥整流后的六脉冲300HZ的脉动直流电压，先经过充电电阻对充电电容充电，等电容冲到一定幅值时，PIC单片机输出一个继电器闭合指令，继电器闭合，电阻短接后变频器进入待机状态。

[0019] 该款变频器智能模块，其内部采用采用第五代IGBT工艺，内置优化后的栅级驱动和保护电路，以不可思议的超小型体积，输出功率强劲的三相波形。该功率模块内部有完整的功率输出电路，直接连接负载，内部有欠压保护和IGBT电压欠压保护。控制端口定义：

[0020] 1：VUFS(U组驱动电源地) 2：NC(不接)

[0021] 3：VUFB(U组驱动电源正极) 4：VP1(控制电源正极)

[0022] 5：NC(不接) 6：UP(U组信号输入)

[0023] 7：VVFS(V组驱动电源地) 8：NC(不接)

[0024] 9：VVFB(V组驱动电源正极) 10：VP1(控制电源正极)[0025] 11：NC(不接) 12：VP(V组信号输入)

[0026] 13：VWFS(W组驱动电源地) 14：NC(不接)

[0027] 15：VWFB(W组驱动电源正极) 16：Vp1(控制电源正极)[0028] 17：NC(不接) 18：Wp(W组信号输入)

[0029] 19：NC(不接) 20：VNO(不接)

[0030] 21：UN(U组下桥信号输入) 22：VN(V组下桥信号输入)[0031] 23：WN(W组下桥信号输入) 24：FO(故障输出)

[0032] 25：CFO(故障脉宽定时端子) 26：CIN(短路电压采样)[0033] 27：VNC(下桥控制电源地) 28：VN1(下桥控制电压正极)[0034] 29：NC(不接) 30：NC(不接)

[0035] 31：P(直流母线正极) 32：U(U组输出)

[0036] 33：V(V组输出) 34：W(W组输出)

[0037] 35：N(直流母线地)

[0038] 本发明是通过PIC30F为IGBT提供六脉冲，同时为整机提供控制信号。由于电机组的发动机频率特性较差，导致其组成的发电机组电气性能，尤其是频率特性难以满足要求，所以在控制电路中要采用电压闭环反馈，以此来保证输出电压的频率在发动机转速波动时依然保持较好的稳定性。控制电路包括同步信号产生电路、输出过零检测电路、过流保护电路、电压反馈电路和单片机控制系统。采用PIC30F2010单片机的控制系统主程序要完成的主要功能有：参数初始化、起始同步脉冲的捕捉、移相控制角琢的计算并把琢转化为定时时间、输出正反组的判断、触发脉冲的输出等。PIC30F1010单片机的软件编程采用主程序不断循环，在中断程序中完成各种控制。

[0039] 本发明的变频器设有ECU控制电路，它包含了变频器对输出的控制，通过对输出电流、电压、功率、转速的检测，整个闭环控制汽油发动机，使之在变频器可控的合理范围内，尤为重要的是，变频器内部设有自保护和自适应功能，不但能对自身性能提供强有力的保护，而且随着年月的增长、发动机性能的下降，变频器能自动更新记录数据，使得发动机工作在最佳工作点，始终保持最佳经济性能。

[0040] 其中ECU控制电路的接收整流稳压电路、逆变电路之间和输出端的电流、电压检测信号，并根据此信号控制逆变电路，并通过LIN通讯接收发电机和与发动机连接的发电动机的转速、输出电压信号，同时ECU控制电路外接有步进电机，所述的步进电机控制发动机的节气门开度，由此变频器可以通过控制节气门开度来调节汽油发动机的转速，从而实现变频器频率稳定在1％的偏差范围内，采用PID控制技术，精确控制整个动力闭环运行。

[0041] 同时变频器内部设有故障检测电路，故障检测电路对所检测电路状态的判断，是根据一个基准比较电压值来进行的。这一性能使得变频器能实现对发动机的控制保护功能。

[0042] 本发明中的变频器采用水冷方式，变频器外壳采用铝质板，通过在铝质板外表面加工冷却水道通孔，使循环水在水道内流通，实现变频器冷却的目的，并且变频器设有频率可调旋钮，通过调节可控开关，使输出频率为50HZ、60HZ或者其他频率(为出口预备)。