可并機的數(shù)碼發(fā)電機組控制器制造技術

本發(fā)明專利技術公開一種種可并機的數(shù)碼發(fā)電機組控制器，包括依次連接的整流單元、逆變單元、交流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制單元，所述整流單元三相半控橋式整流電路，由一個三相半波不控整流電路與一個三相半波可控整流電路串聯(lián)而成；所述逆變單元為IGBT功率管構(gòu)成的H橋逆變電路；所述交流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制單元采用鎖相環(huán)技術互相跟蹤相位，并通過控制汽油發(fā)動機節(jié)氣門進氣量，調(diào)節(jié)汽油機轉(zhuǎn)速，繼而調(diào)節(jié)發(fā)電的頻率和相位。本發(fā)明專利技術支持機組配置多種極數(shù)的發(fā)電機，支持不同功率汽油數(shù)碼發(fā)電機組間并聯(lián)，不同功率柴油數(shù)碼發(fā)電機組間并聯(lián)，以及汽油數(shù)碼發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組間并聯(lián)，并采用鎖相環(huán)技術互相跟蹤相位，輸出相位控制越精確，電能輸出品質(zhì)越高。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及數(shù)碼發(fā)電機組控制
，特別是涉及一種可并機的數(shù)碼發(fā)電機組控制器。
技術介紹
數(shù)碼發(fā)電機組是未來發(fā)電機行業(yè)發(fā)展的重要方向，目前單臺數(shù)碼發(fā)電機組已得到了廣泛的應用，與傳統(tǒng)發(fā)電機無法比擬的，其產(chǎn)生的原始交流電經(jīng)過“凈化”，電流經(jīng)過“交-直-交”二級轉(zhuǎn)換，使電壓輸出與發(fā)動機轉(zhuǎn)速無關，同時將電壓波形畸變降至最低限度，最終再次轉(zhuǎn)化成潔凈、平穩(wěn)的交流電輸出，電能質(zhì)量高。因此，足以運行一些對電壓波動非常敏感的電氣設備、儀器，如：電腦等。然而目前，數(shù)碼發(fā)電機組特別是不同動力源的數(shù)碼發(fā)電機組間并機運行的控制技術仍處于起步階段，缺少完整控制器設計方案。這嚴重限制了因應用功率不夠或其他因素，多臺數(shù)碼發(fā)電機組并機運行的使用情況，影響了用戶的使用體驗。
技術實現(xiàn)思路
專利技術目的：本專利技術的目的在于解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，提供一種可用于不同動力源的數(shù)碼發(fā)電機組并機的控制器。技術方案：本專利技術的一種可并機的數(shù)碼發(fā)電機組控制器，包括依次連接的整流單元、逆變單元、交流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制單元，所述整流單元三相半控橋式整流電路，由一個三相半波不控整流電路與一個三相半波可控整流電路串聯(lián)而成；所述逆變單元為IGBT功率管構(gòu)成的H橋逆變電路；所述交流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制單元采用鎖相環(huán)技術互相跟蹤相位，并通過控制汽油發(fā)動機節(jié)氣門進氣量，調(diào)節(jié)汽油機轉(zhuǎn)速，繼而調(diào)節(jié)發(fā)電的頻率和相位。有益效果：本專利技術支持機組配置多種極數(shù)的發(fā)電機，支持不同功率汽油數(shù)碼發(fā)電機組間并聯(lián)，不同功率柴油數(shù)碼發(fā)電機組間并聯(lián)，以及汽油數(shù)碼發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組間并聯(lián)。機組并聯(lián)后，可實現(xiàn)各機組輸出的相位同步和功率按比例均衡分配。控制器采用鎖相環(huán)技術互相跟蹤相位，輸出相位控制越精確，電能輸出品質(zhì)越高。本專利技術能夠支持多種永磁發(fā)電機，不同極數(shù)的發(fā)電機在產(chǎn)生的多種頻率和電壓的電能均可生成用戶指定的頻率、電壓電能。本專利技術采用鎖相環(huán)技術互相跟蹤相位，并通過控制汽油發(fā)動機節(jié)氣門進氣量，調(diào)節(jié)汽油機轉(zhuǎn)速，繼而調(diào)節(jié)發(fā)電的頻率和相位。本專利技術采用鎖相環(huán)技術互相跟蹤相位，并通過控制柴油發(fā)動機油泵噴油量，調(diào)節(jié)柴油機轉(zhuǎn)速，繼而調(diào)節(jié)發(fā)電的頻率和相位。附圖說明圖1為本專利技術結(jié)構(gòu)圖；圖2為本專利技術中三相半控整流橋；圖3為本專利技術中整流驅(qū)動電路；圖4為本專利技術中H橋逆變原理圖；圖5為本專利技術中H橋逆變驅(qū)動原理圖；圖6為本專利技術中用于汽油數(shù)碼發(fā)電機組原理圖；圖7為本專利技術中用于柴油數(shù)碼發(fā)電機組；圖8為本專利技術中廣義二階積分器；圖9為本專利技術中鎖相環(huán)同步相位原理圖；圖10為本專利技術中雙發(fā)電機并聯(lián)供電示意圖；圖11為本專利技術中下垂控制方程原理圖。具體實施方式下面對本專利技術技術方案進行詳細說明，但是本專利技術的保護范圍不局限于所述實施例。如圖1所示，本專利技術的一種可并機的數(shù)碼發(fā)電機組控制器，包括依次連接的整流單元、逆變單元、交流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制單元，所述整流單元三相半控橋式整流電路，由一個三相半波不控整流電路與一個三相半波可控整流電路串聯(lián)而成；所述逆變單元為IGBT功率管構(gòu)成的H橋逆變電路；所述交流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制單元采用鎖相環(huán)技術互相跟蹤相位，并通過控制汽油發(fā)動機節(jié)氣門進氣量，調(diào)節(jié)汽油機轉(zhuǎn)速，繼而調(diào)節(jié)發(fā)電的頻率和相位。以下分別做介紹：1、整流單元設計本控制器整流單元為三相半控橋式整流電路，由一個三相半波不控整流電路與一個三相半波可控整流電路串聯(lián)而成，因此該電路具有半控和不控兩種電路的特點。發(fā)電機在運行過程中，可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)速過高，導致輸出電壓過高的問題。晶閘管一般過流過壓能力較差，如果晶閘管上的正向電壓上升率過大，可能使晶閘管正向阻斷能力下降，嚴重時會引起誤導通。所以控制器中設計RC阻容吸收回路進行保護，具體如圖2所示。該回路利用電容兩端電壓不能突變的特點，來吸收回路的電壓，把它限制在允許的范圍內(nèi)。電容串接電阻的作用是限制晶閘管開通損耗與電流上升率。設計整流電路的關鍵是設計好晶閘管觸發(fā)電路，向晶閘管提供合適的觸發(fā)電流使其導通。本控制器在晶閘管驅(qū)動電路的設計上采用單片機控制光耦開關，然后驅(qū)動三極管去控制晶閘管的導通與關斷，具體如圖3所示。該方案因為加入了單片機實時采樣信號，并進行相應控制，可達到輸出電壓穩(wěn)定的效果。從晶閘管導通條件可知，可將三個晶閘管的門極用一路信號去控制。因為導通還需要陽極與陰極之間有正向電壓，因此用這一個高低電平的信號就能實現(xiàn)三個晶閘管的控制，不僅電路簡單，而且控制方便。該觸發(fā)電路的原理是當控制信號是高電平時，光耦關斷，三極管Q基極為高電平，三極管Q截止，此時晶閘管門極電位為隔離地，所以晶閘管截止。反之，當控制信號為低電平時，三極管Q導通，晶閘管門極相對于陰極為高電平，所以晶閘管導通。2、逆變單元設計本控制器的逆變單元為IGBT功率管構(gòu)成的H橋逆變電路，具體如圖4所示。項目采用如圖5所示的專用驅(qū)動芯片IR2113來驅(qū)動H橋。IR2113驅(qū)動芯片具有可調(diào)的錯誤清零時間、內(nèi)置高級輸入濾波器、軟關斷功能、欠壓保護功能、硬件過流保護，且能在功率管上下導通時自動加入死區(qū)，避免了同時導通而損壞元器件。為了要輸出AC正弦波，驅(qū)動信號需要經(jīng)過脈寬調(diào)制，即通常說的SPWM信號。從調(diào)制脈沖的極性來看，PWM可分為單極性和雙極性控制兩種模式。單極性調(diào)制方式兼顧到了四個IGBT功率管工作狀態(tài)的均衡，不僅能保證輸出較理想的正弦波，而且能從很大程度上減小開關損耗，增加IGBT使用壽命，提高電路的可靠性。雙極性調(diào)制方式則會產(chǎn)生了較大的開關損耗，降低IGBT使用壽命。輸出電壓波形上看，單極性調(diào)制通斷頻率是雙極性的兩倍，而電壓跳動則為雙極性的一半。若用傅里葉級數(shù)展開，可知單極性調(diào)制不包含偶次諧波；在頻率譜上看，最低次諧波是開關頻率的兩倍，這一特性使得它的諧波含量比雙極性要??；從控制器電路上來講，諧波頻率高，就可以使輸出濾波的電容、電感值降低，從而減小控制器體積與成本.所以本控制器選擇單極性控制方式產(chǎn)生SPWM。在常規(guī)單極性和雙極性模式下，脈沖頻率等于開關頻率。要想得到較好的電壓波形，就要提高PWM的開關頻率(便于細分SPWM電壓階梯)。但在大功率情況下，開關頻率不宜過高，因為開關頻率過高導致開關損耗增大，且開關管發(fā)熱嚴重，長時間工作會損壞器件，大容量器件高速通斷，會產(chǎn)生很高的電壓尖峰，可能造成開關管或其他器件擊穿，開關頻率過高出現(xiàn)擎住效應增大。單極性倍頻主要特點：脈沖頻率是開關頻率的2倍。整個系統(tǒng)更有優(yōu)勢，通過10KHz的倍頻與10KHz的單極性及10KHz的雙極性模式進行比較發(fā)現(xiàn)：極性模式的開關損耗小，正弦波精度高。單片機屬于8位機，由于使用10KHz可達到20KHz的效果，所以其PWM中斷的頻率降低了，也就是說中斷的時間延長了，這就為更好的電流實時性提供了保障。單極性倍頻調(diào)制方式在不提高脈沖頻率的前提下，提高了SPWM諧波分量頻率，便于濾波，LC濾波可做的更小，同時電壓波形諧波小，對稱性好。3、交流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制單元設計針對汽油數(shù)碼發(fā)電機組流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制，控制器采用鎖相環(huán)技術互相跟蹤相位，并通過控制汽油發(fā)動機節(jié)氣門進氣量，調(diào)節(jié)汽油機轉(zhuǎn)速，繼而調(diào)節(jié)發(fā)電的頻率和相位，如圖6所示。針對數(shù)碼發(fā)電機組流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制，控制器采用鎖相環(huán)技術互相跟蹤相位，并通過控制柴油發(fā)動機油泵本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種可并機的數(shù)碼發(fā)電機組控制器，其特征在于：包括依次連接的整流單元、逆變單元、交流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制單元，所述整流單元三相半控橋式整流電路，由一個三相半波不控整流電路與一個三相半波可控整流電路串聯(lián)而成；所述逆變單元為IGBT功率管構(gòu)成的H橋逆變電路；所述交流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制單元采用鎖相環(huán)技術互相跟蹤相位，并通過控制汽油發(fā)動機節(jié)氣門進氣量，調(diào)節(jié)汽油機轉(zhuǎn)速，繼而調(diào)節(jié)發(fā)電的頻率和相位。

【技術特征摘要】
1.一種可并機的數(shù)碼發(fā)電機組控制器，其特征在于：包括依次連接的整流單元、逆變單元、交流并聯(lián)的相位同步與功率均衡控制單元，所述整流單元三相半控橋式整流電路，由一個三相半波不控整流電路與一個三相半波可控整流電...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：趙玉鑫，
申請(專利權(quán))人：揚州市英斯特機電科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32