專利名稱：一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及直流調(diào)速，具體涉及油機(jī)發(fā)電最大功率跟蹤控制。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的通信基站一般采用汽油發(fā)電機(jī)或柴油發(fā)電機(jī)作為通信系統(tǒng)的后備交流電源，當(dāng)油機(jī)啟動后，無論負(fù)載功率大小，油機(jī)始終維持相對固定的轉(zhuǎn)速，以保持相對穩(wěn)定的輸出功率。然而負(fù)載的功率是變化的，特別是給通信后備電池充電時(shí)，初始的充電電流很大，因此負(fù)載的功率也很大，當(dāng)接近充滿時(shí)，電流逐漸減小，負(fù)載功率也越來越小，因此，當(dāng)負(fù)載功率較小時(shí)，油機(jī)始終保持較大的輸出功率，顯然會造成巨大浪費(fèi)和污染。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是油機(jī)最大輸出功率跟蹤多級控制裝置，該裝置適通過檢測負(fù)載功率的大小，實(shí)時(shí)調(diào)整油機(jī)的轉(zhuǎn)速，使油機(jī)始終保持較高的轉(zhuǎn)換效率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。本實(shí)用新型解決上述問題的技術(shù)方案如下一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置，該裝置以單片機(jī)控制器為核心， 配以油機(jī)輸出功率檢測電路和油機(jī)調(diào)速電路構(gòu)成，其特征在于，所述的單片機(jī)控制器為單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成的最小系統(tǒng)；所述的油機(jī)輸出功率檢測電路由電壓采樣電路和電流采樣電路組成；所述的油機(jī)調(diào)速電路為電阻分壓調(diào)速電路；所述的電壓采樣電路和電流采樣電路的輸出端分別與所述單片機(jī)的一 I/O 口連接，所述的油機(jī)調(diào)速電路的信號輸入端與所述單片機(jī)的驅(qū)動信號輸出I/O 口連接，由所述單片機(jī)先將電流和電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后計(jì)算出所述油機(jī)的輸出功率，再根據(jù)油機(jī)的輸出功率正比例調(diào)節(jié)所述電阻分壓調(diào)速電路的分壓比。本實(shí)用新型所述的控制裝置，當(dāng)油機(jī)開始工作時(shí)，單片機(jī)控制器即通過輸出電壓采樣電路和輸出電流采樣電路測量油機(jī)輸出的電壓和電流，若輸出的功率發(fā)生變化，單片機(jī)控制器則根據(jù)輸出功率的大小，通過控制信號輸出端打開電子開關(guān)，接通相應(yīng)的分壓調(diào)速電阻，調(diào)節(jié)EFC執(zhí)行器中驅(qū)動電機(jī)的工作電壓，從而控制EFC執(zhí)行器供油口的開度，調(diào)節(jié)柴油或汽油發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)最大輸出功率的跟蹤控制。本實(shí)用新型所述的控制裝置，所述的電阻分壓調(diào)速電路由上臂分壓電阻和下臂分壓電阻串聯(lián)組成，本方案可改變上臂分壓電阻阻值實(shí)現(xiàn)多級分壓調(diào)速，亦可改變下臂分壓電阻阻值實(shí)現(xiàn)多級分壓調(diào)速。若需改變上臂分壓電阻，則上臂分壓電阻由多只電阻并聯(lián)組成，所述并聯(lián)電阻中的每一電阻與下臂分壓電阻之間串聯(lián)一電子開關(guān)，該電子開關(guān)的控制端與所述單片機(jī)的一 I/O 口連接；若需改變下臂分壓電阻，則下臂分壓電阻由多只電阻并聯(lián)組成，所述并聯(lián)電阻中的每一電阻與上臂分壓電阻之間串聯(lián)一電子開關(guān)，該電子開關(guān)的控制端與所述單片機(jī)的一 I/O 口連接。本實(shí)用新型所述的控制裝置，利用單片機(jī)控制器通過油機(jī)輸出功率檢測電路實(shí)時(shí)檢測輸出功率大小，同時(shí)采用多個(gè)分壓臂實(shí)現(xiàn)多級分壓調(diào)速功能，實(shí)時(shí)地跟蹤和控制輸出功率，因此具有以下顯著效果1、負(fù)載電流較大時(shí)，因油機(jī)內(nèi)阻的存在導(dǎo)致輸出電壓變低， 若只檢測輸出電流會導(dǎo)致輸出功率檢測誤差過大，同時(shí)監(jiān)測輸出電壓和電流，則避免了這一情況；2、由于采用了多級分壓閉環(huán)調(diào)速方式，輸出功率有一定容限，既能夠在負(fù)載功率發(fā)生變化時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，又能夠在工作時(shí)，避免一部分負(fù)載突然接入或取下，負(fù)載功率發(fā)生突變引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，提高了裝置的靈敏度和可靠性。

圖1為本實(shí)用新型所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置中單片機(jī)檢測控制過程的程序流程圖；圖3為本實(shí)用新型所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置中輸出電壓采樣電路的電路原理圖；圖4為本實(shí)用新型所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置中輸出電流采樣電路的電路原理圖；圖5為本實(shí)用新型所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置中單片機(jī)控制器的電路原理圖；圖6為本實(shí)用新型所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置中油機(jī)調(diào)速電路的一個(gè)具體實(shí)施例的電路原理圖；圖7為本實(shí)用新型所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置中油機(jī)調(diào)速電路的另一個(gè)具體實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
例 1參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，本實(shí)施例為上臂分壓調(diào)速的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置。該裝置的單片機(jī)控制器由集成A/D轉(zhuǎn)換器的型號為Atmel公司生產(chǎn)的ATMEGA8單片機(jī)U3及其外圍電路電容C13、C14、C15，電阻R35，晶振Y1，按鍵開關(guān)Sl組成的單片機(jī)最小系統(tǒng)。該裝置的輸出電壓采樣電路由ON公司生產(chǎn)的雙集成運(yùn)算放大器LM358中的1個(gè)運(yùn)放UlA構(gòu)成的電壓跟隨器，電阻R2、R6、電容C2構(gòu)成的分壓濾波輸入電路，電阻R4、電容 C3構(gòu)成的Γ型半節(jié)RC濾波電路，以及二極管D1、D2構(gòu)成的輸出嵌位保護(hù)電路組成，所述的分壓濾波輸入電路并聯(lián)于油機(jī)Bl的輸出電壓兩端，分壓點(diǎn)與運(yùn)算放大器UlA的同相輸入端連接，運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)Γ型半節(jié)RC濾波電路、輸出嵌位保護(hù)電路連接至單片機(jī)MCU 的帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O 口 Vout。該裝置的輸出電流采樣電路由ON公司生產(chǎn)的雙集成運(yùn)算放大器LM358中的1個(gè)運(yùn)放 U2A，電阻 R18、R19、R20、R23、R24、R25、R26，電容 C6、C7、C1UC12 構(gòu)成的差分放大電路，電阻R21，電容C8、ClO構(gòu)成的Π型濾波電路，另一個(gè)運(yùn)放U2B構(gòu)成的電壓跟隨器，電阻R22、電容C9構(gòu)成的Γ型半節(jié)RC濾波電路，以及二極管D5、D6構(gòu)成的輸出嵌位保護(hù)電路組成，所述的差分放大電路的同相輸入端連接于檢流電阻RS與負(fù)載之間，輸出端經(jīng)Π型濾波電路連接至電壓跟隨器的同相輸入端，電壓跟隨器的輸出端的輸出端經(jīng)Γ型半節(jié)RC濾波電路、輸出嵌位保護(hù)電路連接至單片機(jī)MCU的帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O 口 lout。該裝置的油機(jī)調(diào)速電路的上分壓臂為3個(gè)繼電器驅(qū)動電路串聯(lián)3個(gè)阻值不同的分壓調(diào)速電阻R10、R11、R12后并聯(lián)，構(gòu)成7級分壓調(diào)速臂；下臂為并聯(lián)于油機(jī)電樞兩端的分壓電阻R13，其中電阻阻值大小依次為RlO > Rll > R12，所述的繼電器驅(qū)動電路由NPN型三極管構(gòu)成的共射極放大電路和繼電器組成，其中，三個(gè)繼電器驅(qū)動電路的NPN型三極管Q1、 Q2、Q3的基極分別經(jīng)電阻R1、R3、R5與單片機(jī)MCU的I/O 口 RelayU Relay2, Relay3連接， 三個(gè)繼電器ΚΙ、K2、K3的線包分別串聯(lián)于電源VDD和NPN型三極管Ql、Q2、Q3的集電極之間，三個(gè)繼電器ΚΙ、K2、K3的常開觸點(diǎn)串聯(lián)于油機(jī)調(diào)速電路的分壓點(diǎn)和分壓調(diào)速電阻R10、 R1UR12 間。參見圖2、圖6，當(dāng)油機(jī)啟動工作時(shí)，單片機(jī)U3即由Relayl 口輸出高電平，此時(shí)NPN 型三極管Ql導(dǎo)通，Ql的集電極電壓變低，繼電器Kl的線包帶電，常開觸點(diǎn)吸合，此時(shí)EFC 執(zhí)行器中驅(qū)動電機(jī)電樞兩端電壓為RlO與R13分壓后，R13兩端的電壓，由于RlO的阻值最大，因此R13兩端電壓此時(shí)為最低值，EFC執(zhí)行器供油口的開度最小，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速最慢，發(fā)電機(jī)輸出功率最低。輸出電壓采樣電路、輸出電流采樣電路時(shí)刻檢測輸出端的電壓和電流，單片機(jī)U3經(jīng)帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O 口 Vout、Iout將功率檢測電路輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，單片機(jī)U3將轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號相乘即得到此時(shí)的負(fù)載功率，油機(jī)輸出端電壓值Vo、 電流值Io分別為
Γ Rl + R6 、V0 =Vout I)
Kl
_ Vlout x{R26+R24)Vcc
R23x(R26 + R24 + R25) RIS + F23
i 19 + i 20 + i 23
χ 一L= 一 ‘……‘一。…… ^式I)中，V。ut、Vlout分別為輸出電壓采樣電路、輸出電流采樣電路的輸出電壓。當(dāng)有負(fù)載接入時(shí)，油機(jī)輸出端電壓值Vo和電流值Io減小，此時(shí)單片機(jī)根據(jù)此時(shí)的負(fù)載功率， 由Relay2或Relay3 口輸出高電平，使相應(yīng)的繼電器的常開觸點(diǎn)吸合，接入對應(yīng)的分壓調(diào)速電阻；當(dāng)有負(fù)載斷開時(shí)，油機(jī)輸出端電壓值Vo和電流值Io增大，此時(shí)單片機(jī)根據(jù)此時(shí)的負(fù)載功率，斷開相應(yīng)的繼電器閉合的常開觸點(diǎn)，去除對應(yīng)的分壓調(diào)速電阻。根據(jù)接入或去除的分壓調(diào)速電阻的數(shù)量和阻值大小，可實(shí)現(xiàn)7級調(diào)速，油機(jī)輸出的功率大小也有7級。例 2參見圖7，本實(shí)施例為下臂分壓調(diào)速的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置。該裝置的油機(jī)調(diào)速電路的上分壓臂為與油機(jī)電樞串聯(lián)的分壓電阻R14，下分壓臂為3個(gè)繼電器驅(qū)動電路串聯(lián)3個(gè)阻值不同的分壓調(diào)速電阻R15、R16、R17后并聯(lián)于油機(jī)電樞兩端，構(gòu)成7級分壓調(diào)速臂；其中電阻阻值大小依次為R15 > R16 > R17，所述的繼電器驅(qū)動電路由NPN型三極管構(gòu)成的共射極放大電路和繼電器組成，其中，三個(gè)繼電器驅(qū)動電路的NPN型三極管Ql、Q2、 Q3的基極分別經(jīng)電阻RU R3、R5與單片機(jī)MCU的I/O 口 RelayU Relay2、Relay3連接，三個(gè)繼電器K1、K2、K3的線包分別串聯(lián)于電源VDD和NPN型三極管Q1、Q2、Q3的集電極之間， 三個(gè)繼電器K1、K2、K3的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)于油機(jī)調(diào)速電路的分壓點(diǎn)和分壓調(diào)速電阻R10、R11、R12間。其他電路連接與例1相同。參見圖2、圖7，當(dāng)油機(jī)啟動工作時(shí)，單片機(jī)U3的Relayl、Relay2、Relay3 口均為低電平，此時(shí)NPN型三極管Q1、Q2、Q3截止，繼電器K1、K2、K3常閉觸點(diǎn)吸合，此時(shí)EFC執(zhí)行器中驅(qū)動電機(jī)電樞兩端電壓為并聯(lián)的電阻R15、R16、R17和R14分壓后，并聯(lián)的電阻R15、R16、 R17兩端的電壓，EFC執(zhí)行器中驅(qū)動電機(jī)電樞兩端電壓此時(shí)為最低值，EFC執(zhí)行器供油口的開度最小，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速最慢，輸出功率最低。輸出電壓采樣電路、輸出電流采樣電路時(shí)刻檢測輸出端的電壓和電流，單片機(jī)U3經(jīng)帶A/D轉(zhuǎn)換的I/O 口 Vout、Iout將功率檢測電路輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，單片機(jī)U3將轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號相乘即得到此時(shí)的負(fù)載功率，發(fā)電機(jī)輸出端電壓值Vo、電流值Io分別為
Γ T, R2 + R6 τ,、V0 = R2 Vout I)
—Vjnut x(i 26+i 24)V⑶
R23x(R26 + R24 + R25) RIS + R13
i 19 + i 20 + i 23
χ 一I0= 一 ....................^式I)中，V。ut、Vlwt分別為輸出電壓采樣電路、輸出電流采樣電路的輸出電壓。當(dāng)有負(fù)載接入時(shí)，油機(jī)輸出端電壓值Vo和電流值Io減小，此時(shí)單片機(jī)根據(jù)此時(shí)的負(fù)載功率， 由Relayl、Relay2、Relay3中的一個(gè)口或多個(gè)口輸出高電平，使相應(yīng)的繼電器的常閉觸點(diǎn)釋放，去除對應(yīng)的分壓調(diào)速電阻；當(dāng)有負(fù)載斷開時(shí)，油機(jī)輸出端電壓值Vo和電流值Io增大， 此時(shí)單片機(jī)根據(jù)此時(shí)的負(fù)載功率，再次使相應(yīng)的繼電器常閉觸點(diǎn)吸合，接入對應(yīng)的分壓調(diào)速電阻。根據(jù)接入或去除的分壓調(diào)速電阻的數(shù)量和阻值大小，可實(shí)現(xiàn)7級調(diào)速，油機(jī)輸出的功率大小也可實(shí)現(xiàn)7級輸出。
權(quán)利要求1.一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置，該裝置以單片機(jī)控制器為核心，配以油機(jī)輸出功率檢測電路和油機(jī)調(diào)速電路構(gòu)成，其特征在于，所述的單片機(jī)控制器為單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成的最小系統(tǒng)；所述的油機(jī)輸出功率檢測電路由電壓采樣電路和電流采樣電路組成；所述的油機(jī)調(diào)速電路為電阻分壓調(diào)速電路； 所述的電壓采樣電路和電流采樣電路的輸出端分別與所述單片機(jī)的一 I/O 口連接，所述的油機(jī)調(diào)速電路的信號輸入端與所述單片機(jī)的驅(qū)動信號輸出I/O 口連接，由所述單片機(jī)先將電流和電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后計(jì)算出所述油機(jī)的輸出功率，再根據(jù)油機(jī)的輸出功率正比例調(diào)節(jié)所述電阻分壓調(diào)速電路的分壓比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置，其特征在于，所述電阻分壓調(diào)速電路由上臂分壓電阻和下臂分壓電阻串聯(lián)組成，其中，下臂分壓電阻由多只電阻并聯(lián)組成，所述并聯(lián)電阻中的每一電阻與下臂分壓電阻之間串聯(lián)一電子開關(guān)， 該電子開關(guān)的控制端與所述單片機(jī)的一 I/O 口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置，其特征在于，所述電阻分壓調(diào)速電路由上臂分壓電阻和下臂分壓電阻串聯(lián)組成，其中，所述上臂分壓電阻由多只電阻并聯(lián)組成，所述并聯(lián)電阻中的每一電阻與下臂分壓電阻之間串聯(lián)一電子開關(guān)，該電子開關(guān)的控制端與所述單片機(jī)的一 I/O 口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置，其特征在于，所述的電流采樣電路由與負(fù)載串聯(lián)的采樣電阻、差分放大電路、濾波電路、電壓跟隨器依次連接組成，采樣電阻將輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)差分放大電路放大后，再經(jīng)濾波輸出至電壓跟隨器，電壓跟隨器再將信號發(fā)送至單片機(jī)的一 I/O。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置，其特征在于，所述的電壓采樣電路由分壓電路、輸入濾波電路、電壓跟隨器，輸出濾波電路依次連接組成，油機(jī)的輸出電壓經(jīng)分壓、濾波后，輸入電壓跟隨器的輸入端，再由電壓跟隨器的輸出端輸出，經(jīng)輸出濾波后發(fā)送至單片機(jī)的一 I/O。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種通信領(lǐng)域中的油機(jī)最大功率跟蹤控制裝置，該裝置以單片機(jī)控制器為核心，配以油機(jī)輸出功率檢測電路和油機(jī)調(diào)速電路構(gòu)成，其特征在于，所述的單片機(jī)控制器為單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成的最小系統(tǒng)；所述的油機(jī)輸出功率檢測電路由電壓采樣電路和電流采樣電路組成；所述的油機(jī)調(diào)速電路為電阻分壓調(diào)速電路，其中，所述的電壓采樣電路和電流采樣電路的輸出端分別與所述單片機(jī)的一I/O口連接，所述的油機(jī)調(diào)速電路的信號輸入端與所述單片機(jī)的另一I/O口連接，由所述單片機(jī)先將電流和電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后計(jì)算出所述油機(jī)的輸出功率，再根據(jù)油機(jī)的輸出功率正比例調(diào)節(jié)所述電阻分壓調(diào)速電路的分壓比，從而實(shí)現(xiàn)最大功率的跟蹤控制。
文檔編號F02D29/06GK202300666SQ20112044506
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者伍開勇, 張明杰 申請人:廣州市乾威能源技術(shù)有限公司