專利名稱：數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)碼發(fā)電機組，尤其涉及一種用于控制發(fā)電機輸出成為正 弦波電壓并根據(jù)輸出功率的不同調(diào)節(jié)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速(節(jié)能)的數(shù)碼發(fā)電機組的 節(jié)能逆變控制器，屬于逆變、控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
移動型電源裝置，比如發(fā)動機驅(qū)動的交流發(fā)電機，為了穩(wěn)定其輸出電
壓和頻率，采用AVR穩(wěn)定電壓，使用機械調(diào)速來穩(wěn)定頻率，此種發(fā)電機波 形差、電壓頻率不穩(wěn)定，即使在空載時轉(zhuǎn)速和滿載時一樣，浪費能源。近 年來隨著電子技術(shù)的發(fā)展，使用逆變器裝置的越來越多，這種形式的交流 發(fā)電機組為了保持輸出電壓穩(wěn)定， 一般采用反饋對輸出電壓進(jìn)行控制，為 了更進(jìn)一步獲得接近正弦波僅僅采用輸出電壓的反饋是不夠的，最好是對 輸出波形進(jìn)行反饋控制，而輸出波形的反饋控制裝置的控制電路大多由模 擬電路控制，其控制電路復(fù)雜、調(diào)試麻煩，并且存在溫度漂移。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)存在的缺點，提供一種逆變器硬件 電路簡單、調(diào)試方便、避免溫度漂移的數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器。
本發(fā)明數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器的技術(shù)方案是其特征在于包 括主電路和控制電路，主電路包括三相整流電路、開關(guān)電路和輸出濾波電
路，三相整流電路具有三相半控橋MFS，三相半控橋MFS工作電源由副
繞組經(jīng)l: 1變壓器隔離后整流穩(wěn)壓提供，開關(guān)電路具有四個絕緣柵雙極型
晶體管IGBT;控制電路包括半控橋?qū)ń强刂齐娐?、高?6位微控制器 MCU、輸出電壓檢測電路、輸出電流檢測電路、轉(zhuǎn)速檢測電路、步進(jìn)電機 驅(qū)動電路和絕緣柵雙極型晶體管IGBT的驅(qū)動電路；半控橋?qū)ń强刂齐?路與三相半控橋MFS控制端連接，輸出電壓檢測電路、輸出電流檢測電路、 轉(zhuǎn)速檢測電路和步進(jìn)電機驅(qū)動電路分別與高速16位微控制器MCU的輸入 端連接，絕緣柵雙極型晶體管IGBT的驅(qū)動電路與高速16位微控制器MCU 輸出端連接，絕緣柵雙極型晶體管IGBT的驅(qū)動電路與絕緣柵雙極型晶體 管IGBT連接，控制電路電源由副繞組電壓交流電源輸入經(jīng)整流穩(wěn)壓提供。 本發(fā)明數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器，采用高速16位微控制器 MCU，該控制器內(nèi)部集成DSP處理核，核心運算使用DSP核數(shù)字化處理， 普通I/O操作、簡單運算使用微處理器處理，其負(fù)載響應(yīng)速度快，響應(yīng)達(dá)
3
到毫秒級，頻率穩(wěn)定度士0.3Hz，電壓穩(wěn)定度±3%;高速絕緣柵雙極型晶 體管IGBT全電壓SVPWM調(diào)制，電壓利用率高，開關(guān)噪音低，開關(guān)損耗 小；高速16位微控制器MCU根據(jù)負(fù)載的大小調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機 運行在最大功率比上，達(dá)到節(jié)能的效果，彌補了已有逆變器硬件電路復(fù)雜、 調(diào)試?yán)щy、存在溫度漂移的不足。其半控橋?qū)ń强刂齐娐窓z測直流電壓 與設(shè)定值進(jìn)行比較來控制半控橋的導(dǎo)通角，進(jìn)而穩(wěn)定直流電壓；輸出電流 檢測電路將輸出電流信號反饋給高速16位微控制器MCU用于過電流保 護，輸出電壓檢測電路將逆變器輸出電壓信號反饋給高速16位微控制器， 轉(zhuǎn)速檢測電路用于檢測發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號，高速16位微處理器MCU將逆 變器輸出電壓信號和電流信號與給定電壓進(jìn)行高速運算，用空間矢量算法、 PID算法得到絕緣柵雙極型晶體管IGBT的開通關(guān)斷時間，采用鞍形波脈 寬調(diào)制控制方式SVPWM去控制逆變器的輸出電壓。
圖1是本發(fā)明數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器的結(jié)構(gòu)電路圖2是檢測輸出電壓的電路圖3是檢測輸出電流的電路圖4是檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速的電路圖5是絕緣柵雙極型晶體管IGBT的驅(qū)動電路圖。
具體實施例方式
本發(fā)明公開了一種數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器，如圖1所示，其 主要的技術(shù)特征在于包括主電路和控制電路，主電路包括三相整流電路11 、 開關(guān)電路12和輸出濾波電路13，三相整流電路11具有半控橋MFS，三相 半控橋MFS工作電源由副繞組經(jīng)1: 1變壓器隔離后整流穩(wěn)壓提供，開關(guān) 電路12包括四個絕緣柵雙極型晶體管IGBT;控制電路包括半控橋MFS 導(dǎo)通角控制電路21、高速16位微處理器MCU、檢測逆變器輸出電壓的輸 出檢測電路23、檢測逆變器輸出電流的輸出電流檢測電路24、轉(zhuǎn)速檢測電 路25、步進(jìn)電機驅(qū)動電路26和絕緣柵雙極型晶體管IGBT的驅(qū)動電路27， 半控橋?qū)ń强刂齐娐?1與半控橋MFS的控制端連接，輸出電壓檢測電 路23如圖2所示，負(fù)電源接電阻R300、 R301并聯(lián)電阻R302，另一負(fù)電 源接電阻R313、 R314并聯(lián)電阻R315，經(jīng)瓷片電容C302退耦，去除雜波 高頻成份后， 一路經(jīng)電阻R303并聯(lián)R304接運算放大器U300B的同相高 阻抗輸入端，另一路經(jīng)電阻R316、 R317接運算放大器U300B的輸出端， 運算放大器U300B的反相高阻抗輸入端與輸出端之間接瓷片電容C303;
輸出電流檢測電路24如圖3所示，由電流互感器TF500，電阻R501、R502、 R503、 R504、 R505、 R506，瓷片電容C500、 C501、 C502、 C505，鉭電容 C503、 C504， 二極管D500、 D501、 D502、 D503、 D504及運算放大器U500A 所組成；頻率撿測電路25如圖4所示，由二極管D505、D506、D507、D508， 瓷片電容C506、 C507、 C508、 C509、 C510、 C511、 C512，電阻R507、 R508、 R509、 R510、 R511、 R512、 R513、 R514、 R515，光藕U502及比 較器U501B所組成；步進(jìn)電機驅(qū)動電路26可由步進(jìn)電機驅(qū)動芯片IR2113 組成;絕緣柵雙極型晶體管IGBT的驅(qū)動電路27如圖5所示，由電阻R800、 R謝、R802、 R803、 R804、 R805、 R806、 R807、 R808、 R809、 R810、 R811、 R812、 R813、 R814、 R815、 R816、 R817， 二極管D800、 D801、 D802、 D803、 D804、 D805，瓷片電容C802、 C806、 C808、 C809，鉭電 容C801、 C805、 C807、 C810、 C812、 C813，電解電容C803、 C811及絕 緣柵雙極型晶體管IGBT的驅(qū)動IC U800、 U801組成；輸出電壓檢測電路 23、輸出電流檢測電路24和轉(zhuǎn)速檢測電路25分別與微控制器MCU的輸 入端連接，步進(jìn)電機驅(qū)動電路26的輸入端和絕緣柵雙極型晶體管IGBT的 驅(qū)動電路27輸入端與微控制器MCU輸出端連接，絕緣柵雙極型晶體管 IGBT的驅(qū)動電路27輸出端與絕緣柵雙極型晶體管IGBT連接，控制電路 的電源由副繞組提供交流低電壓輸入經(jīng)整流穩(wěn)壓提供。半控橋?qū)ń强刂?電路21檢測直流電壓與設(shè)定值進(jìn)行比較來控制半控橋MFS的導(dǎo)通角，進(jìn) 而穩(wěn)定直流電壓；輸出電流檢測電路24將輸出電流信號反饋給微控制器 MCU用于過流保護控制，輸出電壓檢測電路23將逆變器輸出電壓信號反 饋給微控制器MCU，微控制器MCU將逆變器輸出電壓信號給定值進(jìn)行高 速運算、用電壓空間矢量算法得到絕緣柵雙極型晶體管IGBT的開通關(guān)斷 時間，采用鞍形波脈沖寬調(diào)制控制方式SVPWM去控制逆變器的輸出電壓； 輸出電流檢測電路24和轉(zhuǎn)速檢測電路25將輸出電流值和發(fā)動機轉(zhuǎn)速值進(jìn) 行運算，運用PID算法使發(fā)動機根據(jù)輸出功率穩(wěn)定在相應(yīng)的轉(zhuǎn)速上工作， 達(dá)到節(jié)能的效果。在實際制造過程中，高速16位微控制器MCU可以選用 DSPIC30F2020或者帶有雙路PWM的單片機，DSPIC30F2020性價比高； 絕緣柵雙極型晶體管IGBT的驅(qū)動電路27可以選用FAN7382驅(qū)動器或者 TLP250驅(qū)動器或者IR2113驅(qū)動器，TLP250驅(qū)動器需要單獨電源，相比之 下，IR2113驅(qū)動器要穩(wěn)定些，因此最佳方案可用由兩個上下橋臂驅(qū)動的 IR2113驅(qū)動器。
權(quán)利要求
1、數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器，其特征在于包括主電路和控制電路，主電路包括三相整流電路(11)、開關(guān)電路(12)和輸出濾波電路(13)，三相整流電路(11)具有三相半控橋(MFS)，三相半控橋(MFS)工作電源由副繞組經(jīng)11變壓器隔離后整流穩(wěn)壓提供，開關(guān)電路(12)具有四個絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)；控制電路包括半控橋?qū)ń强刂齐娐?21)、高速16位微控制器(MCU)、輸出電壓檢測電路(23)、輸出電流檢測電路(24)、轉(zhuǎn)速檢測電路(25)、步進(jìn)電機驅(qū)動電路(26)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的驅(qū)動電路(27)；半控橋?qū)ń强刂齐娐?21)與三相半控橋(MFS)控制端連接，輸出電壓檢測電路(23)、輸出電流檢測電路(24)、轉(zhuǎn)速檢測電路(25)和步進(jìn)電機驅(qū)動電路(26)分別與高速16位微控制器(MCU)的輸入端連接，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的驅(qū)動電路(27)與高速16位微控制器(MCU)輸出端連接，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的驅(qū)動電路(27)與絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)連接，控制電路電源由副繞組電壓交流電源輸入經(jīng)整流穩(wěn)壓提供。
2、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器，其特征 在于所述的高速16位微控制器(MCU)是DSPIC30F2020或者帶有雙 路PWM的單片機。
3、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器，其特征 在于所述的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的驅(qū)動電路(27)是FAN7382 驅(qū)動器或者TLP250驅(qū)動器或者IR2113驅(qū)動器。
4、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器，其特征 在于所述的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的驅(qū)動電路(27)是由兩個 上下橋臂驅(qū)動的IR2113驅(qū)動器。
全文摘要
數(shù)碼發(fā)電機組的節(jié)能逆變控制器，其特征在于包括主電路和控制電路，主電路包括三相整流電路、開關(guān)電路和輸出濾波電路，三相整流電路具有由副繞組經(jīng)1∶1變壓器隔離后整流穩(wěn)壓提供電源的三相半控橋MFS，開關(guān)電路具有四個絕緣柵雙極型晶體管IGBT；半控橋?qū)ń强刂齐娐放c三相半控橋MFS控制端連接，控制電路中的輸出電壓檢測電路、輸出電流檢測電路、轉(zhuǎn)速檢測電路和步進(jìn)電機驅(qū)動電路分別與高速16位微控制器MCU的輸入端連接，絕緣柵雙極型晶體管IGBT的驅(qū)動電路與高速16位微控制器MCU輸出端連接，絕緣柵雙極型晶體管IGBT的驅(qū)動電路與絕緣柵雙極型晶體管IGBT連接，控制電路電源由副繞組電壓交流電源輸入經(jīng)整流穩(wěn)壓提供。
文檔編號H02P9/00GK101388636SQ20071007131
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者徐道聰, 陳吉明 申請人:陳吉明