云南发电机

TAG

设为首页

加入收藏

当前位置:主页 > 云南发电机品牌 > 便携式汽油发电机逆变电源的研制

便携式汽油发电机逆变电源的研制

发布时间:2020-06-17 17:46 类别:云南发电机品牌

  中小型汽油发电机作为移动式的自力电源,在需要备用电源和流动性功课的场合具有怪异的长处。然则中频发电机输出的是频率和电压都与市电分歧的三订交流电,电压和频率的值对照高,不相符大多数设备的用电要求。跟着逆变电源的数字化和智能化的成长,以中小型汽油发电机为根蒂设计的逆变电源正逐渐在市场上走俏。但今朝的产物大多只有一种满载工作模式,无论空载或负载的巨细,汽油机都工作在全速状况,输出损耗较大,不易调养。首要原因是汽油发电机的工作过程复杂,正确的数学模型在运行中难以获得。本设计在采用传统的PID算法根基上,将恍惚节制算法应用到系统的掌握中去。汽油发电机的油门开度采用步进电念头进行掌握,在空载时,发电机工作在怠速状况;在负载时,发电机的转速随负载的波动而实时转变。整个系统针对汽油发电机逆变电源复杂的工作情况,对硬件和软件两方面都接纳了有效的办法,提高了电源的掌握特征、靠得住性和抗干扰能力,包管了系统的不乱性和优秀的动态机能。


节制系统硬件方案和工作道理


2.1 降压环节


  降压环节的首要义务就是将整流后的500~800V的高压降为350V,并能对输出进行过压和过流珍爱。电路采用BUCK降压体例,实验证实,在开关频率、直流LC滤波参数和PWM电路设计合理的前提下,电路能很好地知足要求。整个节制电路以SG3525为焦点,为了包管系统的靠得住运行,选择了光耦HCPL3120作为IGBT的驱动模块。它的最大输出电流为2A,最大互换速度为500ns,能较好地知足器件的开关频率以及掌握电路与驱动电路的隔离要求。系统故障回护功能则采用主控单片机对SG3535脉冲封闭端的掌握来协调完成。

  SG3525是采用电压模式掌握的集成PWM掌握器,内部布局首要由基准电压源、振荡器、误差放大器、PWM对照器及锁存器、分相器、欠压锁定、电子调速器、软启动及关断电路等构成。掌握器输出脉冲频率的选择决议了输出直流电压的纹波和滤波器所需电感量的巨细,是整个降压环节设计的要害,它同时受器件极限开关频率的影响。综合各方面考虑选择f为40kHz,则

f=1/CT(0.7RT+3RD)

式中CT=10nF,RT=3.6kΨ,RD=0,此中CT为SG3525的5脚对地电容,RT为6脚对地电阻,RD为5脚和7脚之间串入的死区时间电阻。误差放大器按设计要求接成比例积分体式对反馈电压进行无静差调节,从系统降压要求能够看出,输出脉宽占空比应在0.4~0.7之间,所以应将SG3525设计为输出脉冲占空比为0%~90%的形式。具体毗连方式为11脚和14脚并联接地,13脚设为脉冲输出端。整个降压环节的节制和驱动电路如图2所示,1脚反馈电压是过程直流输出电压分压获得,脉冲封闭端来自立控单片机的RD0引脚。为了包管IGBT的靠得住关断,驱动电路还设计了反向负偏置电路,整个降压方案简洁天真,不变性较好。

降压环节控制电路图



2.2 逆变环节


  逆变环节的首要义务就是将降压电路输出的直流电压经由逆变节制器和LC滤波输出不乱的220V /50Hz的正弦波。哄骗PIC单片机速度快,片内资源丰硕的特点设计了专用SPWM节制器。它采用单极性调制体例。常用的双极性调制手艺因为主逆变电路中统一桥臂的开关器件处于互补导通状况,所以易发生纵贯现象,平日的做法是设置死区,而这会导致谐波成增加,基波幅值减小,载波频率的提高受到限制。同双极调制手艺比拟,单极调制因为统一桥臂的两个开关管一个是频频通断的,另一个是始终截止的,处于非互补通断状况,只需在正弦波节制过零点设置死区时间,纵贯可能性降低,但它需要几路互相自力的驱动电源。凭据本系统特点,辅助电源的设计或许很好地解决这个问题,所以在提高输出波形质量的前提下采用了单极性调制体式。

  整个SPWM掌握器以PIC16F873为中心,行使单片机内部CCP模块的PWM工作模式直接从RC1、RC2引脚输出2路SPWM旌旗,经由非门逻辑电路74HC00的变换,为驱动电路供给了4路对应的SPWM脉冲。因为采用的是全数字的SPWM灯号,电路的抗干扰能力显着优于采用分立元件和集成运放组成的模拟电路,相对平常与8位或16位单片机配套使用的专用SPWM灯号发生器,它的性价较量高,并且经由单片机内部法式的设计,能够天真地知足系统的要求,对于开关频率低于40kHz的电路是较好的选择。

  驱动模块选用光耦TLP250。它价钱低,功能与HCPL3120雷同,但开关频率较低,不适用于频率较高的场合。凭据系统逆变和LC滤除高次谐波的要求,逆变桥的开关频率取20kHz,是以TLP250能较好地知足要求。

逆变环节控制电路图

  整个逆变环节的掌握电路如图3所示,输出平均电压经由电压互感器和单片机内部的高精度10位A/D进行测量。同时,为了防止输出电流过高而损害电源,设计了过流回护电路,它行使串在主电路中的0.5Ψ/5W的电阻检测电流旌旗,如许就在电阻上获得一个对地电压值,经由由LM393设计的滞环电压计较器封闭输出脉冲,既防止了高频旌旗的干扰,又达到了靠得住护卫的目的。为了包管系统的靠得住关断,驱动电路也设计了反向负偏置电路,它的设计方式与逆变环节的驱动电路设计雷同,是以在图3中没有列出,PWM1~PWM4离别接对应开关器件的驱动电路。



2.3 其他环节


  系统除了降压和逆变环节以外,还包孕,
噪音源识别、油门掌握、辅助电源以及显示和键盘等电路的设计。发电机的油门掌握首要是过程主控单片机对步进电机的掌握来实现的,这里所用的步进电机是两相夹杂式步进电机,也是目前步进电机中应用最为普遍的一种,步进角普通为1.8°。电机驱动电路选用高压、大电流双全桥式驱动器L298,它是专为接管尺度TTL逻辑电平宁驱动电感负载而设计的,电路所需的相序旌旗由主控单片机供给,两者互相合营能实现对发电机油门快速不变的调节。

  逆变电源的人机接口电路首要包孕系统的工作及故障显示、油箱的低限报警、满载和节油、工作格局的切换以及系统的启停掌握等,它们大多是经由主控单片机的实现。别的,汽油发电机属于自力电源,节制系统的供电需行使发电机模块绕组发出的交流电变换而成。因为逆变电路需要几路互相自力的驱动电源,为了使电路简练,设计了有多路副输出的反激式开关电源给节制系统供电,较好地知足了整个电路的供电要求。



3 节制系统的软件设计


  掌握系统的软件设计首要包孕SPWM掌握器的法式设计和主控单片机的算法设计。SPWM掌握器的法式设计功能较为单一,或许先凭据逆变电路的调制比较量一个周期内所有脉冲的占空比,然后将这些数据制成SPWM掌握查询表存入系统的法式存储器中,单片机在执行义务时只需按顺序挪用查询表就能实现对逆变桥的掌握功能。凭据SPWM调制体式的特点,只需较量1/4周期的数据,然后按照对称功能编写法式对数据进行轮回挪用,既削减了较量量,又节流了单片机的法式存储空间。同时,节制器还能凭据输出电压平均值的巨细对输出电路进行电压护卫。实践证实,经由软件上的天真设计能够将单片机PIC16F873开发成高机能的专用SPWM节制器。



  主控单片机的法式设计首要包罗油门恍惚掌握法式、系统故障时的间断珍爱法式以及按键和显示处理法式。此中,油门的恍惚掌握法式设计是整个系统的难点和焦点,若是掌握量计较错误适非但不克达到节能降耗的目的,还将造成系统的振荡和输出电压不不乱。凭据本设计的特点采用二维恍惚掌握器,为了易于测量和节制,节制器的输入变量直接选用降压环节输出电压的误差E和误差的转变率EC,掌握器的输出变量为汽油机的油门开度即步进电机的步提高数。过程选择输入和输出变量的论域,创立变量的说话描述和赋值表,设计恍惚掌握划定,确立恍惚化息争恍惚化方式等步调,最后生成恍惚节制查询表,然后经由编程将恍惚掌握查询表储存到PIC16F877中。在实时掌握中,计较机凭据采样的量求得误差和误差的转变率,并对其量化,经由查表争论获得掌握量巨细。整个法式采用C说话编程,其法式流程如图5所示,间断回护法式如图4所示。因为降压环节和柴油发电机油门都属于惯性环节,电压和转速的调节需要必然的时间,所以在主法式中到场了延时处理。

中断保护程序图

 

转载请保留出处 - 便携式汽油发电机逆变电源的研制http://www.yitdl.com/Article/bxsqyfdjnbdydyz_1.html

便携式汽油发电机逆变电源的研制