[實用新型]一種發電機組用調速逆變控制裝置

無效

• 申請號: 200920033053.8
• 申請日: 2009-05-11
• 公開（公告）號: CN201490966U
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 曹世宏;劉劍飛;程志軍;沈承;張福才;黃光宏;汪禮順
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總后勤部建筑工程研究所
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

技術領域

本實用新型涉及內燃發電機組控制領域，尤其涉及一種采用非正弦發電機的逆變式發電機組用調速逆變控制裝置。

背景技術

近年來，隨著高頻稀土永磁發電機在小型內燃發電機組領域的使用，使得逆變控制器與發電機組配套應用逐漸增加。現有逆變器多采用專用集成芯片或模擬電路來實現SPWM波形的合成，要么是輸出電壓波形的正弦度較差，電品質不高，要么是電壓反饋回路精度不夠，短路保護不夠靈敏、抗干擾能力較差以及存在溫漂等問題。大多發電機組用逆變器采用的技術路線是從傳統逆變電源中所用技術改造而來，沒有針對發電機組的具體特性進行專門設計，比如將負載大小與發動機轉速相關聯，設計出更具節能、低噪的產品等。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種發電機組用調速逆變控制裝置，能夠將發電機發出的品質較低的非正弦交流電轉換為高品質的正弦交流電。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型由發動機調速控制電路和發電機輸出逆變控制電路兩大部分，發動機調速控制電路包含轉速信號檢測和調速驅動兩部分，分別與PICS18F系列微處理器相連接，發電機輸出逆變控制電路包含直流母線恒壓電路和SPWM逆變電路，直流母線恒壓電路的輸入端與發電機相連接，直流輸出端與SPWM逆變電路的逆變主電路相連接，SPWM逆變電路與PICS18F系列微處理器的I/O相連，構成逆變器驅動的控制回路。

所述的轉速信號檢測包括全波整流濾波電路和整形比較放大電路，全波整流濾波電路與整形比較放大電路相連。

所述的調速驅動是步進電機驅動與機組油門控制相連接。

所述的直流母線恒壓電路是三相全橋半控整流電路、直流母線儲能電路、可控硅脈動驅動電路和直流電壓反饋電路依次連接。

所述的SPWM逆變電路包括IGBT驅動電路和H橋IGBT逆變主電路相連，交流電壓反饋環節與LC濾波吸收電路連接，H橋IGBT逆變主電路與LC濾波吸收電路連接。

本實用新型采用直流母線恒壓電路、交流電壓反饋精密整流差分電路以及可調死區的四路SPWM逆變電路，大幅提高了正弦交流電的輸出品質；采用頻率采樣電路，結合內嵌于主控制器中的轉速控制算法，可靈活實現發動機的恒速、變速和節能控制。本實用新型實現了發電機組的穩定和節能運轉，發動機轉速根據負載情況可在2000～7000rpm范圍內變化；輸出的AC230V?50HZ工頻交流電的電壓穩態調整率＜1％，電壓穩定時間＜1s，頻率穩態調整率＜0.1％，電壓穩定時間＜0.1s。輸出工頻交流電品質達到GB/T2820規定的G3級要求。同時，具有超速、短路、過載和過熱等保護功能。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖；

圖2是本實用新型轉速信號檢測電路圖；

圖3是本實用新型步進電機驅動電路圖；

圖4是本實用新型三相全橋半控可控硅整流電路圖；

圖5是本實用新型逆變電路圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

本實用新型采取的技術路線是與發電機組相匹配的專有調速逆變控制器。它具有發動機調速控制電路和發電機輸出逆變控制電路兩大部分。

在發動機調速控制電路中，轉速信號通過檢測發電機的輔助繞組頻率獲得，整形電路確保了頻率采樣的實時性和準確性，經過主控制器中的轉速控制算法，再由驅動電路去控制連接在油路中的步進電機，從而實現發動機的恒速、變速和節能控制。

整形電路采用了全橋整流電路和比較整形電路，將發電機的輔助繞組波形整形為方波，再送入CPU的脈沖捕捉引腳，通過軟件算法測得該波形的頻率，從而計算出發動機此時的實際轉速；發動機此工礦下的目標轉速可結合負載反饋的大小計算得出；通過對轉速進行PID運算，計算出步進電機的前進(提高轉速)或后退(降低轉速)指令，由驅動電路控制步進電機運動。

在發電機輸出逆變控制電路中，發電機輸出的中頻交流電通過由恒壓反饋調節環節和脈沖變壓器觸發環節控制的三相全橋半控可控硅整流電路整流為直流電，并經儲能電容器進行平滑和濾波。該設計結合發電機組的轉速變化范圍廣、電壓輸出波動大的特性，設計的高精度直流母線恒壓電路，解決了逆變精度受負載工礦影響較大、儲能電路受沖擊時易于損壞的難題。

采用了三相全橋半控可控硅整流電路，使得直流母線電壓可控；直流電壓的反饋由分壓電路、給定電路和比較電路組成，該電路決定了可控硅的開通關斷時機；經與CPU發出的脈沖信號調制后，驅動脈變電路工作，從而控制可控硅的通斷，實現了直流母線的恒壓控制。