专利名称：双核双工同步控制交流发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电源供电装置，具体地说，是一种通用发电机的双核双工 同步控制交流发电机。
背景技术：
通用发电机主要用于停电情况下，或是没有电源的环境，为用电设备供电， 通机内安装有发电机，传统发电机包括电机主绕组、电桥、逆变电路、滤波电 路、直流电压采集器、电压检测器、电流检测器和中央控制器，其中主绕组输 出三相交流电给所述电桥，经电桥整形为直流电后输出给逆变电路，由逆变电 路对直流电转换为交变脉冲电流，由滤波电路将交变脉冲电流转换为交流电输
出；直流电压采集器采集电桥的直流电信值并发送给中央控制器；电压检测器 检测滤波电路输出的交流电压值并发送给中央控制器；电流检测器检测滤波电 路输出的交流电流值并发送给所述中央控制器；中央控制器需要对大量的数据 进行判断、识别和处理，同时，又要考虑低成本的情况下，往往采用单片机作 为中央控制器，因此，中央控制器的工作效率受单片机的限制，无法完成大型 数据的处理，限制了发电机的工作效率和工作频率。
现有交流发电机的缺点是中央控制器的工作频率低，无法完成大型数据 的处理，限制了发电机的工作效率和工作频率。 实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种双核双工同步 控制交流发电机，它能提高中央控制器的工作频率，在低成本的条件下实现大 型数据的处理，提高发电机的工作效率和工作频率。为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下 一种双核双工同步控制交 流发电机，由电机主绕组、电桥、逆变电路、滤波电路、直流电压采集器、电 压检测器、电流检测器和中央控制器组成，其中主绕组输出三相交流电给所述 电桥，经电桥整形为直流电后输出给逆变电路，由逆变电路对直流电转换为交 变脉冲电流，由滤波电路将交变脉冲电流转换为交流电输出；所述直流电压采集器采集所述电桥整形后直流电信号，并发送给所述中 央控制器；所述电压检测器检测所述滤波电路输出的交流电电压信号，并发送给所 述中央控制器；所述电流检测器检测所述滤波电路输出的交流电电流信号，并发送给所 述中央控制器；其关键在于所述中央控制器由第一主芯片和第二主芯片组成，其中第一主芯片的数据输出端SD0和第二主芯片的数据输入端SDI连接，第一主芯片的 数据输入端SDI和第二主芯片的数据输出端SD0连接，二者的时钟端SCK相互 连接，片选端豆相互连接；所述第一主芯片设置有直流采集端RA1与所述直流电压采集器的输出端连 接，接收直流电压采集器输出的采样信号；所述第二主芯片设置有电压检测端RB5与所述电压检测器的输出端连接， 获取电压检测值；所述第二主芯片设置有电流检测端RB3与所述电流检测器的 输出端连接，获取电流检测值；所述第二主芯片还并列设置有二路逆变控制端 PIA、 PIB与所述逆变电路的控制端连接，控制逆变电路的脉冲波形。第一主芯片和第二主芯片分别工作，第一主芯片与第二主芯片的通讯采用
SPI全双工同步串行总线，SPI (Serial Peripheral Interface)是一种串行 同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从 设备的同步通讯，从而完成数据的交换。SPI接口由SDI (串行数据输入)，SDO (串行数据输出)，SCK (串行移位时钟)，CS (从使能信号)四种信号构成， CS决定了唯一的与主设备通信的从设备，如没有CS信号，则只能存在一个从 设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由SDO输出，SDI输 入，数据在时钟的上升或下降沿由SD0输出，在紧接着的下降或上升沿由SDI读 入，这样经过8/16次时钟的改变，完成8/16位数据的传输。
双核同步工作，并对工作任务实行分工处理，只增加一块单片机，实现了 在低成本的条件下，对大型数据的处理，提高发电机的工作效率和工作频率。
第一主芯片还设置显示输出端，该显示输出端串限流电阻后连接第一光耦 的阴极输入端，该第一光耦的阳极输入端接高电平，所述第一光耦的阴极输入 端和阳极输入端之间连接有分压电阻，所述第一光耦的发射极输出端接地，集 电极输出端串上拉电阻接高电平，该集电极输出端输出驱动信号给显示模块的 输入端；
所述显示模块的输出端串限流电阻后连接第二光耦的阴极输入端，该第二 光耦的阳极输入端接高电平，所述第二光耦的阴极输入端和阳极输入端之间连 接有分压电阻，所述第二光耦的发射极输出端接地，集电极输出端串上拉电阻 接高电平，该集电极输出端输出信号给所述第一主芯片的输入端。
通过光耦隔离，确保第一主芯片与显示模块之间的数据交换，同时，保护 第一主芯片不会被显示模块的大电流反向冲击。有益效果采用两片单片机来控制，它们之间采用ISP同步通讯联系起来， 软件采用互锁加密方式，不易被仿制，有利于保护开发者的利益。提高中央控 制器的工作频率，合理分配运算资源，在低成本的条件下实现大型数据的处理， 提高发电机的工作效率和工作频率，改善了正弦波形的的畸变率。还可以扩展 更多的控制功能，如输出电压、频率、功率、温度、累计时间，故障信息显 示在LCD显示屏上，还可以对发电机进行遥控开、关机；定时开、关机控制等。
图1为交流发电机的原理框图2为本实用新型的电路原理图3为第一主芯片和第二主芯片的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明
如图1所示， 一种双核双工同步控制交流发电机，由电机主绕组l、电桥2、
逆变电路3、滤波电路4、直流电压采集器5、电压检测器6、电流检测器7和 中央控制器组成，其中主绕组1输出三相交流电给所述电桥2，经电桥2整形为 直流电后输出给逆变电路3，由逆变电路3对直流电转换为交变脉冲电流，由滤 波电路4将交变脉冲电流转换为交流电输出；
所述直流电压采集器5:采集所述电桥2整形后直流电信号，并发送给所述 中央控制器；
所述电压检测器6:检测所述滤波电路4输出的交流电电压信号，并发送给 所述中央控制器；
所述电流检测器7:检测所述滤波电路4输出的交流电电流信号，并发送给 所述中央控制器；如图2所示，所述中央控制器由第一主芯片MCU1和第二主芯片MCU2组成， 其中第一主芯片MCU1的数据输出端SD0和第二主芯片MCU2的数据输入端SDI 连接，第一主芯片MCU1的数据输入端SDI和第二主芯片MCU2的数据输出端SD0
连接，二者的时钟端scK相互连接，片选端:^相互连接；
第一主芯片MCU1和第二主芯片MCU2都采用PIC16F882/3单片机。 所述第一主芯片MCU1设置有直流采集端RA1与所述直流电压采集器5的输 出端连接，接收直流电压采集器5输出的采样信号；
所述第二主芯片MCU2设置有电压检测端RB5与所述电压检测器6的输出端 连接，获取电压检测值；所述第二主芯片MCU2设置有电流检测端RB3与所述电 流检测器7的输出端连接，获取电流检测值；所述第二主芯片MCU2还并列设置 有二路逆变控制端PIA、 PIB与所述逆变电路3的控制端连接，控制逆变电路3 的脉冲波形。
第一主芯片和第二主芯片分别工作，第一主芯片与第二主芯片的通讯采用 SPI全双工同步串行总线，SPI (Serial Peripheral Interface)是一种串行 同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从 设备的同步通讯，从而完成数据的交换。SPI接口由SDI (串行数据输入)，SDO
(串行数据输出)，SCK (串行移位时钟)，CS (从使能信号)四种信号构成， CS决定了唯一的与主设备通信的从设备，如没有CS信号，则只能存在一个从 设备，主设备通过产生移位时钟来发起通讯。通讯时，数据由SD0输出，SDI输 入，数据在时钟的上升或下降沿由SD0输出，在紧接着的下降或上升沿由SDI读 入，这样经过8/16次时钟的改变，完成8/16位数据的传输。
双核同步工作，并对工作任务实行分工处理，只增加一块单片机，实现了 在低成本的条件下，对大型数据的处理，提高发电机的工作效率和工作频率。第一主芯片MCU1还设置显示输出端TX，该显示输出端TX串限流电阻后连 接第一光耦U1的阴极输入端，该第一光耦U1的阳极输入端接高电平，所述第 一光耦Ul的阴极输入端和阳极输入端之间连接有分压电阻，所述第一光耦Ul 的发射极输出端接地，集电极输出端串上拉电阻接高电平，该集电极输出端输 出驱动信号给显示模块8的输入端；
所述显示模块8的输出端串限流电阻后连接第二光耦U2的阴极输入端，该 第二光耦U2的阳极输入端接高电平，所述第二光耦U2的阴极输入端和阳极输 入端之间连接有分压电阻，所述第二光耦U2的发射极输出端接地，集电极输出 端串上拉电阻接高电平，该集电极输出端输出信号给所述第一主芯片MCU1的输 入端RX。
通过光耦隔离，确保第一主芯片MCU1与显示模块8之间的数据交换，同时， 保护第一主芯片MCU1不会被显示模块8的大电流反向冲击。 其工作原理是
在SPI传输中，数据是同步进行发送和接收的。数据传输的时钟基于来自 主处理器的时钟脉冲，厂家没有定义任何通用SPI的时钟规范。然而，最常用 的时钟设置基于时钟极性(CPOL)和时钟相位(CPHA)两个参数，CPOL定义SPI串 行时钟的活动状态，而CPHA定义相对于SO-数据位的时钟相位。CP0L和CPHA 的设置决定了数据取样的时钟沿。
数据方向和通信速度
SPI传输串行数据时首先传输最高位。波特率可以高达5Mbps,具体速度大 小取决于SPI硬件。例如，Xicor公司的SPI串行器件传输速度能达到5MHz。 SPI总线接口及时序
SPI总线包括1根串行同步时钟信号线以及2根数据线。SPI模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性CPOL对传输协议没有重大的影响。如果 CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CP0L=1，串行同步时钟的空 闲状态为高电平。时钟相位CPHA能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进 行数据传输。如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿上升或下降数据被 采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿上升或下降数据被采样。 SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。第一主芯片MCU1和第二主芯片MCU2分别工作，第一主芯片MCU1与第二主 芯片MCU2的通讯采用SPI全双工同步串行总线，提高了中央控制器工作效率， 也扩展了中央控制器的工作空间和工作范围。
权利要求1、一种双核双工同步控制交流发电机，由电机主绕组(1)、电桥(2)、逆变电路(3)、滤波电路(4)、直流电压采集器(5)、电压检测器(6)、电流检测器(7)和中央控制器组成，其中主绕组(1)输出三相交流电给所述电桥(2)，经电桥(2)整形为直流电后输出给逆变电路(3)，由逆变电路(3)对直流电转换为交变脉冲电流，由滤波电路(4)将交变脉冲电流转换为交流电输出；所述直流电压采集器(5)采集所述电桥(2)整形后直流电信号，并发送给所述中央控制器；所述电压检测器(6)检测所述滤波电路(4)输出的交流电电压信号，并发送给所述中央控制器；所述电流检测器(7)检测所述滤波电路(4)输出的交流电电流信号，并发送给所述中央控制器；其特征在于所述中央控制器由第一主芯片(MCU1)和第二主芯片(MCU2)组成，其中第一主芯片(MCU1)的数据输出端SDO和第二主芯片(MCU2)的数据输入端SDI连接，第一主芯片(MCU1)的数据输入端SDI和第二主芯片(MCU2)的数据输出端SDO连接，二者的时钟端SCK相互连接，片选端相互连接；所述第一主芯片(MCU1)设置有直流采集端RA1与所述直流电压采集器(5)的输出端连接，接收直流电压采集器(5)输出的采样信号；所述第二主芯片(MCU2)设置有电压检测端RB5与所述电压检测器(6)的输出端连接，获取电压检测值；所述第二主芯片(MCU2)设置有电流检测端RB3与所述电流检测器(7)的输出端连接，获取电流检测值；所述第二主芯片(MCU2)还并列设置有二路逆变控制端PIA、PIB与所述逆变电路(3)的控制端连接，控制逆变电路(3)的脉冲波形。
2、根据权利要求1所述的双核双工同步控制交流发电机，其特征在于第一主芯片(M。U1)还设置显示输出端(TX)，该显示输出端(TX)串限流电阻后 连接第一光耦(Ul)的阴极输入端，该第一光耦(Ul)的阳极输入端接高电平， 所述第一光耦(Ul)的阴极输入端和阳极输入端之间连接有分压电阻，所述第 一光耦(Ul)的发射极输出端接地，集电极输出端串上拉电阻接高电平，该集 电极输出端输出驱动信号给显示模块(8)的输入端；所述显示模块(8)的输出端串限流电阻后连接第二光耦(U2)的阴极输入 端，该第二光耦(U2)的阳极输入端接高电平，所述第二光耦(U2)的阴极输 入端和阳极输入端之间连接有分压电阻，所述第二光耦(U2)的发射极输出端 接地，集电极输出端串上拉电阻接高电平，该集电极输出端输出信号给所述第 一主芯片(MCU1)的输入端(RX)。
专利摘要本实用新型公开了一种双核双工同步控制交流发电机，包括电机主绕组、电桥、逆变电路、滤波电路、直流电压采集器、电压检测器、电流检测器和中央控制器，其特征在于所述中央控制器由第一主芯片和第二主芯片组成，其中第一主芯片和第二主芯片相互连接；第一主芯片接收直流电压采集器的采样信号；第二主芯片获取电压检测值和电流检测值；第二主芯片还控制逆变电路的脉冲波形。其有益效果是采用两片单片机来控制，它们之间采用ISP同步通讯联系起来，软件采用互锁加密方式，不易被仿制，有利于保护开发者的利益。提高中央控制器的工作频率，在低成本的条件下实现大型数据的处理，提高发电机的工作效率和工作频率。
文档编号G06F13/40GK201134777SQ200720188649
公开日2008年10月15日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者甘性华, 纯 艾 申请人:纯 艾