专利名称：数码发电机组的节能逆变控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及数码发电机组，尤其涉及一种用于控制发电机输出成为正 弦波电压并根据输出功率的不同调节稳定转速(节能)的数码发电机组的 节能逆变控制器，属于逆变、控制技术领域。
背景技术：
移动型电源装置，比如发动机驱动的交流发电机，为了稳定其输出电
压和频率，采用AVR稳定电压，使用机械调速来稳定频率，此种发电机波 形差、电压频率不稳定，即使在空载时转速和满载时一样，浪费能源。近 年来随着电子技术的发展，使用逆变器装置的越来越多，这种形式的交流 发电机组为了保持输出电压稳定， 一般采用反馈对输出电压进行控制，为 了更进一步获得接近正弦波仅仅采用输出电压的反馈是不够的，最好是对 输出波形进行反馈控制，而输出波形的反馈控制装置的控制电路大多由模 拟电路控制，其控制电路复杂、调试麻烦，并且存在温度漂移。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术存在的缺点，提供一种逆变器硬件 电路简单、调试方便、避免温度漂移的数码发电机组的节能逆变控制器。
本发明数码发电机组的节能逆变控制器的技术方案是其特征在于包 括主电路和控制电路，主电路包括三相整流电路、开关电路和输出滤波电
路，三相整流电路具有三相半控桥MFS，三相半控桥MFS工作电源由副
绕组经l: 1变压器隔离后整流稳压提供，开关电路具有四个绝缘栅双极型
晶体管IGBT;控制电路包括半控桥导通角控制电路、高速16位微控制器 MCU、输出电压检测电路、输出电流检测电路、转速检测电路、步进电机 驱动电路和绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路；半控桥导通角控制电 路与三相半控桥MFS控制端连接，输出电压检测电路、输出电流检测电路、 转速检测电路和步进电机驱动电路分别与高速16位微控制器MCU的输入 端连接，绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路与高速16位微控制器MCU 输出端连接，绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路与绝缘栅双极型晶体 管IGBT连接，控制电路电源由副绕组电压交流电源输入经整流稳压提供。 本发明数码发电机组的节能逆变控制器，采用高速16位微控制器 MCU，该控制器内部集成DSP处理核，核心运算使用DSP核数字化处理， 普通I/O操作、简单运算使用微处理器处理，其负载响应速度快，响应达
3
到毫秒级，频率稳定度士0.3Hz，电压稳定度±3%;高速绝缘栅双极型晶 体管IGBT全电压SVPWM调制，电压利用率高，开关噪音低，开关损耗 小；高速16位微控制器MCU根据负载的大小调节发动机转速，使发动机 运行在最大功率比上，达到节能的效果，弥补了已有逆变器硬件电路复杂、 调试困难、存在温度漂移的不足。其半控桥导通角控制电路检测直流电压 与设定值进行比较来控制半控桥的导通角，进而稳定直流电压；输出电流 检测电路将输出电流信号反馈给高速16位微控制器MCU用于过电流保 护，输出电压检测电路将逆变器输出电压信号反馈给高速16位微控制器， 转速检测电路用于检测发动机的转速信号，高速16位微处理器MCU将逆 变器输出电压信号和电流信号与给定电压进行高速运算，用空间矢量算法、 PID算法得到绝缘栅双极型晶体管IGBT的开通关断时间，采用鞍形波脉 宽调制控制方式SVPWM去控制逆变器的输出电压。
图1是本发明数码发电机组的节能逆变控制器的结构电路图2是检测输出电压的电路图3是检测输出电流的电路图4是检测发动机转速的电路图5是绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路图。
具体实施例方式
本发明公开了一种数码发电机组的节能逆变控制器，如图1所示，其 主要的技术特征在于包括主电路和控制电路，主电路包括三相整流电路11 、 开关电路12和输出滤波电路13，三相整流电路11具有半控桥MFS，三相 半控桥MFS工作电源由副绕组经1: 1变压器隔离后整流稳压提供，开关 电路12包括四个绝缘栅双极型晶体管IGBT;控制电路包括半控桥MFS 导通角控制电路21、高速16位微处理器MCU、检测逆变器输出电压的输 出检测电路23、检测逆变器输出电流的输出电流检测电路24、转速检测电 路25、步进电机驱动电路26和绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路27， 半控桥导通角控制电路21与半控桥MFS的控制端连接，输出电压检测电 路23如图2所示，负电源接电阻R300、 R301并联电阻R302，另一负电 源接电阻R313、 R314并联电阻R315，经瓷片电容C302退耦，去除杂波 高频成份后， 一路经电阻R303并联R304接运算放大器U300B的同相高 阻抗输入端，另一路经电阻R316、 R317接运算放大器U300B的输出端， 运算放大器U300B的反相高阻抗输入端与输出端之间接瓷片电容C303;
输出电流检测电路24如图3所示，由电流互感器TF500，电阻R501、R502、 R503、 R504、 R505、 R506，瓷片电容C500、 C501、 C502、 C505，钽电容 C503、 C504， 二极管D500、 D501、 D502、 D503、 D504及运算放大器U500A 所组成；频率捡测电路25如图4所示，由二极管D505、D506、D507、D508， 瓷片电容C506、 C507、 C508、 C509、 C510、 C511、 C512，电阻R507、 R508、 R509、 R510、 R511、 R512、 R513、 R514、 R515，光藕U502及比 较器U501B所组成；步进电机驱动电路26可由步进电机驱动芯片IR2113 组成;绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路27如图5所示，由电阻R800、 R謝、R802、 R803、 R804、 R805、 R806、 R807、 R808、 R809、 R810、 R811、 R812、 R813、 R814、 R815、 R816、 R817， 二极管D800、 D801、 D802、 D803、 D804、 D805，瓷片电容C802、 C806、 C808、 C809，钽电 容C801、 C805、 C807、 C810、 C812、 C813，电解电容C803、 C811及绝 缘栅双极型晶体管IGBT的驱动IC U800、 U801组成；输出电压检测电路 23、输出电流检测电路24和转速检测电路25分别与微控制器MCU的输 入端连接，步进电机驱动电路26的输入端和绝缘栅双极型晶体管IGBT的 驱动电路27输入端与微控制器MCU输出端连接，绝缘栅双极型晶体管 IGBT的驱动电路27输出端与绝缘栅双极型晶体管IGBT连接，控制电路 的电源由副绕组提供交流低电压输入经整流稳压提供。半控桥导通角控制 电路21检测直流电压与设定值进行比较来控制半控桥MFS的导通角，进 而稳定直流电压；输出电流检测电路24将输出电流信号反馈给微控制器 MCU用于过流保护控制，输出电压检测电路23将逆变器输出电压信号反 馈给微控制器MCU，微控制器MCU将逆变器输出电压信号给定值进行高 速运算、用电压空间矢量算法得到绝缘栅双极型晶体管IGBT的开通关断 时间，采用鞍形波脉冲宽调制控制方式SVPWM去控制逆变器的输出电压； 输出电流检测电路24和转速检测电路25将输出电流值和发动机转速值进 行运算，运用PID算法使发动机根据输出功率稳定在相应的转速上工作， 达到节能的效果。在实际制造过程中，高速16位微控制器MCU可以选用 DSPIC30F2020或者带有双路PWM的单片机，DSPIC30F2020性价比高； 绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路27可以选用FAN7382驱动器或者 TLP250驱动器或者IR2113驱动器，TLP250驱动器需要单独电源，相比之 下，IR2113驱动器要稳定些，因此最佳方案可用由两个上下桥臂驱动的 IR2113驱动器。
权利要求
1、数码发电机组的节能逆变控制器，其特征在于包括主电路和控制电路，主电路包括三相整流电路(11)、开关电路(12)和输出滤波电路(13)，三相整流电路(11)具有三相半控桥(MFS)，三相半控桥(MFS)工作电源由副绕组经11变压器隔离后整流稳压提供，开关电路(12)具有四个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)；控制电路包括半控桥导通角控制电路(21)、高速16位微控制器(MCU)、输出电压检测电路(23)、输出电流检测电路(24)、转速检测电路(25)、步进电机驱动电路(26)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动电路(27)；半控桥导通角控制电路(21)与三相半控桥(MFS)控制端连接，输出电压检测电路(23)、输出电流检测电路(24)、转速检测电路(25)和步进电机驱动电路(26)分别与高速16位微控制器(MCU)的输入端连接，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动电路(27)与高速16位微控制器(MCU)输出端连接，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动电路(27)与绝缘栅双极型晶体管(IGBT)连接，控制电路电源由副绕组电压交流电源输入经整流稳压提供。
2、 如权利要求1所述的数码发电机组的节能逆变控制器，其特征 在于所述的高速16位微控制器(MCU)是DSPIC30F2020或者带有双 路PWM的单片机。
3、 如权利要求1所述的数码发电机组的节能逆变控制器，其特征 在于所述的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动电路(27)是FAN7382 驱动器或者TLP250驱动器或者IR2113驱动器。
4、 如权利要求1所述的数码发电机组的节能逆变控制器，其特征 在于所述的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的驱动电路(27)是由两个 上下桥臂驱动的IR2113驱动器。
全文摘要
数码发电机组的节能逆变控制器，其特征在于包括主电路和控制电路，主电路包括三相整流电路、开关电路和输出滤波电路，三相整流电路具有由副绕组经1∶1变压器隔离后整流稳压提供电源的三相半控桥MFS，开关电路具有四个绝缘栅双极型晶体管IGBT；半控桥导通角控制电路与三相半控桥MFS控制端连接，控制电路中的输出电压检测电路、输出电流检测电路、转速检测电路和步进电机驱动电路分别与高速16位微控制器MCU的输入端连接，绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路与高速16位微控制器MCU输出端连接，绝缘栅双极型晶体管IGBT的驱动电路与绝缘栅双极型晶体管IGBT连接，控制电路电源由副绕组电压交流电源输入经整流稳压提供。
文档编号H02P9/00GK101388636SQ20071007131
公开日2009年3月18日 申请日期2007年9月13日 优先权日2007年9月13日
发明者徐道聪, 陈吉明 申请人:陈吉明