Устройство бензиновых генераторов. Устройство инверторного генератора

Инверторный генератор

Настоящее изобретение относится к инверторному генератору, в частности к инверторному генератору, оснащенному блоком генератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Инверторный генератор содержит блок генератора (14), модуль зажигания (12е), устройство управления зажиганием (44), конвертер (20), инвертор (26), центральный процессор (40), измеритель частоты вращения двигателя (14b4). Центральный процессор (40) является устройством определения превышения допустимого числа оборотов и одновременно управляющим устройством инвертора. Блок генератора (14) приводится от ДВС и генерирует переменный ток. Конвертер (20) соединен с блоком генератора (14) и инвертором (26). Инвертор (26) снабжен ключевыми элементами. Управляющее устройство инвертора управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала. ШИМ-сигнал генерируется с использованием опорного синусоидального сигнала, а также несущего сигнала, с возможностью преобразования переменного тока в ток заданной частоты. Устройство управления зажиганием (44) управляет модулем зажигания (12е). Устройство определения превышения допустимого числа оборотов определяет, находится ли ДВС в состоянии превышения числа оборотов. При превышении числа оборотов ДВС управляющее устройство инвертора посылает команду на устройство управления зажиганием (44) для остановки ДВС. Управляющее устройство инвертора может срабатывать в каждом цикле управления. Устройство определения превышения допустимого числа оборотов может подсчитывать число раз, когда частота вращения двигателя равна первому пороговому значению или превышает его. Устройство управления зажиганием (44) может содержать аналоговую схему. Технический результат заключается в обеспечении возможности предохранения ДВС от повторного превышения числа оборотов. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Область техники

Уровень техники

Хорошо известные инверторные генераторы вначале осуществляют преобразование переменного тока, выдаваемого блоком генератора с приводом от двигателя, в постоянный ток, после чего преобразуют постоянный ток в переменный ток заданной частоты (частоты питающей сети) посредством управления ключевыми (переключающими) элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального (гармонического) сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, и несущего сигнала. Пример такого инверторного генератора можно найти в опубликованной японской заявке на изобретение № Н 4(1992)-355672.

Раскрытие изобретения

В таком инверторном генераторе, раскрытом в указанной заявке, частота вращения двигателя измеряется, как правило, схемой управления зажиганием, и когда двигатель находится в состоянии превышения допустимого числа оборотов («разнос двигателя»), зажигание выключается. Тем не менее, поскольку схема управления зажиганием обычно представлена аналоговой схемой и ее функционирование управляется простым образом путем задания постоянных величин (уставок), то когда частота вращения двигателя падает при выключении зажигания, зажигание снова возобновляется, приводя, в результате, к следующему состоянию превышения числа оборотов. Другими словами, двигатель может повторять последовательность, при которой происходит превышение допустимого числа оборотов, выключение зажигания, падение частоты вращения двигателя, возобновление зажигания, возрастание частоты вращения двигателя, происходит превышение допустимого числа оборотов, выключение зажигания и т.д., и, таким образом, остановка процесса возникновения состояния превышения числа оборотов оказывается затруднительной.

Следовательно, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы решить вышеуказанную проблему за счет предложения инверторного генератора, который может предохранять двигатель от того, чтобы он испытывал многократное повторение превышения числа оборотов.

Для достижения указанной цели, в соответствии с настоящим изобретением предлагается инверторный генератор, содержащий блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки, управляющее устройство инвертора, содержащее микрокомпьютер, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и которое преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты, модуль зажигания, который осуществляет зажигание в двигателе, и устройство управления (контроллер) зажиганием, которое управляет работой модуля зажигания. Согласно изобретению, инверторный генератор содержит измеритель частоты вращения двигателя, измеряющий частоту вращения двигателя; устройство определения превышения допустимого числа оборотов, которое на основании измеренной частоты вращения двигателя определяет, находится ли двигатель в состоянии превышения числа оборотов, причем управляющее устройство инвертора посылает команду на устройство управления зажиганием для выключения зажигания с целью останова двигателя, когда двигатель находится в состоянии превышения числа оборотов.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные и прочие цели и преимущества настоящего изобретения более подробно объясняются в нижеследующем описании со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на фиг.1 изображена блок-схема, показывающая общую структуру инверторного генератора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 представлено графическое изображение сигналов для объяснения процесса ШИМ-управления, осуществляемого ЦП (CPU), изображенным на фиг.1;

на фиг.3 представлена блок-схема, иллюстрирующая процесс управления остановом при превышении допустимого числа оборотов, осуществляемый центральным процессором, изображенным на фиг.1;

на фиг.4 представлена временная диаграмма для объяснения процесса, представленного блок-схемой на фиг.3;

на фиг.5 представлена временная диаграмма для объяснения процедуры обработки в соответствии с уровнем техники.

Осуществление изобретения

Инверторный генератор в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения далее описывается более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг.1 представлена блок-схема, показывающая общую структуру инверторного генератора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Инверторный генератор обозначен поз.10 на фиг.1. Генератор 10 оснащен двигателем (двигателем внутреннего сгорания) 12 и имеет номинальную выходную мощность около 3 кВт (100 В, 30 А переменного тока). Двигатель 12 представляет собой двигатель с воздушным охлаждением и искровым зажиганием. Его дроссель 12а открывается и закрывается приводом (актюатором) 12b дросселя, представляющим собой шаговый двигатель. Двигатель 12 запускается ручным стартером (не показан).

Круговой статор (не показан) закреплен вблизи головки блока цилиндров двигателя 12. Статор снабжен обмотками, образующими блок 14 электромашинного генератора, а именно трехфазными (U, V и W) выходными обмотками (главными обмотками) 14а и тремя однофазными обмотками 14b, 14с и 14d.

Ротор (не показан), выполненный в виде маховика двигателя 12, установлен снаружи статора. В роторе напротив вышеупомянутых обмоток 14а и т.д. установлены постоянные магниты (не показаны) с чередованием радиальной полярности их полюсов.

При вращении постоянных магнитов ротора, окружающего статор, на выходе трехфазных выходных обмоток 14а создается (генерируется) трехфазный (U, V и W фазы) переменный ток, а на выходе однофазных выходных обмоток 14b, 14с и 14d возникает однофазный переменный ток.

Источник питания 22 с дроссельным преобразователем RCC (ringing choke converter, преобразователь с переходными процессами в дросселе) (стабилизированный источник питания постоянного тока) соединен с боковыми положительным и отрицательным электрическими выводами конвертера 20 и подает выпрямленное напряжение постоянного тока в качестве рабочего напряжения питания на три тиристора. После RCC-источника питания 22 в цепь включен сглаживающий конденсатор 24 для сглаживания постоянного тока на выходе конвертера 20.

Инвертор 26 включен в цепь после сглаживающего конденсатора 24. Инвертор 26 имеет мостовую схему с четырьмя полевыми транзисторами (ключевыми элементами). Как объяснено ниже, постоянный ток на выходе конвертера 20 преобразуется в переменный ток заданной частоты (50 Гц или 60 Гц частоты питающей сети) посредством управления состоянием проводимости (ОТКРЫТ-ЗАКРЫТ) четырех полевых транзисторов.

Выходной сигнал инвертора 26 проходит через дроссель 30, состоящий из LC-фильтра для подавления гармоник, и через фильтр шумов 32 для подавления помех и подается на выходные клеммы 34, с которых он может быть подан на электрическую нагрузку 36 через соединительный проводник (не показан) или аналогичный элемент.

Плата 16 управления оснащена центральным процессором (ЦП) 40 с 32-битной архитектурой. ЦП 40 управляет углом проводимости тиристоров конвертера 20 с помощью тиристорного (SCR) управляющего устройства (схемы управления) 40а, состоянием проводимости полевых транзисторов инвертора 26 с помощью устройства управления 40b затворами, а также работой привода 12b дросселя с помощью устройства управления 40 с приводом. ЦП 40 оснащен устройством памяти EEPROM (ЭСППЗУ, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) (энергонезависимым ЗУ) 40а.

Выходной сигнал первой однофазной выходной обмотки 14b подается на плату управления 16 через клеммы 14b1 и 14b2, а с нее - на генератор 14b3 управляющего напряжения, который генерирует рабочее напряжение питания 5 В для ЦП 40. Выходной сигнал с клеммы 14b1 подается на схему 14b4 измерения оборотов, где он преобразуется в импульсный сигнал и подается на ЦП 40. ЦП 40 подсчитывает импульсы выходного сигнала схемы 14b4 измерения оборотов и вычисляет (измеряет) скорость вращения двигателя 12.

Выходной сигнал второй выходной обмотки 14с подается на схему двухполупериодного выпрямителя 14с1, где осуществляется его двухполупериодное выпрямление для формирования рабочего напряжения питания для привода 12b дросселя и других устройств.

Выходной сигнал третьей выходной обмотки 14d подается на вторую плату 42 управления (печатную плату), оснащенную схемой 44 управления зажиганием (представляющей собой аналоговую схему). Выходной сигнал третьей выходной обмотки 14d подается на вторую плату 42 управления через клемму 14d1 (обозначена «ЕХ») для его использования в качестве рабочего напряжения питания для схемы 44 управления зажиганием.

Схема 44 управления зажиганием работает как контроллер зажигания. Более конкретно, двигатель 12 имеет модуль 12е зажигания, который осуществляет зажигание в двигателе 12 и содержит катушку 12 с зажигания и свечу 12d зажигания, а также генерирующую импульсы катушку 12f, намотанную вокруг статора блока 14 генератора двигателя и расположенную рядом с третьей выходной обмоткой 14d и т.д., и выдает сигнал за один оборот маховика при заданном угле поворота коленчатого вала при вращении относительно постоянных магнитов, закрепленных в роторе.

Выходной сигнал третьей выходной обмотки 14d подключен к первичной обмотке катушки 12с зажигания для его использования также в качестве напряжения зажигания. Вторичная обмотка катушки 12с зажигания подключена к свече 12d зажигания. Выходной сигнал с генерирующей импульсы катушки 12f подается на вторую плату 42 управления через клемму 12f1 (обозначена «PC»), где он подается на схему 44 управления зажиганием.

Схема 44 управления зажиганием прерывает подачу тока на первичную обмотку катушки 12с зажигания при угле поворота коленчатого вала, измеренном на выходе генерирующей импульсы катушки 12f, таким образом, что на вторичной обмотке создается высокое напряжение для выработки искры между электродами свечи 12d зажигания и поджига, таким образом, топливовоздушной смеси в камере сгорания двигателя 12.

В токопроводящей цепи, соединяющей между собой третью выходную обмотку 14d и модуль 12е зажигания, помещен выключатель 12g аварийного останова (обозначен «kill SW»), с возможностью управления им со стороны пользователя. Выключатель 12g отключает подачу тока на модуль 12е зажигания, когда он установлен в положение «ВКЛ». Выходной сигнал с выключателя 12g подается на вторую плату 42 управления через клемму 12g1 (обозначена как «IGN»), где он подается на вход схемы 44 управления зажиганием.

Схема 44 управления зажиганием через клеммы 44а и 40п подключена к центральному процессору 40 через сигнальную линию 46. Как объясняется далее, при принятии центральным процессором 40 решения о том, находится ли двигатель 12 в состоянии превышения числа оборотов, и в случае утвердительного результата он посылает сигнал Н-уровня. Схема 44 управления зажиганием отключает зажигание для останова двигателя 12.

ЦП 40 соединен с первым и вторым датчиками напряжения 40е и 40f. Первый датчик напряжения 40е, включенный после RCC-источника питания 22, генерирует выходной сигнал, пропорциональный выходному напряжению постоянного тока конвертера 20. Второй датчик напряжения 40f, включенный после инвертора 26, генерирует выходной сигнал, пропорциональный выходному напряжению переменного тока инвертора 26. Выходные сигналы первого и второго датчиков напряжения 40е и 40f подаются на ЦП 40.

ЦП 40 также соединен с датчиком тока 40g. Датчик тока 40g генерирует выходной сигнал, пропорциональный значению тока на выходе инвертора 26, т.е. тока, проходящего через электрическую нагрузку 36, когда нагрузка 36 подключена.

Выходной сигнал датчика тока 40g подается в ЦП 40, а также в ограничитель сверхтока 40h, выполненный в виде логической схемы (аппаратной схемы), независимой от ЦП 40. Когда ток, измеренный датчиком тока 40g, превышает предельно допустимое значение, ограничитель сверхтока 40h временно отключает выходной сигнал устройства 40b управления затворами для временного обнуления выходного сигнала инвертора 26.

ЦП 40 на основе подаваемых на его вход выходных сигналов первого и второго датчиков напряжения 40е, 40f и датчика тока 40g осуществляет ШИМ-управление полевыми транзисторами инвертора 26, управляет работой привода 12b дросселя, а также управляет остановом двигателя при превышении допустимого числа оборотов.

На фиг.2 представлено графическое изображение сигналов для объяснения процесса ШИМ-управления, осуществляемого ЦП (CPU) 40.

Процесс ШИМ-управления полевыми транзисторами инвертора 26 будет описан со ссылкой на фиг.2. На основании опорного синусоидального сигнала (сигнальной волны, верхняя сплошная линия) с учетом заданной частоты (50 Гц или 60 Гц частоты питающей сети), имеющего форму волны требуемого выходного напряжения переменного тока, ЦП 40 использует компаратор (не показан) для сравнения опорного сигнала с несущим сигналом (например, с несущей волной частотой 20 кГц), генерирует ШИМ-сигнал (сигнал ШИМ-формы), а именно последовательность импульсов с переменным коэффициентом заполнения (отношения длительности t импульса к периоду Т его следования) в соответствии с принципом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), и выдает выходной сигнал через устройство 40b управления затворами.

Период Т (шаг) ШИМ-сигнала (сигнала ШИМ-формы) в действительности является значительно более коротким, чем это показано на фиг.2, где он увеличен с целью облегчения понимания.

ЦП 40 управляет открытием дроссельного клапана 12а для установки требуемой скорости вращения двигателя, рассчитанной на основании значения выходного переменного тока, определяемого электрической нагрузкой 36, рассчитывает выходные импульсы фазы А и фазы В для шагового привода 12b дросселя и подает их через устройство управления 40с приводом на привод 12b с выходных клемм 40с1, управляя тем самым работой привода 12b.

На фиг.3 представлена блок-схема алгоритма, иллюстрирующая процесс управления указанным выше остановом при превышении допустимого числа оборотов, осуществляемый центральным процессором 40. Представленная программа выполняется в каждый заданный момент времени, например через каждые 10 мс.

Программа начинается с шага S10, на котором на основании выходного сигнала схемы 14b4 измерения частоты вращения двигателя определяется частота NE вращения двигателя 12. Программа переходит к шагу S12, на котором проверяется, является ли измеренное значение частоты вращения двигателя равным заданному значению (например, 4400 об/мин) или превышает его, и если результат сравнения утвердительный, то происходит переход к шагу S14, на котором флагу превышения допустимого числа оборотов присваивается значение «установлен» ("ON").

С другой стороны, если результат на шаге S12 отрицательный, программа переходит к шагу S16, на котором производится проверка, меньше ли измеренная частота NE вращения двигателя порогового значения (например, 4300 об/мин), и если результат утвердительный, то происходит переход к шагу 818, на котором флагу превышения допустимого числа оборотов присваивается значение «сброшен» ("OFF"). Когда результат на шаге S16 отрицательный, шаг S18 пропускается.

Затем программа переходит к шагу S20, на котором определяется, было ли в предыдущем цикле (т.е. при предшествующем выполнении программы в соответствии с блок-схемой на фиг.3) значение флага превышения числа оборотов равным «OFF», а в текущем цикле (т.е. при текущем выполнении программы в соответствии с блок-схемой на фиг.3) оно имеет значение «ON».

Когда результат на шаге S20 утвердительный, программа переходит к шагу S22, на котором значение счетчика увеличивается на единицу, и далее переходит к шагу S24, на котором проверяется, равно ли значение счетчика заданному значению (например, пяти) или превышает его. Если результат на шаге S24 утвердительный, программа переходит к шагу S26, на котором на схему 44 управления зажиганием по сигнальной линии 46 посылается командный уровень сигнала «Н» на выключение зажигания для останова двигателя 12.

Далее программа переходит к шагу S28, на котором информация о значении флага превышения числа оборотов, т.е. состояние его бита, в текущем цикле управления сохраняется в памяти. Та же самая процедура выполняется, когда на шагах S20 или S24 получен отрицательный результат.

На фиг.4 представлена временная диаграмма для объяснения процесса, представленного блок-схемой на фиг.3, а на фиг.5 представлена временная диаграмма для объяснения процесса, характеризующего текущий уровень техники.

Как показано на фиг.5, поскольку в соответствии с текущим уровнем техники работа двигателя 12 управляется с помощью схемы управления зажиганием (представляющей собой аналоговую схему), то зажигание выключается, когда частота вращения двигателя превысит 4400 об/мин, и возобновляется при частоте вращения двигателя 4200 об/мин. В результате двигатель 12 повторяет последовательность, при которой происходит превышение допустимого числа оборотов, выключение зажигания, падение частоты вращения двигателя, возобновление зажигания, возрастание частоты вращения двигателя, превышение допустимого числа оборотов, выключение зажигания и т.д., и, таким образом, выход из состояния превышения числа оборотов является в этом случае затруднительным. Поскольку в данном варианте осуществления схема 44 управления зажиганием также содержит аналоговую схему, то та же самая проблема будет возникать до тех пор, пока управление остановом двигателя при превышении им числа оборотов будет осуществлять схема 44 управления зажиганием.

По этой причине данный вариант осуществления предполагает определение нахождения двигателя в состоянии превышения числа оборотов, выключение зажигания с целью останова двигателя, когда приведенная выше последовательность событий повторится пять раз. Благодаря указанному исполнению, превышение числа оборотов двигателя 12 может быть надежным образом предотвращено. Другими словами, поскольку управление осуществляется не схемой 44 управления зажиганием, а центральным процессором 40, может быть осуществлено более сложное управление по сравнению со случаем, когда оно осуществляется схемой 44 управления зажиганием, в результате чего надежно предотвращается превышение числа оборотов двигателя 12.

Кроме того, поскольку для останова двигателя 12 используется центральный процессор (40), становится возможным останавливать двигатель 12 после «замораживания» отклоняющихся от нормы данных, сохранения данных об ошибках и т.п. таким образом, что функции диагностики неисправностей и обслуживания системы могут быть также усовершенствованы.

Как было изложено выше, вариант осуществления изобретения предусматривает инверторный генератор 10, содержащий блок 14 генератора, приводимый от двигателя 12 внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер 20, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор 26, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки 36, управляющее устройство инвертора (центральный процессор 40), содержащее микрокомпьютер, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и которое преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты, модуль 12е зажигания, который осуществляет зажигание в двигателе, и устройство управления зажиганием (схема 44 управления зажиганием), которое управляет работой модуля 12е зажигания. Согласно изобретению, инверторный генератор содержит измеритель (цепь 14b4 определения частоты вращения двигателя, центральный процессор 40, шаг S10) частоты вращения двигателя, измеряющий частоту вращения двигателя 12; устройство (центральный процессор 40, шаги S12-S24) определения превышения допустимого числа оборотов, которое на основании измеренной частоты вращения двигателя определяет, находится ли двигатель 12 в состоянии превышения числа оборотов, причем управляющее устройство (центральный процессор 40) инвертора посылает команду на устройство 44 управления зажиганием для выключения зажигания с целью останова двигателя 12, когда двигатель 12 находится в состоянии превышения числа оборотов (шаг S26).

Благодаря этому становится возможным уберечь двигатель 12 от бесконечного повторения последовательности, при которой происходит превышение допустимого числа оборотов, выключение зажигания, падение частоты вращения двигателя, возобновление зажигания, возрастание частоты вращения двигателя, превышение допустимого числа оборотов, выключение зажигания и т.д., и таким образом надежно предотвращается превышение двигателем 12 допустимого числа оборотов.

В инверторном генераторе устройство определения превышения допустимого числа оборотов подсчитывает число раз, для которых частота вращения двигателя равна первому пороговому значению или превышает его, и принимает решение о том, что двигатель 12 находится в состоянии превышения числа оборотов, когда счетчик становится равным заданному значению или превышает его (шаги S12-S26). Более конкретно, управляющее устройство (центральный процессор 40) инвертора срабатывает в каждом цикле управления, причем устройство определения превышения допустимого числа оборотов подсчитывает число раз, когда частота вращения двигателя равна первому пороговому значению или превышает его, и принимает решение о том, что двигатель находится в состоянии превышения числа оборотов, когда в течение одного из циклов управления счетчик равен заданному значению или превышает его (шаги S12-S26). В результате этого в дополнение к вышеуказанному эффекту становится возможным точно определять состояние превышения числа оборотов двигателя 12.

Несмотря на то что в приведенном выше описании в качестве ключевых элементов инвертора использованы полевые транзисторы, это не является ограничением, и вместо них возможно использование биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ) и т.п.

1. Инверторный генератор, содержащий блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора, содержащее микрокомпьютер и выполненное с возможностью управления ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и с возможностью преобразования переменного тока, преобразованного в инверторе, в переменный ток заданной частоты, модуль зажигания для осуществления зажигания в двигателе, и устройство управления зажиганием для управления работой модуля зажигания, отличающееся тем, что содержит измеритель частоты вращения двигателя для измерения частоты вращения двигателя; устройство определения превышения допустимого числа оборотов, выполненное с возможностью определения на основании измеренной частоты вращения двигателя, находится ли двигатель в состоянии превышения числа оборотов, причем управляющее устройство инвертора посылает команду на устройство управления зажиганием для выключения зажигания с целью останова двигателя, когда двигатель находится в состоянии превышения числа оборотов.

2. Инверторный генератор по п.1, отличающийся тем, что устройство определения превышения допустимого числа оборотов выполнено с возможностью подсчета числа раз, для которых частота вращения двигателя равна первому пороговому значению или превышает его, и с возможностью принятия решения о том, что двигатель находится в состоянии превышения числа оборотов, когда счетчик становится равным заданному значению или превышает его.

3. Инверторный генератор по п.2, отличающийся тем, что управляющее устройство инвертора срабатывает в каждом цикле управления, а устройство определения превышения допустимого числа оборотов подсчитывает число раз, когда частота вращения двигателя равна первому пороговому значению или превышает его, и принимает решение о том, что двигатель находится в состоянии превышения числа оборотов, когда в течение одного из циклов управления счетчик равен заданному значению или превышает его.

4. Инверторный генератор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что устройство управления зажиганием содержит аналоговую схему.

www.findpatent.ru

Устройство бензиновых генераторов

Общее устройство генератора

№	Наименование
1	Крышка бензобака
2	Бензобак
3	Рама генератора
4	Розетки
5	Автомат нагрузки
6	Вольтметр
7	Клемы с выходом на 12 вольт
8	Крышка масляной горловины
9	Виброизоляторы (подушки)
10	Панель управления
11	Замок зажигания
12	Стартер ручной
13	Корпус воздушного фильтра
14	Кран топливный
15	Рычаг воздушной заслонки
16	Уровень топлива

На фото изображен обыкновенный, однофазный, рамный генератор. Такие генераторы оснащены четырех тактными двигателями, в большинстве случаев аналоги Honda с верхнеклапанным расположением ГРМ. В зависимости от мощности кВт генератора, рассчитывается мощность двигателя. Другими словами для генераторов в 2.5-3.0 кВт идут двигатели до 210 куб. см. или до 7 л.с. На генераторы мощностью от 3.0-4.5 кВт устанавливаются двигатели объемом от 240 до 290 см. куб. или от 9 л.с до 11 л.с. Большие генераторы от 5.5 - 7кВт комплектуются двигателями от 13 до 15 л.с. с объемом от 390 до 420 куб. см. На совсем мощных электростанциях до 15 кВт обычно устанавливаются 2-х цилиндровые двигатели объемом от 600 куб.см.

Устройство альтернатора (генераторной части)

№	Наименование
1	Статор
2	Крышка генератора (сторона АВР)
3	Щетки генератора
4	Соединительная колодка
5	Болты крепежные
6	Электронный блок AVR
7	Крышка альтернатора
8	Ротор в сборе
9	Болт ротора
10	Шайба
11	Шайба
12	Подшипник ротора
13	Крыльчатка ротора

Принцип работы бензогенератора

На конусный коленвал двигателя установлен ротор, который при вращении внутри обмотки статора дает магнитное поле. После возбуждения генератора автоматическим регулятором напряжения, грубо говоря, магнитное поле превращается в электроэнергию. Такие генераторы работают на постоянных оборотах в 3000 об., что является 50 герцами и 220 вольтами. Такую частоту оборотов поддерживает механический регулятор оборотов. Нарушение количества оборотов ведет к изменению потенциала электрической величины, другими словами если обороты занижены вольтаж падает и прибор может не включиться, а если обороты завышены - подключенный прибор может и сгореть.

Устройство инверторного генератора

Устройство инверторного генератора отличается лишь тем, что вольтаж и обороты двигателя регулируются электрической заслонкой под управлением инверторной платы. Это сделано для более тихой работы устройства и для уменьшения расхода топлива. В большинстве случаев, инверторный генератор делают не на раме а в закрытом корпусе типа чемодана. Сделано это все также для того, что бы уменьшит шум работы двигателя. Инверторные генераторы рассчитаны на подключение приборов с маленьким пусковым током (типа лампочек, телевизора, холодильника, компьютера и др.). Такая техника идеальна для выезда на природу с минимальным количеством электроприборов, такой генератор можно спрятать за чем нибудь и он практически не будет доставать шумом работы. Если подключать приборы с высоким пусковым (типа насос, большие электромоторы, нагреватели, сварочники и др.), то легко можно спалить плату инвертора, которая стоит 2/3 стоимости нового генератора. Также губительны для инверторных установок длинные и тонкие удлинители, а также работа в влажных условиях, например под дождем.

Смотрите также:

remont4tehniki.ru

Инверторный генератор и способ управления таким генератором

Изобретение относится к инверторному генератору, в частности к инверторному генератору, оснащенному блоком генератора с приводом двигателя внутреннего сгорания и выполненному с возможностью устранения из выходного значения переменного тока нелинейного гармонического искажения до предельно допустимой степени. Технический результат - преобразование в переменный ток заданной частоты с помощью ШИМ-сигнала и регулирование опорного синусоидального сигнала для надежного удаления составляющих нелинейного гармонического искажения из сигнала выходного напряжения. В заявленное изобретение, содержащее блок электромашинного генератора, генерирующий переменный ток; конвертер, преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный, управляющее устройство инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, введены измеритель тока для измерения переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку; устройство вычисления коэффициентов усиления для вычисления, на основании измеренного тока, коэффициентов Gn усиления (где n=2, 3, 4, 5, 6…m) n-ых гармоник опорного синусоидального сигнала; и регулятор опорного синусоидального сигнала, регулирующий опорный синусоидальный сигнал на величину суммы, полученной на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления. Второй вариант - содержит блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный ток; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, в заявленном изобретении осуществляют измерение переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку; вычисление коэффициентов Gn усиления (где n=2, 3, 4, 5, 6…m) n-ых гармоник опорного синусоидального сигнала; регулирование опорного синусоидального сигнала на величину суммы, полученной на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к инверторному генератору, в частности к инверторному генератору, оснащенному блоком генератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания и выполненному с возможностью устранения из выходного значения переменного тока нелинейного гармонического искажения до предельно возможной степени.

Уровень техники

В раскрытом в данной публикации уровне техники форма сигнала выходного напряжения переменного тока приводится близкой к синусоидальному сигналу путем измерения разницы выходного напряжения в средней точке четырех ключевых элементов и регулирования в соответствии с данной разницей опорного синусоидального сигнала перед подачей его на схему широтно-импульсной модуляции для генерирования ШИМ-сигнала.

Раскрытие изобретения

Хотя вышеуказанная конфигурация в соответствии с документом '672 позволяет устранить искажения формы сигнала выходного напряжения, она не всегда позволяет осуществить адекватное уменьшение составляющих нелинейного гармонического искажения.

Таким образом, цель настоящего изобретение состоит в решении вышеуказанной проблемы путем предложения инверторного генератора, который осуществляет преобразование в переменный ток заданной частоты с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, и несущего сигнала, при этом осуществляется точное регулирование опорного синусоидального сигнала для надежного удаления составляющих нелинейного гармонического искажения из сигнала выходного напряжения.

Для достижения указанной цели, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается инверторный генератор, содержащий блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты. В соответствии с изобретением инверторный генератор содержит измеритель тока, измеряющий переменный ток, подаваемый на электрическую нагрузку; устройство вычисления коэффициентов усиления, которое на основании измеренного тока вычисляет коэффициенты Gn усиления (где n=2, 3, 4, 5, 6…m) n-ых гармоник опорного синусоидального сигнала; и регулятор опорного синусоидального сигнала, регулирующий опорный синусоидальный сигнал на величину суммы, полученной на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления.

Для достижения указанной выше цели, в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается способ управления инверторным генератором, содержащим блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты. В соответствии с изобретением способ включает следующие шаги: измерение переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку; вычисление коэффициентов Gn (где n=2, 3, 4, 5, 6…m) усиления n-ых гармоник опорного синусоидального сигнала на основании измеренного тока; и регулирование опорного синусоидального сигнала на величину суммы, полученной на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные и прочие цели и преимущества настоящего изобретения более подробно объясняются в нижеследующем описании со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг.1 изображена блок-схема, показывающая общую структуру инверторного генератора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 изображена блок-схема, функционально показывающая работу центрального процессора, изображенного на фиг.1.

На фиг.3 представлено графическое изображение сигналов, показывающее работу генератора опорного синусоидального сигнала, представленного на фиг.2.

На фиг.4 изображена блок-схема, иллюстрирующая работу регулятора опорного синусоидального сигнала, представленного на фиг.2.

На фиг.5 изображена блок-схема, иллюстрирующая устройство регулятора опорного синусоидального сигнала, представленного на фиг.2, для объяснения процесса, представленного блок-схемой на фиг.4.

На фиг.6 представлено графическое изображение сигналов, показывающее, в частности, опорный синусоидальный сигнал, сгенерированный генератором опорного синусоидального сигнала, представленным на фиг.2.

На фиг.7 представлена пояснительная иллюстрация, показывающая табличные значения коэффициентов усиления амплитуд гармоник, используемые в приведенной на фиг.4 блок-схеме.

На фиг.8 представлена пояснительная иллюстрация, показывающая элементы поправочных коэффициентов гармоник, вычисленные в соответствии с приведенной на фиг.4 блок-схемой.

Осуществление изобретения

Круговой статор (не показан) закреплен вблизи от головки блока цилиндров двигателя 12. Статор снабжен обмотками, образующими блок 14 электромашинного генератора, а именно трехфазными (U, V и W) выходными обмотками (главными обмотками) 14а и тремя однофазными обмотками 14b, 14с и 14d.

Трехфазный переменный ток, создаваемый (генерируемый) выходными обмотками 14а блока 14 генератора, поступает через клеммы 14е (U, V и W) на плату 16 управления (печатную плату) и подается в установленный на ней конвертор 20. Конвертор 20 содержит соединенные по мостовой схеме три тиристора SCR (silicon-controlled rectifier, однооперационный триодный тиристор) и три диода DI. Трехфазный переменный ток, создаваемый на выходе блока 14 генератора, преобразуется в постоянный ток посредством управления включением или углами проводимости тиристоров. Источник питания 22 с дроссельным преобразователем RCC (ringing choke converter, преобразователь с переходными процессами в дросселе) (стабилизированный источник питания постоянного тока) соединен с боковыми положительным и отрицательным электрическими выводами конвертора 20 и подает выпрямленное напряжение постоянного тока в качестве рабочего напряжения питания на три тиристора. После RCC-источника питания 22 в цепь включен сглаживающий конденсатор 24 для сглаживания постоянного тока на выходе конвертера 20.

Плата 16 управления оснащена центральным процессором (ЦП) 40 с 32-битной архитектурой. ЦП 40 управляет углом включения тиристоров конвертера 20 с помощью тиристорного (SCR) управляющего устройства (схемы управления) 40а, включением и выключением полевых транзисторов инвертора 26 с помощью устройства управления 40b затворами, а также работой привода 12b дросселя с помощью устройства управления 40 с приводом. ЦП 40 оснащен устройством памяти EEPROM (ЭСППЗУ, электрически-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) (энергонезависимым ЗУ) 40а.

Выходной сигнал первой однофазной выходной обмотки 14b подается на плату управления 16 через клеммы 14b1 и 14b2, а с нее - на генератор 14b3 управляющего напряжения, который генерирует рабочее напряжение питания 5 В для ЦП 40. Выходной сигнал с клеммы 14b1 подается на схему 14b4 измерения оборотов, где он преобразуется в импульсный сигнал и подается на ЦП 40. ЦП 40 подсчитывает импульсы выходного сигнала схемы 14b4 измерения оборотов для вычисления (измерения) скорости вращения двигателя 12.

Выходной сигнал второй однофазной выходной обмотки 14с подается на схему двухполупериодного выпрямителя 14с1, где осуществляется его двухполупериодное выпрямление для формирования рабочего напряжения питания для привода 12b дросселя и других устройств. Выходной сигнал третьей выходной обмотки 14d подается на схему 12с зажигания двигателя 12 для использования в качестве напряжения питания свечи 12d зажигания.

Выходной сигнал датчика тока 40g подается в ЦП 40, а также в ограничитель сверхтока 40П. Когда ток, измеренный датчиком тока 40g, превышает предельно допустимое значение, ограничитель сверхтока 40П отключает выходной сигнал устройства 40b управления затворами для временного обнуления выходного сигнала инвертора 26.

На фиг.2 изображена блок-схема, функционально показывающая работу центрального процессора 40.

Как показано на фиг.2, центральный процессор 40 оснащен генератором 40j опорного синусоидального сигнала, регулятором 40k опорного синусоидального сигнала, широтно-импульсным модулятором 40l и устройством 40m управления дросселем.

Как показано на фиг.3, генератор 40j опорного синусоидального сигнала формирует опорный синусоидальный сигнал (сигнальную волну; сигнал, изображенный верхней сплошной линией) заданной частоты (т.е. 50 или 60 Гц частоты питающей сети), имеющий форму волны требуемого выходного напряжения. Как более подробно разъяснено ниже, регулятор 40k опорного синусоидального сигнала корректирует синусоидальный сигнал, сформированный генератором 40j опорного синусоидального сигнала.

Как также показано на фиг.3, на вход широтно-импульсного модулятора 40l подается опорный синусоидальный сигнал, сформированный генератором 40j опорного синусоидального сигнала или откорректированный регулятором 40k опорного синусоидального сигнала; он использует компаратор (не показан) для сравнения опорного сигнала с несущим сигналом (например, с несущей волной частотой 20 кГц), и формирует ШИМ-сигнал (сигнал ШИМ-формы), а именно последовательность импульсов с переменным коэффициентом заполнения (отношения длительности t импульса к периоду Т его следования), в соответствии с принципом ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Волна, изображенная нижней пунктирной линией на фиг.3, показывает требуемую форму волны выходного напряжения. Период Т (шаг) ШИМ-сигнала (сигнала ШИМ-формы), в действительности является значительно более коротким, чем это показано на фиг.3, где он увеличен с целью облегчения понимания.

Устройство 40m управления дросселем управляет открытием дроссельной заслонки 12а для установления требуемой частоты вращения двигателя, рассчитанной на основании значения выходного переменного тока, определяемого электрической нагрузкой 36, рассчитывает выходные импульсы фазы А и фазы В для привода дросселя, представляющего собой шаговый двигатель 12b, и подает их через устройство 40с управления приводом на привод 12b дросселя с выходных клемм 40с1, тем самым управляя работой привода 12b дросселя.

Ниже приводится объяснение работы центрального процессора 40, в частности, работы регулятора 40k опорного синусоидального сигнала и широтно-импульсного модулятора 40l.

На фиг.4 изображена блок-схема, иллюстрирующая эти операции. Приведенная программа выполняется в заданные моменты времени, например, каждые 50 мкс для случая, когда частота сигнала выходного напряжения составляет 50 Гц.

Программа начинается на шаге S10, на котором вычисляется эффективное значение тока, измеренное датчиком тока 40g, т.е. среднеквадратичное значение измеренного датчиком значения (мгновенного значения).

Далее программа переходит к шагу S12, на котором вычисленное эффективное значение тока используется для вычисления коэффициентов Gn усиления (где n=2, 3, 5…m) гармоник путем извлечения данных из таблиц, содержащих значения коэффициентов усиления гармоник, после чего программа переходит к шагу S14, на котором вычисляются (извлекаются) амплитуды An (где n=2, 3, 5…m) из таблиц гармоник в каждом периоде частоты несущего сигнала (20 кГц) (фиг.3), и далее - к шагу S16, на котором с использованием арифметического выражения, представленного на фиг.4, на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления и амплитуд An вычисляется поправочный коэффициент гармоник. Следует отметить, что находящиеся среди 2-ой, 3-ей, 4-ой, 5-ой, 6-ой, … высших гармоник, 2-ая, 3-я, 5-ая гармоники использованы только в качестве примера.

На фиг.5 изображена блок-схема, иллюстрирующая устройство регулятора опорного синусоидального сигнала для объяснения процесса, представленного блок-схемой на фиг.4.

Как можно видеть, регулятор 40k опорного синусоидального сигнала содержит таблицу с параметрами опорного синусоидального сигнала, таблицы n-ых гармоник, т.е. таблицы 2-ой, 3-ей, 5-ой и далее до m-ой гармоник, и таблицы, содержащие коэффициенты усиления гармоник, связанные с таблицами параметров гармоник. Таблица параметров опорного синусоидального сигнала и все остальные таблицы хранятся в ЭСППЗУ 40d.

Как показано на фиг.6, данные в таблице опорного синусоидального сигнала сохранены для каждого заданного интервала времени для каждой из двух частот опорного синусоидального сигнала (50 и 60 Гц частоты питания сети), т.е. они хранятся с разбиением на 400 периодов (моментов времени). При рассмотрении фиг.6 следует отметить, что амплитуда (максимальное значение) выходного напряжения для удобства расчетов представлена равной 1024, т.е. как 2 в десятой степени (128 байт).

Подобным образом, как показано на фиг.6, амплитуды An (где n=2, 3, 5…m) соответствующих гармоник хранятся в таблицах 2-ой, 3-ей, 5-ой и до m-ой гармоник с разбиением на 400 шагов. Для облегчения понимания гармоники показаны, как имеющие ту же самую амплитуду, как и опорный синусоидальный сигнал.

Как показано на фиг.7, коэффициенты Gn усиления (где n=2, 3, 5…m) хранятся во 2-ой, 3-ей, 5-ой и до m-ой таблицах коэффициентов усиления как значения, которые могут быть найдены по значению тока (А), а точнее, вычисленному эффективному значению (А) тока. Коэффициент усиления представлен как дробная часть (процентная величина) от амплитуды (абсолютного значения) гармоники.

Следовательно, для извлечения данных из таблиц коэффициентов усиления и прочих таблиц в процессе работы алгоритма от шага S12 до шага S16 используется вычисленное эффективное значение тока, а амплитуды An, соответствующие периоду, связанному с моментом выполнения алгоритма, представленного блок-схемой на фиг.4, извлекаются из таблиц гармоник и других таблиц. Далее, как показано ниже, из найденных коэффициентов Gn усиления и амплитуд An вычисляется поправочный коэффициент гармоник в соответствии с указанным арифметическим выражением:

Поправочный коэффициент гармоник = А2×G2+A3×G3+А5×G5+…+Am×Gm.

Значения поправочного коэффициента 2-й, 3-й и 5-й гармоник показаны на фиг.8. На фиг.6 показана форма сигнала поправочного коэффициента гармоник, если он рассчитывается непрерывно для одного периода опорного синусоидального сигнала.

Возвращаясь к объяснению блок-схемы, показанной на фиг.4, отметим, что далее программа переходит к шагу S18, на котором вычисляется значение напряжения опорного синусоидального сигнала, например, значение, обозначенное как V18 на фиг.3, и с помощью указанного арифметического выражения вычисляется сумма значения напряжения опорного синусоидального сигнала и поправочного коэффициента гармоник, а на основании полученной таким образом суммы вычисляется выходное значение широтно-импульсной модуляции (ШИМ-сигнала).

Таким образом, получается значение напряжения опорного синусоидального сигнала, соответствующее периоду, связанному с моментом выполнения алгоритма, представленного блок-схемой на фиг.4, и сумма, полученная путем сложения полученного значения и поправочного коэффициента гармоник (произведения вычисленных амплитуд An гармоник и коэффициентов Gn усиления гармоник), используется для регулирования опорного синусоидального сигнала (значения его напряжения). Вплоть до этого этапа процедура обработки производится регулятором 40k опорного синусоидального сигнала.

Далее значение напряжения опорного синусоидального сигнала, откорректированное регулятором 40k опорного синусоидального сигнала (сумма значения напряжения опорного синусоидального сигнала и поправочного коэффициента гармоник) принимается широтно-импульсным модулятором 40l, который сравнивает его с несущим сигналом с использованием компаратора и вычисляет (формирует) значение выходного сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ-сигнал или волну ШИМ-формы).

Вычисленное значение выходного ШИМ-сигнала подается через устройство управления 40b затворами на мостовую схему из полевых транзисторов, показанную на фиг.1, и осуществляется управление включением или выключением четырех полевых транзисторов для вывода с выходных клемм 34 переменного тока заданной частоты 50 Гц (или 60 Гц) для питания электрической нагрузки 36 в соответствии с необходимостью.

Данный процесс объясняется со ссылкой на фиг.6. При вычислении ШИМ-сигнала с использованием компаратора для сравнения опорного синусоидального сигнала, сходного с изображенным, с несущим сигналом, полученная таким образом форма сигнала выходного напряжения должна иметь форму волны, которая, подобно опорному синусоидальному сигналу, не имеет искажения, как показано пунктирной кривой на фиг.3.

Тем не менее, в действительности форма сигнала выходного напряжения обычно отклоняется от требуемой формы опорного синусоидального сигнала вследствие запаздывания во времени, температуры и других факторов в процессе управления полевыми транзисторами, и в результате этого имеют место гармоники, подобные тем, которые показаны на фиг.6.

По этой причине, в данном варианте осуществления используется автономный компьютер для осуществления преобразования Фурье над гармониками, производимое в отношении формы напряжения опорного синусоидального сигнала, показанного на фиг.6, в зависимости от тока, проходящего через электрическую нагрузку 36, для проведения частотного анализа; значения амплитуд и коэффициентов усиления заранее генерируются на основании аналитических результатов, и сгенерированные данные подготавливаются в виде табличных данных, которые могут быть использованы для определения указанных значений по значению тока.

Среди этих данных коэффициенты Gn усиления вычисляются исходя из условия гашения гармоник. Более конкретно, если амплитуда А2 второй гармоники возникает на положительной полуволне, то коэффициент G2 усиления вычисляется на отрицательной полуволне для гашения амплитуды А2, и если амплитуда A3 третьей гармоники имеет место на отрицательной полуволне, то коэффициент G3 усиления вычисляется на положительной полуволне для гашения амплитуды A3. После этого опорный синусоидальный сигнал (значение его напряжения) корректируется с помощью поправочного коэффициента гармоник, полученного путем суммирования произведений амплитуд An и коэффициентов Gn усиления гармоник.

Вышеуказанная конфигурация рассматриваемого варианта осуществления предоставляет возможность точного регулирования опорного синусоидального сигнала. В результате этого, из сигнала выходного напряжения могут быть надежным образом удалены компоненты нелинейного искажения с помощью генерирования ШИМ-сигнала с использованием откорректированного опорного синусоидального сигнала.

Для хранения коэффициентов усиления n-х гармоник опорного синусоидального сигнала в качестве табличных значений имеется запоминающее устройство (ЭСППЗУ) 40d, и коэффициенты Gn усиления вычисляются путем их извлечения из таблиц с использованием измеренного значения тока. Таким образом, дополнительно к обеспечению вышеназванных преимуществ, данная конфигурация, кроме того, позволяет быстрое и простое вычисление коэффициентов Gn усиления.

В соответствии с изложенным выше данный вариант осуществления предусматривает инверторный генератор 10 (и способ управления инверторным генератором 10), содержащий блок 14 генератора, приводимый от двигателя 12 внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток, конвертер 20, соединенный с блоком 14 генератора и преобразующий переменный ток в постоянный ток, инвертор 26, соединенный с конвертером 20 и преобразующий постоянный ток в переменный ток, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки 36, управляющее устройство инвертора (центральный процессор 40), которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты. Отличительными особенностями предлагаемого инверторного генератора является то, что он содержит измеритель тока (центральный процессор 40, датчик 40g тока, шаг S10), измеряющий переменный ток, подаваемый на электрическую нагрузку 36; устройство вычисления коэффициентов усиления (центральный процессор 40, шаг S12), которое на основании измеренного тока вычисляет коэффициенты Gn усиления (где n=2, 3, 4, 5, 6…m) n-ых гармоник опорного синусоидального сигнала; и регулятор опорного синусоидального сигнала (центральный процессор 40, регулятор 40k опорного синусоидального сигнала, шаги S14-S18), регулирующий опорный синусоидальный сигнал на величину суммы (поправочный коэффициент гармоник), полученной на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления.

В инверторном генераторе коэффициенты Gn усиления подготовлены в виде табличных данных (хранятся в памяти (ЭСППЗУ 40d)), и устройство вычисления коэффициентов усиления вычисляет коэффициенты Gn усиления путем их извлечения из табличных данных на основании измеренного тока (шаг S12).

В инверторном генераторе устройство вычисления коэффициентов усиления вычисляет амплитуды An (где n=2, 3, 4, 5, 6, … m) n-ых гармоник опорного синусоидального сигнала, а регулятор опорного синусоидального сигнала регулирует опорный синусоидальный сигнал на величину суммы, полученной на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления и амплитуд An (шаг S14).

В инверторном генераторе амплитуды An подготовлены в виде табличных данных совместно с коэффициентами Gn усиления, и устройство вычисления коэффициентов усиления вычисляет амплитуды An путем их извлечения из табличных данных (шаги S12, S14).

В инверторном генераторе измеритель тока измеряет ток как эффективное значение на основании измеренного значения, полученного датчиком (40g) тока.

Несмотря на то, в приведенном выше описании в качестве переключающих элементов инвертора использованы полевые транзисторы, это не является ограничением, и вместо них могут быть использованы биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ) и т.п.

1. Инверторный генератор, содержащий блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток; конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный ток; инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный ток, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки; управляющее устройство инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты, отличающийся тем, что содержит измеритель тока для измерения переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку; устройство вычисления коэффициентов усиления для вычисления, на основании измеренного тока, коэффициентов Gn усиления (где n=2, 3, 4, 5, 6…m) n-х гармоник опорного синусоидального сигнала; и регулятор опорного синусоидального сигнала, регулирующий опорный синусоидальный сигнал на величину суммы, полученной на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления.

2. Инверторный генератор по п.1, отличающийся тем, что коэффициенты Gn усиления подготовлены в виде табличных данных, а устройство вычисления коэффициентов усиления вычисляет коэффициенты Gn усиления путем их извлечения из табличных данных на основании измеренного тока.

3. Инверторный генератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что устройство вычисления коэффициентов усиления вычисляет амплитуды An (где n=2, 3, 4, 5, 6…m) n-х гармоник опорного синусоидального сигнала, а регулятор опорного синусоидального сигнала регулирует опорный синусоидальный сигнал на величину суммы, полученной на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления и амплитуд An.

4. Инверторный генератор по п.3, отличающийся тем, что амплитуды An подготовлены в виде табличных данных совместно с коэффициентами Gn усиления, а устройство вычисления коэффициентов усиления вычисляет амплитуды An путем их извлечения из табличных данных.

5. Инверторный генератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что измеритель тока измеряет ток как эффективное значение на основании измеренного значения, полученного датчиком тока.

6. Способ управления инверторным генератором, содержащим блок генератора, приводимый от двигателя внутреннего сгорания и генерирующий переменный ток, конвертер, соединенный с блоком генератора и преобразующий переменный ток в постоянный ток, инвертор, соединенный с конвертером и преобразующий постоянный ток в переменный ток, снабженный ключевыми элементами для питания электрической нагрузки, управляющее устройство инвертора, которое управляет ключевыми элементами с помощью ШИМ-сигнала, генерируемого с использованием опорного синусоидального сигнала, имеющего форму волны требуемого выходного напряжения, а также несущего сигнала, и преобразует переменный ток, преобразованный в инверторе, в переменный ток заданной частоты, отличающийся тем, что включает следующие шаги: измерение переменного тока, подаваемого на электрическую нагрузку; вычисление на основании измеренного тока коэффициентов Gn усиления (где n=2, 3, 4, 5, 6…m) n-х гармоник опорного синусоидального сигнала; регулирование опорного синусоидального сигнала на величину суммы, полученной на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что коэффициенты Gn усиления подготавливают в виде табличных данных, а на шаге вычисления коэффициента Gn усиления вычисляют коэффициенты Gn усиления путем их извлечения из табличных данных на основании измеренного тока.

8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что на шаге вычисления коэффициентов усиления вычисляют амплитуды An (где n=2, 3, 4, 5, 6…m) n-х гармоник опорного синусоидального сигнала, и регулируют посредством регулятора опорного синусоидального сигнала опорный синусоидальный сигнал на величину суммы, полученной на основании вычисленных коэффициентов Gn усиления и амплитуд An.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что амплитуды An подготавливают в виде табличных данных совместно с коэффициентами Gn усиления, а на шаге вычисления коэффициентов усиления вычисляют амплитуды An путем их извлечения из табличных данных.

10. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что на шаге измерения тока измеряют ток как эффективное значение на основании измеренного значения, полученного датчиком тока.

Устройство бензиновых генераторов. Устройство инверторного генератора

Инверторный генератор

Устройство бензиновых генераторов

Общее устройство генератора

Устройство альтернатора (генераторной части)

Принцип работы бензогенератора

Устройство инверторного генератора

Инверторный генератор и способ управления таким генератором

Товар добавлен к сравнению

Товар добавлен в корзину

Вы заказали товар.

Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время.