您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
汽油發(fā)電機組逆變器
汽油發(fā)電機組以其靈活、方便、穩(wěn)定的特點被廣泛地作為常用、備用和應(yīng)急的交流電源使用。特別是近年來，我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，全
國各地都出現(xiàn)了不同程度的電力緊缺現(xiàn)象，使汽油發(fā)電機組的作用更加突顯出來。傳統(tǒng)的汽油發(fā)電機組直流輸出發(fā)電機電壓，輸出電壓、頻
率都不夠穩(wěn)定。汽油發(fā)電機組的發(fā)展趨勢是汽油發(fā)電機組和電力電子變換器的結(jié)合以及電子調(diào)速器的使用，也就是將發(fā)電機輸出的原始
電壓經(jīng)過電力電子變換器凈化處理，然后再輸出給負(fù)載，電子調(diào)速器調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，以達到節(jié)能和環(huán)保的目的。這種新型的發(fā)電機組一般
稱之為數(shù)碼發(fā)電機。本文的研究主要是為了實現(xiàn)1kW數(shù)碼式汽油發(fā)電機，主要工作包括兩個部分:一是電能處理環(huán)節(jié);二是發(fā)動機轉(zhuǎn)速的控制
。全文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容如下:*章介紹了汽油發(fā)電組的概況和課題的背景和意義，然后分別介紹了發(fā)動機電子調(diào)速器和電力電子逆變器
的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。 第二章介紹了汽油發(fā)電機組的組成機構(gòu)，對汽油發(fā)動機和同步發(fā)電機的工作原理進行了描述，并推導(dǎo)了發(fā)動機工
作的數(shù)學(xué)模型。第三章主要研究了發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制的方法，介紹了模糊控制和P}控制的特點提出了模糊和Pm混合控制的策略，設(shè)計了基于單
片機的模糊一P}混合控制器。第四章主要研究了電能轉(zhuǎn)換部分也就是逆變環(huán)節(jié)的設(shè)計，介紹了單相SPWM逆變器的原理和控制方法，對逆變環(huán)
節(jié)的軟硬件設(shè)計做了詳細(xì)的說明。第五章是實驗結(jié)果和實驗波形。1.1汽油發(fā)電機組概述能源是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)。自改革開放以來，電力工
業(yè)作為能源的支柱產(chǎn)業(yè)，雖然有了很大的發(fā)展，全國各地不斷建立起大中型火力發(fā)電廠、水電站及一些核電廠、風(fēng)力發(fā)電站，總裝機容量迅
猛地增長，但仍然難以滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要。尤其是對于邊遠(yuǎn)偏僻地區(qū)、臨時性工業(yè)現(xiàn)場、不允許停電的要害部門，以及供電負(fù)荷短缺、經(jīng)
常突然停電的經(jīng)營場所，就特別需要能有移動方便、經(jīng)濟適用的后備電源。小型汽油發(fā)電機組便是這種理想的設(shè)備，它能起到大電網(wǎng)無法替
代的作用[1]a汽油發(fā)電機組由汽油機、交流同步發(fā)電機和控制系統(tǒng)組成，是將汽油機輸出的機械能通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能輸出的機械系統(tǒng)。
它的工作原理可以簡單地概括為:汽油燃燒產(chǎn)生熱能—推動發(fā)動機活塞連桿機構(gòu)，使曲軸旋轉(zhuǎn)做功產(chǎn)生機械能—帶動發(fā)電機電樞旋轉(zhuǎn)，切割
定子磁場產(chǎn)生電能。因此可以將汽油發(fā)電機組看做是“發(fā)動機一發(fā)電機"型式的小型移動電站。汽油發(fā)電機組因為具有體積小、重量輕、操
作簡單、移動方便等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于家庭、工業(yè)、商業(yè)、教育、醫(yī)療、軍事等各個領(lǐng)域作為輔助或備用電源}z}0早期的汽油發(fā)電機
組采用分體式結(jié)構(gòu)，汽油機與發(fā)電機各為一個整體，安裝在一個機架上，兩者通過皮帶連接。雖然結(jié)構(gòu)簡單，便于拆卸維修，但是體積、重
量大，性能指標(biāo)(電壓調(diào)整率、油耗、噪聲)差。過去，這種機組多用于邊遠(yuǎn)地區(qū)為電源放映機提供電源。上個世紀(jì)九十年代，我國先后從歐
美、日本等發(fā)達國家引進了新型的汽油發(fā)電機組，這些機組的發(fā)動機和發(fā)電機同軸連接，這種發(fā)動機和發(fā)電機一體化的設(shè)計，大大減小了機
組的體積和重量(和老式機組相比在同等功率下，體積和重量減小了大約50 } )，使得機組結(jié)構(gòu)緊湊，性能*。新型的汽油發(fā)電機組的使
用范圍己不再局限與電影放映的領(lǐng)域，而是擴展到經(jīng)濟、文化、軍事、科研等諸多方面。數(shù)碼發(fā)電機是近幾年中發(fā)展起來的一個新的發(fā)電機
產(chǎn)品領(lǐng)域，該產(chǎn)品的普及化主要集中在五千瓦以下的小型發(fā)電機系統(tǒng)。數(shù)碼發(fā)電機整體外觀如圖1.1所示。傳統(tǒng)的發(fā)電機產(chǎn)品，主要采用低
速發(fā)動機帶動一個工頻輸出發(fā)電機進行正常工作，直接輸出對應(yīng)要求電源，這一類型的系統(tǒng)，由于發(fā)動工作在較低的轉(zhuǎn)速上，從而導(dǎo)致其相
對的體積較大、同時對于發(fā)電機而言，低轉(zhuǎn)速的發(fā)電機的體積也難以將體積做小，對整個系統(tǒng)而言就很難做到小型化、便攜化。在輸出電源
的質(zhì)量上由于輸出電源的電壓、頻率與發(fā)動機轉(zhuǎn)速都成正比對應(yīng)關(guān)系，由于發(fā)動機工作在不同負(fù)載狀態(tài)下的系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的波動將直接影響到輸
出電源電壓、頻率的穩(wěn)定性，其輸出電源的波形直接受發(fā)電機的影響，一般小功率的這一類型發(fā)電機的輸出波形的TDH都不是太理想。數(shù)碼
發(fā)電機方案的產(chǎn)生使得以上的這些問題得到了很好的解決。傳統(tǒng)的汽油發(fā)電機組采用AVR(自動電壓調(diào)節(jié)器)維持輸出電壓穩(wěn)定。AVR是一種半
波相近控制閘流管型的自動電壓調(diào)節(jié)器，是交流發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的一部分。自動電壓調(diào)整的基本原理是:由電壓測量回路測量發(fā)電機端電壓
，經(jīng)過相位調(diào)制器轉(zhuǎn)換成一系列的脈沖，經(jīng)過同步開關(guān)的選擇，此脈沖控制可控硅的導(dǎo)通時間。當(dāng)發(fā)電機端電壓升高時，導(dǎo)通角變小，反之
則變大，使發(fā)電機端電壓維持在額定電壓附近。數(shù)碼發(fā)電機采用逆變技術(shù)，將發(fā)電機產(chǎn)生的原始交流電進行凈化，電壓經(jīng)過“交一直一交"
轉(zhuǎn)換，使輸出電壓和發(fā)動機轉(zhuǎn)速無關(guān)，同時將電壓畸變率降至zui低，輸出電壓接近的正弦波形。圖1.2為帶AVR的傳統(tǒng)發(fā)電機和數(shù)碼發(fā)電
機輸出電壓波形的比較。