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          汽油发电机组逆变器
          点击次数:998 发布时间:2015-03-10

          汽油发电机组以其灵活、方便、稳定的特点被广泛地作为常用、备用和应急的交流电源使用。特别是近年来,我国经济的快速发展,全


          国各地都出现了不同程度的电力紧缺现象,使汽油发电机组的作用更加突显出来。传统的汽油发电机组直流输出发电机电压,输出电压、频


          率都不够稳定。汽油发电机组的zui新发展趋势是汽油发电机组和电力电子变换器的结合以及电子调速器的使用,也就是将发电机输出的原始


          电压经过电力电子变换器净化处理,然后再输出给负载,电子调速器调节发动机转速,以达到节能和环保的目的。这种新型的发电机组一般


          称之为数码发电机。本文的研究主要是为了实现1kW数码式汽油发电机,主要工作包括两个部分:一是电能处理环节;二是发动机转速的控制


          。全文的结构和主要内容如下:*章介绍了汽油发电组的概况和课题的背景和意义,然后分别介绍了发动机电子调速器和电力电子逆变器


          的研究现状和发展趋势。 第二章介绍了汽油发电机组的组成机构,对汽油发动机和同步发电机的工作原理进行了描述,并推导了发动机工


          作的数学模型。第三章主要研究了发动机转速控制的方法,介绍了模糊控制和P}控制的特点提出了模糊和Pm混合控制的策略,设计了基于单


          片机的模糊一P}混合控制器。第四章主要研究了电能转换部分也就是逆变环节的设计,介绍了单相SPWM逆变器的原理和控制方法,对逆变环


          节的软硬件设计做了详细的说明。第五章是实验结果和实验波形。1.1汽油发电机组概述能源是国民经济的基础。自改革开放以来,电力工


          业作为能源的支柱产业,虽然有了很大的发展,全国各地不断建立起大中型火力发电厂、水电站及一些核电厂、风力发电站,总装机容量迅


          猛地增长,但仍然难以满足经济发展的需要。尤其是对于边远偏僻地区、临时性工业现场、不允许停电的要害部门,以及供电负荷短缺、经


          常突然停电的经营场所,就特别需要能有移动方便、经济适用的后备电源。小型汽油发电机组便是这种理想的设备,它能起到大电网无法替


          代的作用[1]a汽油发电机组由汽油机、交流同步发电机和控制系统组成,是将汽油机输出的机械能通过发电机转化为电能输出的机械系统。


          它的工作原理可以简单地概括为:汽油燃烧产生热能—推动发动机活塞连杆机构,使曲轴旋转做功产生机械能—带动发电机电枢旋转,切割


          定子磁场产生电能。因此可以将汽油发电机组看做是“发动机一发电机"型式的小型移动电站。汽油发电机组因为具有体积小、重量轻、操


          作简单、移动方便等优点,因此被广泛应用于家庭、工业、商业、教育、医疗、军事等各个领域作为辅助或备用电源}z}0早期的汽油发电机


          组采用分体式结构,汽油机与发电机各为一个整体,安装在一个机架上,两者通过皮带连接。虽然结构简单,便于拆卸维修,但是体积、重


          量大,性能指标(电压调整率、油耗、噪声)差。过去,这种机组多用于边远地区为电源放映机提供电源。上个世纪九十年代,我国先后从欧


          美、日本等发达国家引进了新型的汽油发电机组,这些机组的发动机和发电机同轴连接,这种发动机和发电机一体化的设计,大大减小了机


          组的体积和重量(和老式机组相比在同等功率下,体积和重量减小了大约50 } ),使得机组结构紧凑,性能优越。新型的汽油发电机组的使


          用范围己不再局限与电影放映的领域,而是扩展到经济、文化、军事、科研等诸多方面。数码发电机是近几年中发展起来的一个新的发电机


          产品领域,该产品的普及化主要集中在五千瓦以下的小型发电机系统。数码发电机整体外观如图1.1所示。传统的发电机产品,主要采用低


          速发动机带动一个工频输出发电机进行正常工作,直接输出对应要求电源,这一类型的系统,由于发动工作在较低的转速上,从而导致其相


          对的体积较大、同时对于发电机而言,低转速的发电机的体积也难以将体积做小,对整个系统而言就很难做到小型化、便携化。在输出电源


          的质量上由于输出电源的电压、频率与发动机转速都成正比对应关系,由于发动机工作在不同负载状态下的系统转速的波动将直接影响到输


          出电源电压、频率的稳定性,其输出电源的波形直接受发电机的影响,一般小功率的这一类型发电机的输出波形的TDH都不是太理想。数码


          发电机方案的产生使得以上的这些问题得到了很好的解决。传统的汽油发电机组采用AVR(自动电压调节器)维持输出电压稳定。AVR是一种半


          波相近控制闸流管型的自动电压调节器,是交流发电机励磁系统的一部分。自动电压调整的基本原理是:由电压测量回路测量发电机端电压


          ,经过相位调制器转换成一系列的脉冲,经过同步开关的选择,此脉冲控制可控硅的导通时间。当发电机端电压升高时,导通角变小,反之


          则变大,使发电机端电压维持在额定电压附近。数码发电机采用逆变技术,将发电机产生的原始交流电进行净化,电压经过“交一直一交"


          转换,使输出电压和发动机转速无关,同时将电压畸变率降至zui低,输出电压接近完美的正弦波形。图1.2为带AVR的传统发电机和数码发电


          机输出电压波形的比较。

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