传统的发电机一般是单相工频发电机,体积大且笨重,移动携带也很不方便;如果使用三相中频发电机则可大大减小体积和重量,也易于携带。但是中频发电机输出的是频率和幅值都与市电不同的三相交流电,一般用电设备不能直接使用,需要由逆变电源来转换成单相工频正弦交流电。
这里所用的发电机输出三相交流电频率为400~760Hz,电压为3TO~540V,通过逆变电源转变成幅值230V,频率50Hz的单相交流电。发电机带有油门控制,可以由外部通过油门调节发电机的输出;还有一路10V左右的交流电压,可以作为逆变电源的同步信号并为辅助电源供电。
2系统结构及工作原理逆变电源主电路结构要实现引言中所说的电压变换的功能,宜采取先整流成直流,再逆变成交流的方法。逆变电源的主电路如所示。由主电路图可以看出,系统结构主要分为两部分,前级为整流部分,后级为逆变部分。
逆变电源主电路图中频发电机输出的三相交流电进入逆变电源后,先经过三相半控桥相控整流,再由电容滤波,得到的直流侧电压,经单相桥式SPWM型逆变电路逆变,由LC滤波电路滤波,得到单相交流电。将直流侧电压作为反馈量进行控制,通过调节三相半控桥晶闸管的触发角和发电机油门,保持直流侧电压的恒定;逆变部分则采用开环控制。
把直流侧电压的反馈量引为控制量,是考虑到发电机的输出变化范围太大,如果采用不控整流,会给逆变部分带来太大的压力,所以前级的整流使用晶闸管相控整流,使用单片机组成的数字触发电路来控制晶闸管触发角和发电机输出,将直流侧电压稳定在一定值上。
逆变部分的控制可以采用开环控制或者闭环控制。使用开环控制的不足之处主要有:输出波形质量差,总谐波畸变率高;系统动态响应速度慢。而使用闭环控制可以克服这些问题,但是和开环控制相比较,闭环控制也有不足之处。首先,由于引入了输出量反馈,必需相应使用检测元件,系统的成本增加;其次,如果控制系统设计不好,运行过程中由于各种因素影响有可能造成逆变器输出电压振荡不稳定,系统的可靠性降低。本试验没有使用闭环控制主要是从成本来考虑,而且通过前面晶闸管触发角与发电机油门的控制,可以达到预期的性能指标。综合考虑,逆变部分宜采用成本较低、操作简单易行的开环控制方法。
3整流部分的控制3.采用单片机的数字触发电路和数字PID算法在晶闸管相控整流装置中,使用一般的分立或集成触发器,硬件电路复杂,元件易老化,调试困难,存在温度漂移和抗干扰能力差等缺点。
―51系列单片机组成的数字触发器,硬件电路简单,实时控制精度高,输出触发脉冲安采样时刻序号,农拥N步G号Li全可靠、对称性好,抗干扰能力强,克服了模拟式触发器的缺点。能充分发挥C51单片机的高速数据处理和计算能力,对直流侧电压进行闭环控制,得到高性能的调压装置11.PID控制仍旧是目前应用*广泛的一种控制方式,当PID控制采用模拟形式实现时,它的结构简单参数易于调整。随着单片机和DSP技术的发展,用数字算法替代模拟式PID控制器,使数字PID控制不断改进和完善,在很多方面的应用取得了很好的效果。