Инвертор для асинхронного двигателя. Схема инверторного двигателя


Схемы самодельных частотных преобразоваелей

Подробности Категория: Источники питания

Одна из первых схем преобразователя для питания трехфазного двигателя была опубликована в журнале «Радио» №11 1999г. Разработчик схемы М. Мухин в то время был учеником 10 класса и занимался в радиокружке.

Преобразователь предназначался для питания миниатюрного трехфазного двигателя ДИД-5ТА, который использовался в станке для сверления печатных плат. При этом следует отметить, что рабочая частота этого двигателя 400Гц, а напряжение питания 27В. Кроме того, средняя точка двигателя (при соединении обмоток «звездой») выведена наружу, что позволило предельно упростить схему: понадобилось всего три выходных сигнала, а на каждую фазу потребовался всего один выходной ключ. Схема генератора показана на рисунке 1.

Как видно из схемы преобразователь состоит из трех частей: генератора-формирователя импульсов трехфазной последовательности на микросхемах DD1…DD3, трех ключей на составных транзисторах (VT1…VT6) и собственно электродвигателя M1.

На рисунке 2 показаны временные диаграммы импульсов, сформированных генератором-формирователем. Задающий генератор выполнен на микросхеме DD1. С помощью резистора R2 можно установить требуемую частоту вращения двигателя, а также изменять ее в некоторых пределах. Более подробную информацию о схеме можно узнать в указанном выше журнале. Следует отметить, что по современной терминологии подобные генераторы-формирователи называются контроллерами.

Рисунок 1.

Рисунок 2. Временные диаграммы импульсов генератора.

На базе рассмотренного контроллера А. Дубровским из г. Новополоцка Витебской обл. была разработана конструкция частотно-регулируемого привода для двигателя с питанием от сети переменного тока напряжением 220В. Схема устройства была опубликована в журнале «Радио» 2001г. №4.

В этой схеме, практически без изменений, используется только что рассмотренный контроллер по схеме М. Мухина. Выходные сигналы с элементов DD3.2, DD3.3 и DD3.4 используются для управления выходными ключами A1, A2, и A3, к которым подключается электродвигатель. На схеме полностью показан ключ A1, остальные идентичны. Полностью схема устройства показана на рисунке 3.

Рисунок 3.

Подключение двигателя к выходу трехфазного инвертора

Для ознакомления с подключением двигателя к выходным ключам стоит рассмотреть упрощенную схему, приведенную на рисунке 4.

Рисунок 4.

На рисунке показан электродвигатель M, управляемый ключами V1…V6. Полупроводниковые элементы для упрощения схемы показаны в виде механических контактов. Питание электродвигателя осуществляется постоянным напряжением Ud получаемым от выпрямителя (на рисунке не показан). При этом, ключи V1, V3, V5 называются верхними, а ключи V2, V4, V6 нижними.

Совершенно очевидно, что открытие одновременно верхних и нижних ключей, а именно парами V1&V6, V3&V6, V5&V2 совершенно недопустимо: произойдет короткое замыкание. Поэтому, для нормальной работы такой ключевой схемы, обязательно, чтобы к моменту открытия нижнего ключа верхний ключ уже был закрыт. С этой целью контроллеры управления формируют паузу, часто называемую «мертвой зоной».

Величина этой паузы такова, чтобы обеспечить гарантированное закрытие силовых транзисторов. Если эта пауза будет недостаточна, то возможно кратковременное открытие верхнего и нижнего ключа одновременно. Это вызывает нагрев выходных транзисторов, часто приводящий к выходу их из строя. Такую ситуацию называют сквозными токами.

Вернемся к схеме, показанной на рисунке 3. В данном случае верхними ключами являются транзисторы 1VT3, а нижними 1VT6. Нетрудно заметить, что нижние ключи гальванически связаны с управляющим устройством и межу собой. Поэтому управляющий сигнал с выхода 3 элемента DD3.2 через резисторы 1R1 и 1R3 подаются непосредственно на базу составного транзистора 1VT4…1VT5. Этот составной транзистор есть не что иное, как драйвер нижнего ключа. В точности также от элементов DD3, DD4 управляются составные транзисторы драйверов нижнего ключа каналов A2 и A3. Питание всех трех каналов осуществляется от одного и того же выпрямителя на диодном мосте VD2.

Верхние же ключи гальванической связи с общим проводом и управляющим устройством не имеют, поэтому для управления ими кроме драйвера на составном транзисторе 1VT1…1VT2 пришлось в каждый канал установить дополнительный оптрон 1U1. Выходной транзистор оптрона в этой схеме также выполняет функцию дополнительного инвертора: когда на выходе 3 элемента DD3.2 высокий уровень открыт транзистор верхнего ключа 1VT3.

Для питания каждого драйвера верхнего ключа используется отдельный выпрямитель 1VD1, 1C1. Каждый выпрямитель питается от индивидуальной обмотки трансформатора, что можно рассматривать как недостаток схемы.

Конденсатор 1C2 обеспечивает задержку переключения ключей около 100 микросекунд, столько же дает оптрон 1U1, тем самым формируется вышеупомянутая «мертвая зона».

Достаточно ли только регулирования частоты?

С понижением частоты питающего переменного напряжения падает индуктивное сопротивление обмоток двигателя (достаточно вспомнить формулу индуктивного сопротивления), что приводит к увеличению тока через обмотки, и, как следствие, к перегреву обмоток. Также происходит насыщение магнитопровода статора. Чтобы избежать этих негативных последствий, при уменьшении частоты приходится снижать и эффективное значение напряжения на обмотках двигателя.

Одним из способов решения проблемы в любительских частотниках предлагалось это самое эффективное значение регулировать при помощи ЛАТРа, подвижный контакт которого имел механическую связь с переменным резистором регулятора частоты. Такой способ был рекомендован в статье С. Калугина «Доработка регулятора частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей». Журнал «Радио» 2002, №3, стр.31.

В любительских условиях механический узел получался в изготовлении сложным, а главное ненадежным. Более простой и надежный способ использования автотрансформатора был предложен Э. Мурадханяном из Еревана в журнале «Радио» №12 2004. Схема этого устройства показана на рисунках 5 и 6.

Напряжение сети 220В подается на автотрансформатор T1, а с его подвижного контакта на выпрямительный мост VD1 с фильтром C1, L1, C2. На выходе фильтра получается изменяемое постоянное напряжение Uрег, используемое собственно для питания двигателя.

Рисунок 5.

Напряжение Uрег через резистор R1 также подается на задающий генератор DA1, выполненный на микросхеме КР1006ВИ1 (импортный вариант NE555). В результате такого подключения обычный генератор прямоугольных импульсов превращается в ГУН (генератор, управляемый напряжением). Поэтому, при увеличении напряжения Uрег увеличивается и частота генератора DA1, что приводит к увеличению частоты вращения двигателя. При снижении напряжения Uрег пропорционально уменьшается и частота задающего генератора, что позволяет избежать перегрев обмоток и перенасыщение магнитопровода статора.

Рисунок 6.

В той же журнальной статье автор предлагает вариант задающего генератора, который позволяет избавиться от использования автотрансформатора. Схема генератора показана на рисунке 7.

Рисунок 7.

Генератор выполнен на втором триггере микросхемы DD3, на схеме обозначен как DD3.2. Частота задается конденсатором C1, регулировка частоты осуществляется переменным резистором R2. Вместе с регулировкой частоты изменяется и длительность импульса на выходе генератора: при понижении частоты длительность уменьшается, поэтому напряжение на обмотках двигателя падает. Такой принцип управления называется широтно импульсной модуляцией (ШИМ).

В рассматриваемой любительской схеме мощность двигателя невелика, питание двигателя производится прямоугольными импульсами, поэтому ШИМ достаточно примитивна. В реальных промышленных частотных преобразователях большой мощности ШИМ предназначена для формирования на выходе напряжений практически синусоидальной формы, как показано на рисунке 8, и для реализации работы с различными нагрузками: при постоянном моменте, при постоянной мощности и при вентиляторной нагрузке.

Рисунок 8. Форма выходного напряжения одной фазы трехфазного инвертора с ШИМ.

Силовая часть схемы

Современные фирменные частотники имеют на выходе мощные транзисторы структуры MOSFET или IGBT, специально предназначенные для работы в преобразователях частоты. В ряде случаев эти транзисторы объединены в модули, что в целом улучшает показатели всей конструкции. Управление этими транзисторами производится с помощью специализированных микросхем-драйверов. В некоторых моделях драйверы выпускаются встроенными в транзисторные модули.

Наиболее распространены в настоящее время микросхемы и транзисторы фирмы International Rectifier. В описываемой схеме вполне возможно применить драйверы IR2130 или IR2132. В одном корпусе такой микросхемы содержится сразу шесть драйверов: три для нижнего ключа и три для верхнего, что позволяет легко собрать трехфазный мостовой выходной каскад. Кроме основной функции эти драйверы содержат также несколько дополнительных, например защита от перегрузок и коротких замыканий. Более подробную информацию об этих драйверах можно узнать из технических описаний Data Sheet на соответствующие микросхемы.

При всех достоинствах единственный недостаток этих микросхем их высокая цена, поэтому автор конструкции пошел другим, более простым, дешевым, и в то же время работоспособным путем: специализированные микросхемы-драйверы заменены микросхемами интегрального таймера КР1006ВИ1 (NE555).

Выходные ключи на интегральных таймерах

Если вернуться к рисунку 6, то можно заметить, что схема имеет для каждой из трех фаз выходные сигналы, обозначенные как «Н» и «В». Наличие этих сигналов позволяет раздельно управлять верхними и нижними ключами. Такое разделение позволяет формировать паузу между переключением верхних и нижних ключей при помощи блока управления, а не самими ключами, как было показано в схеме на рисунке 3.

Схема выходных ключей с применением микросхем КР1006ВИ1 (NE555) показана на рисунке 9. Естественно, что для трехфазного преобразователя понадобится три экземпляра таких ключей.

Рисунок 9.

В качестве драйверов верхних (VT1) и нижних (VT2) ключей используются микросхемы КР1006ВИ1, включенные по схеме триггеров Шмидта. С их помощью возможно получить импульсный ток затвора не менее 200мА, что позволяет получить достаточно надежное и быстрое управление выходными транзисторами.

Микросхемы нижних ключей DA2 имеют гальваническую связь с источником питания +12В и, соответственно, с блоком управления, поэтому их питание осуществляется от этого источника. Микросхемы верхних ключей можно запитать так же, как было показано на рисунке 3 с использованием дополнительных выпрямителей и отдельных обмоток на трансформаторе. Но в данной схеме применяется иной, так называемый, «бустрепный» метод питания, смысл которого в следующем. Микросхема DA1 получает питание от электролитического конденсатора C1, заряд которого происходит по цепи: +12В, VD1, C1, открытый транзистор VT2 (через электроды сток – исток), «общий».

Другими словами заряд конденсатора C1 происходит в то время, когда открыт транзистор нижнего ключа. В этот момент минусовой вывод конденсатора С1 оказывается практически накоротко соединен с общим проводом (сопротивление открытого участка «сток – исток» у мощных полевых транзисторов составляет тысячные доли Ома!), что и обеспечивает возможность его заряда.

При закрытом транзисторе VT2 также закроется и диод VD1, заряд конденсатора C1 прекратится до следующего открытия транзистора VT2. Но заряд конденсатора C1 достаточен для питания микросхемы DA1 на время, пока закрыт транзистор VT2. Естественно, что в этот момент транзистор верхнего ключа находится в закрытом состоянии. Данная схема силовых ключей оказалась настолько хороша, что без изменений применяется и в других любительских конструкциях.

В данной статье рассмотрены лишь самые простые схемы любительских трехфазных инверторов на микросхемах малой и средней степени интеграции, с которых все начиналось, и где можно даже по схеме рассмотреть все «изнутри». Более современные конструкции выполнены с применением микроконтроллеров, чаще всего серии PIC, схемы которых также неоднократно публиковались в журналах «Радио».

Микроконтроллерные блоки управления по схеме более просты, чем на микросхемах средней степени интеграции, имеют такие нужные функции, как плавный пуск двигателя, защита от перегрузок и коротких замыканий и некоторые другие. В этих блоках все реализовано за счет управляющих программ или как их принято называть «прошивок». Именно от этих программ и зависит насколько хорошо или плохо будет работать блок управления трехфазного инвертора.

Достаточно простые схемы контроллеров трехфазного инвертора опубликованы в журнале «Радио» 2008 №12. Статья называется «Задающий генератор для трехфазного инвертора». Автор статьи А. Долгий является также автором цикла статей о микроконтроллерах и многих других конструкций. В статье приведены две простых схемы на микроконтроллерах PIC12F629 и PIC16F628.

Частота вращения в обеих схемах изменяется ступенчато с помощью однополюсных переключателей, что вполне достаточно во многих практических случаях. Там же дается ссылка где можно скачать готовые «прошивки», и, более того, специальную программу, с помощью которой можно изменять параметры «прошивок» по своему усмотрению. Возможна также работа генераторов режиме «демо». В этом режиме частота генератора уменьшена в 32 раза, что позволяет визуально с помощью светодиодов наблюдать работу генераторов. Также даются рекомендации по подключению силовой части.

Но, если не хочется заниматься программированием микроконтроллера фирма Motorola выпустила специализированный интеллектуальный контроллер MC3PHAC, предназначенный для систем управления 3-фазным двигателем. На его базе возможно создание недорогих систем регулируемого трехфазного привода, содержащего все необходимые функции для управления и защиты. Подобные микроконтроллеры находят все более широкое применение в различной бытовой технике, например, в посудомоечных машинах или холодильниках.

В комплекте с контроллером MC3PHAC возможно использование готовых силовых модулей, например IRAMS10UP60A разработанных фирмой International Rectifier. Модули содержат шесть силовых ключей и схему управления. Более подробно с этими элементами можно в их документации Data Sheet, которую достаточно просто найти в интернете.

Борис Аладышкин

Добавить комментарий

radiofanatic.ru

Инвертор для асинхронного двигателя CAVR.ru

Рассказать в: Предлагаемый инвертор состоит из микроконтроллера, узла защиты от превышения допустимого тока нагрузки и мощных коммутаторов напряжения на IGBT. управляемых специализированными микросхемами-драйверами.

Рис. 1

На рис. 1 представлена схема инвертора. Тактовая частота микроконтроллера задана внешней цепью R5R6C2 Входящим в нее подстроенным резистором R5 можно ее установить такой, чтобы частота сформированного трехфазного напряжения соответствовала требуемой. На выходах RBO-RB5 микроконтроллера формируются сигналы управления узлами А1-A3 - мощными коммутаторами напряжения 300 В. Эти узлы идентичны и построены по стандартной схеме. При желании три установленные в них микросхемы IR2110 можно заменить одной - IR2130 На выходе RB7 микроконтроллера формируются импульсы установки триггера токовой защиты в исходное состояние. Трехфазное напряжение близкой к синусоидальной формы образуется на выходах ХТЗ-ХТ5 инвертора за счет программного изменения соотношения интервалов открытого и закрытого состояний "верхних" и "нижних" плеч коммутаторов А1- A3. В каждой фазе формируется по 36 импульсов переменной длительности на период выходного напряжения Больше, к сожалению, не позволяют ограниченные ресурсы примененного микроконтроллера.

Датчиком тока нагрузки инвертора для узла защиты от превышения его допустимого значения служит резистор R10, включенный в общую минусовую цепь питания коммутаторов А1- A3. Если падение напряжения на этом резисторе превысит 1,7 В, изменяется логический уровень напряжения на выходе компаратора DA1, что "перебрасывает" триггер из элементов DD2.1, DD2.2 в состояние с высоким уровнем на выходе элемента DD2.2. Этот уровень, поступая в узлы А1- A3 запрещает работу установленных там микросхем-драйверов, что приводит к немедленному закрыванию всех IGBT и к прекращению тока во всех трех фазах подключенного к инвертору электродвигателя Триггер возвращается в исходное состояние по сигналу микроконтроллера. Порог срабатывания защиты устанавливают подстроечным резистором R1. Источник напряжения 300 В собран по схеме, предложенной Э Мурадханя-ном и Э Пилипосяном в статье "Регулируемый выпрямитель для питания электродвигателей" ("Радио", 2006, №11, с. 40-43) с учетом поправки в "Радио", 2007, № 6, с. 50. Источник был дополнен сетевым фильтром При эксплуатации инвертора важно обеспечить очередность включения питающего напряжения. Первым напряжение 220 В подается на трансформатор Т1 (рис 1) и лишь затем включается напряжение 300 В Инвертор был проверен при работе с асинхронным трехфазным двигателем мощностью 1 кВт, обмотки которого были соединены треугольником. Форма тока в фазах, проверенная с помощью осциллографа, подключенного через трансформатор тока, оказалась практически синусоидальной. При проверке было выяснено, что пусковой момент на валу двигателя недостаточен, а пусковой ток слишком велик. Тот факт, что выходное напряжение источника 300 В после его включения плавно нарастает в течение приблизительно 3 с, был использован для устранения указанных недостатков путем плавного пуска двигателя. Для этого необходимо изменять частоту трехфазного напряжения пропорционально текущему значению напряжения источника 300 В Чтобы реализовать эту идею, микроконтроллер PIC16F84 был заменен на PIC16F676, имеющий встроенный АЦП.

Рис. 2

Схема замены показана на рис. 2. В программу микроконтроллера PIC16F676 введен анализ текущего значения напряжения источника 300 В. При его изменении от 0 до 300 В частота формируемого трехфазного напряжения нарастает от 12 до 50 Гц и в дальнейшем остается равной достигнутому значению.

Программы для микроконтроллеров PIC16F84 и РIС 16F676 можно скачать здесь

Раздел: [Конструкции средней сложности] Сохрани статью в: Оставь свой комментарий или вопрос:

www.cavr.ru

Схемы подключения асинхронного двигателя и автономного инвертора. - PLC

Схемы подключения асинхронного двигателя и автономного инвертора.

Функциональная схема преобразователя частоты, питающего асинхронный двигатель в разомкнутой системе регулирования (САР) содержит выпрямитель1, входной фильтр 2, служащий для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения, автономный инвертор напряжения 3, поочередно подключающий фазы обмотки статора двигателя 4 к шинам разной полярности. Закон подключения определяется системой управления 5. Система управления может быть выполнена как на дискретных элементах, так и на различных микроконтроллерах или ПЭВМ.

Функциональная схема замкнутой САР содержит блок датчиков 6 (рис.1), включающий в себя датчик частоты вращения ротора, датчик тока статора, датчики напряжения на входе и выходе инвертора и др.

 

Рис. 1

Замкнутые САР позволяют более точно реализовать любой закон регулирования и увеличить его диапазон. Принципиальная схема питания обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя от автономного инвертора напряжения показана на рис.2.

Достоинством трехфазной мостовой схемы преобразователя является то, что в кривых фазных токов и напряжений отсутствуют третьи гармонические.

Рис. 2

В зависимости от закона управления и угла открывания ключевых элементов форма выходного напряжения может быть прямоугольной или ступенчатой, иметь или не иметь паузу, соответственно меняется и ток в фазах двигателя.

 

plc24.ru

Инвертор для бесколлекторных двигателей постоянного тока

May 29, 2010 by admin Комментировать »

Рис. 4.9 иллюстрирует интересный экспериментальный проект – двига­тель с неравнозначными полюсами, работающий от постоянного тока. Подобные двигатели широко используются в приложениях, требующих низких стартовых моментов, таких как часы, вентиляторы и другие при­боры. Отличительная черта показанного на рис. 4.9 устройства состоит в уменьшении радиопомех по сравнению с помехами от искрений и дуговых разрядов, сопровождающих работу коллекторного электродвигателя по­стоянного тока. Хотя и генератор с насыщаемым сердечником не без ра­диопомех, но спектр гармоник при сравнительно медленных переключе­ниях, например от 30 до нескольких сотен герц, все же причиняет меньше неприятностей в радиочастотном диапазоне, чем хаотические помехи от щеток коллектора. Кроме того, в исходную схему можно ввести различ­ные демпфирующие и сглаживающие цепи, уменьшающие скорость пере­ключений, поскольку к.п.д. не самый важный параметр в таких случаях.

Рис. 4.9. Применение инвертора в бес коллекторном электродвигателе постоянного тока.

Наиболее сложным при создании такого бесколлекторного электро­двигателя постоянного тока является одновременный учет особенностей инвертора и двигателя. Наиболее сложно разработать генератор, посколь­ку электродвигателю требуется частота точно 60 Гц. Здесь оказался бы полезен хорошо стабилизированный, но с перестраиваемым напряжени­ем источник питания постоянного напряжения, так как в этом случае по­является возможность получить колебания с частотой вблизи 60 Гц: час­тота генерации определяется напряжением питания.

Для небольших вентиляторов частота вращения не очень важна и здесь появляется широкое поле для экспериментирования. Можно даже оставить первоначальную обмотку электромотора и попробовать исполь­зовать ее в схеме инвертора, не требующего отвода от середины обмотки. Обмотку обратной связи в этом случае можно просто намотать поверх об­мотки двигателя. Можно также применить мостовые инверторы и двух-трансформаторные инверторы. В последнем случае проблема управления частотой никак не связана с обмоткой электродвигателя.

Это только малая часть рассматриваемой задачи: применение инвер­торов в больших электродвигателях. При помощи инверторов обычный асинхронный электродвигатель сможет обеспечить работу с переменной скоростью вращения в настоящее время доступную только для электро­двигателей постоянного тока. Здесь устранена необходимость пропускать ток величиной сотни и тысячи ампер через скользящие контакты, что приносит неплохие дивиденды.

nauchebe.net

Инвертор для асинхронного двигателя - Конструкции средней сложности - Схемы для начинающих

Предлагаемый инвертор состоит из микроконтроллера, узла защиты от превышения допустимого тока нагрузки и мощных коммутаторов напряжения на IGBT. управляемых специализированными микросхемами-драйверами.

Рис. 1

На рис. 1 представлена схема инвертора. Тактовая частота микроконтроллера задана внешней цепью R5R6C2 Входящим в нее подстроенным резистором R5 можно ее установить такой, чтобы частота сформированного трехфазного напряжения соответствовала требуемой. На выходах RBO-RB5 микроконтроллера формируются сигналы управления узлами А1-A3 - мощными коммутаторами напряжения 300 В. Эти узлы идентичны и построены по стандартной схеме. При желании три установленные в них микросхемы IR2110 можно заменить одной - IR2130 На выходе RB7 микроконтроллера формируются импульсы установки триггера токовой защиты в исходное состояние. Трехфазное напряжение близкой к синусоидальной формы образуется на выходах ХТЗ-ХТ5 инвертора за счет программного изменения соотношения интервалов открытого и закрытого состояний "верхних" и "нижних" плеч коммутаторов А1- A3. В каждой фазе формируется по 36 импульсов переменной длительности на период выходного напряжения Больше, к сожалению, не позволяют ограниченные ресурсы примененного микроконтроллера.

Датчиком тока нагрузки инвертора для узла защиты от превышения его допустимого значения служит резистор R10, включенный в общую минусовую цепь питания коммутаторов А1- A3. Если падение напряжения на этом резисторе превысит 1,7 В, изменяется логический уровень напряжения на выходе компаратора DA1, что "перебрасывает" триггер из элементов DD2.1, DD2.2 в состояние с высоким уровнем на выходе элемента DD2.2. Этот уровень, поступая в узлы А1- A3 запрещает работу установленных там микросхем-драйверов, что приводит к немедленному закрыванию всех IGBT и к прекращению тока во всех трех фазах подключенного к инвертору электродвигателя Триггер возвращается в исходное состояние по сигналу микроконтроллера. Порог срабатывания защиты устанавливают подстроечным резистором R1. Источник напряжения 300 В собран по схеме, предложенной Э Мурадханя-ном и Э Пилипосяном в статье "Регулируемый выпрямитель для питания электродвигателей" ("Радио", 2006, №11, с. 40-43) с учетом поправки в "Радио", 2007, № 6, с. 50. Источник был дополнен сетевым фильтром При эксплуатации инвертора важно обеспечить очередность включения питающего напряжения. Первым напряжение 220 В подается на трансформатор Т1 (рис 1) и лишь затем включается напряжение 300 В Инвертор был проверен при работе с асинхронным трехфазным двигателем мощностью 1 кВт, обмотки которого были соединены треугольником. Форма тока в фазах, проверенная с помощью осциллографа, подключенного через трансформатор тока, оказалась практически синусоидальной. При проверке было выяснено, что пусковой момент на валу двигателя недостаточен, а пусковой ток слишком велик. Тот факт, что выходное напряжение источника 300 В после его включения плавно нарастает в течение приблизительно 3 с, был использован для устранения указанных недостатков путем плавного пуска двигателя. Для этого необходимо изменять частоту трехфазного напряжения пропорционально текущему значению напряжения источника 300 В Чтобы реализовать эту идею, микроконтроллер PIC16F84 был заменен на PIC16F676, имеющий встроенный АЦП.

Рис. 2

Схема замены показана на рис. 2. В программу микроконтроллера PIC16F676 введен анализ текущего значения напряжения источника 300 В. При его изменении от 0 до 300 В частота формируемого трехфазного напряжения нарастает от 12 до 50 Гц и в дальнейшем остается равной достигнутому значению.

Программы для микроконтроллеров PIC16F84 и РIС 16F676 можно скачать здесь

cxema.my1.ru

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

Настоящее изобретение относится к инверторному генератору, в частности к инверторному генератору, оснащенному блоком генератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания и выполненному с возможностью надежного предотвращения превышения двигателем допустимого числа оборотов.

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.

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 конвертер 20. Конвертер 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 углами проводимости (включения) 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 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

инверторный генератор - патент РФ 2415508

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

Настоящее изобретение относится к инверторному генератору, в частности к инверторному генератору, оснащенному блоком генератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания и выполненному с возможностью надежного предотвращения превышения двигателем допустимого числа оборотов.

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.

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 конвертер 20. Конвертер 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 углами проводимости (включения) 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 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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

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.freepatent.ru