專利名稱：用于正弦波發(fā)電機多機并聯(lián)的控制電路及多機并聯(lián)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于正弦波發(fā)電機多機并聯(lián)的控制電路及多機并 聯(lián)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電能是現(xiàn)代社會最主要的能源之一。發(fā)電機，尤其是可移動的便攜 式燃料發(fā)電機，作為一種常規(guī)電能的有效補充和支持設備，在搶險救災、 野外科考、戶外活動、家庭備用等方面有著廣泛的應用。
現(xiàn)有的發(fā)電機在使用中，會遇到發(fā)電功率不夠，需要擴大功率等情況。 發(fā)電機并聯(lián)技術(shù)可以將小功率的單臺發(fā)電機組成滿足用戶需求的系統(tǒng) 功率，同時為用戶節(jié)省了成本并帶來經(jīng)濟效益。
現(xiàn)有的正弦波發(fā)電機的并聯(lián)，僅限于同功率之間，通過同步數(shù)據(jù)線 進行并聯(lián)發(fā)電，雖然也能達到擴大功率的目的，但是有其應用局限性。
其必須是2臺同功率的發(fā)電機，且其間通過同步數(shù)據(jù)線相連，且只能是 兩臺并聯(lián)。不能實現(xiàn)不同功率發(fā)電機的并聯(lián)發(fā)電，也不能實現(xiàn)2臺以上 發(fā)電才幾的并聯(lián)。
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能實現(xiàn)2臺以上發(fā)電機并 聯(lián)發(fā)電的控制電路及其構(gòu)成的多機并聯(lián)系統(tǒng)。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型設計了一種用于正弦波發(fā)電機多機 并聯(lián)的控制電路，包括
整流電路，用于將正弦波發(fā)電機發(fā)出的中頻三相交流電整流成直流電；
逆變及功率控制單元，與整流電路的輸出端相連，用于將整流電路輸 出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出；
直流電壓采樣電路，用于檢測整流電路輸出的直流電壓VDC;
直流電流采樣電路，用于檢測整流電路輸出的直流電流IDC;交流電流采樣電路，用于檢測逆變及功率控制單元輸出的交流電流I。； 交流電壓采樣電路，用于檢測逆變及功率控制單元輸出的交流電壓V0; 中央處理單元，與直流電壓采樣電路的輸出端和直流電流采樣電路的
輸出端相連；同時，中央處理單元與交流電流釆樣電i 各的輸出端和交流電
壓釆樣電路的輸出端相連，且中央處理單元的p麗控制信號輸出端與逆變
及功率控制單元的輸出功率控制端相連；逆變及功率控制單元的輸出端用 于接負載。
上述技術(shù)方案中，所述中央處理單元根據(jù)算式IDC. VDC-I。
E。 得出僅一臺正弦波發(fā)電機工作時的理想輸出電壓E。；然后將檢測到的 逆變及功率控制單元輸出的交流電壓V。和交流電流I。相乘，得出逆變及功率 控制單元輸出的有功功率P;同時，將所述交流電流1。與延遲1/4周期的 所述交流電壓V。相乘，即得出無功功率Q;然后才艮據(jù)如下算式
得出逆變及功率控制單元所需輸出的頻率w和幅值￡; 其中，&和kk分別為所述正弦波發(fā)電機輸出電壓的頻率下垂系數(shù)和幅 值下垂系數(shù)；
中央處理單元輸出相應的P麗控制信號至逆變及功率控制單元的輸出 功率控制端，使逆變及功率控制單元輸出滿足上述頻率w和幅值E的電壓， 從而滿足在多臺正弦波發(fā)電機并聯(lián)時具有較好的匹配效果。
作為另一種技術(shù)方案，所述中央處理單元根據(jù)算式I『VDC I。-E。 得出僅一臺正弦波發(fā)電機工作時的理想輸出電壓E。；然后將才全測到的 逆變及功率控制單元輸出的交流電壓V。和交流電流I。相乘，得出逆變及功率 控制單元輸出的有功功率P;同時，將所述交流電流1。與延遲1/4周期的 所述交流電壓V。相乘，即得出無功功率Q;然后根據(jù)如下算式
d t d t
得出逆變及功率控制單元所需輸出的頻率《和幅值E;其中，《,'和^分 別為所述正弦波發(fā)電機輸出電壓的頻率下垂系數(shù)和幅值下垂系數(shù)；(D和 i^分別為上述i^和i^的比例微分值。中央處理單元輸出相應的P觀控制信號至逆變及功率控制單元的輸出功率控制端，使逆變及功率控制單元輸 出滿足上述頻率W和幅值E的電壓，即通過調(diào)整P麗控制信號的占空比或 P麗控制信號的時間系數(shù)來控制逆變及功率控制單元中的功率器件，實現(xiàn)調(diào) 幅、調(diào)相。
進一步，所述逆變及功率控制單元的輸出端設有濾波電路。
由所述控制電路構(gòu)成的多機并聯(lián)系統(tǒng)，包括2臺或2臺以上的正弦波 發(fā)電機，各正弦波發(fā)電機的輸出端分別連接有一個所述控制電路，即各臺 正弦波發(fā)電機的輸出端與相應的一個控制電路中的整流電路的交流輸入端 相連，且各控制電路中的逆變及功率控制單元的輸出端并聯(lián)，以與所述負 載相連；各控制電路中的逆變及功率控制單元輸出的電壓具有相同的頻率 和幅值，從而達到實時調(diào)整各正弦波發(fā)電機實際輸出功率，達到并聯(lián)系統(tǒng) 各正弦波發(fā)電機輸出功率匹配，以實現(xiàn)多臺不同功率發(fā)電機的并聯(lián)發(fā)電， 且各正弦波發(fā)電機之間無需釆用同步數(shù)據(jù)線。
各臺正弦波發(fā)電機的額定功率與其輸出電壓的頻率下垂系數(shù)之積相 等，或各臺正弦波發(fā)電機的額定功率與其輸出電壓的幅值下垂系數(shù)之積相 等，即利用下垂特性選擇不同的下垂系數(shù)，可以使不同容量的數(shù)碼發(fā)電機并 聯(lián)運行，并按其單位容量均分負載，使所述多機并聯(lián)系統(tǒng)具有較好的并聯(lián)發(fā) 電的效果。
所述多機并聯(lián)系統(tǒng)開始工作時，各控制電路將來自各正弦波發(fā)電機的 輸出電壓轉(zhuǎn)換為預設值輸出，同時各控制電路中的中央處理單元^^艮據(jù)測得 的所述直流電壓VDe、直流電流IDe、交流電壓V。和交流電流1?？刂颇孀兗肮?率控制單元的輸出電壓的頻率和幅值，直至各控制電路中的逆變及功率控 制單元輸出的電壓具有相同的頻率和幅值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下積極效果(l)本實用新型的 用于正弦波發(fā)電機多機并聯(lián)的控制電路，采用閉環(huán)控制策略，其實現(xiàn)的逆變 及功率控制單元具有較高的電壓控制精度和較好的動態(tài)響應，比較適用于 控制正弦波發(fā)電機的多機并聯(lián)運行。(2)本實用新型中，并聯(lián)系統(tǒng)中的各 單機(即各臺正弦波發(fā)電機)之間不需要通過同步數(shù)據(jù)線連接，在各單機 之間并沒有直接的數(shù)字信號或數(shù)值作為調(diào)整系數(shù)傳遞，而是通過各單機的 控制電路獨立檢測各物理量并進行計算，得出調(diào)整數(shù)值，實時調(diào)整各單機實際輸出功率，達到并聯(lián)系統(tǒng)各單機輸出功率匹配。也就是在并聯(lián)系統(tǒng)中， 根據(jù)各單機的標稱功率和實際并聯(lián)工作狀況實時調(diào)整各單機的實際輸出功 率，實現(xiàn)各單機按標稱功率按比例分配負栽，達到不同功率正弦波發(fā)電 機并聯(lián)的效果和目的。不需要使用同步數(shù)據(jù)線，大大拓展了發(fā)電機并聯(lián) 的使用場合和用途。不但能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的雙機并聯(lián)，而且可以實現(xiàn)多機 并聯(lián)。(3)本實用新型的控制電路適用于同等功率的正弦波發(fā)電機的并
聯(lián)，也適用與不同容量的變頻器或UPS等模塊的并聯(lián)。
為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施 例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中 圖1為不同功率發(fā)電機的并聯(lián)下垂特性示意圖。
圖2為本實用新型中的兩個用于正弦波發(fā)電機多機并聯(lián)的控制電路并 聯(lián)后接負載的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型中的所述控制電路的數(shù)據(jù)處理流程圖。 圖4為上述多機并聯(lián)系統(tǒng)的工作處理流程圖。
具體實施方式
(實施例1 )
見圖2，本實施例的用于正弦波發(fā)電機多機并聯(lián)的控制電路，包括 整流電路1,用于將正弦波發(fā)電機發(fā)出的中頻三相交流電整流成直流電 輸出；
逆變及功率控制單元2，與整流電路l的輸出端相連，用于將整流電路 1輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出；
直流電壓采樣電路4,用于檢測整流電路1輸出的直流電壓VDC; 直流電流采樣電路5，用于檢測整流電路1輸出的直流電流IDC; 交流電流采樣電路6，用于檢測逆變及功率控制單元2輸出的交流電流
10;
交流電壓采樣電路7，用于檢測逆變及功率控制單元2輸出的交流電壓
中央處理單元3,與直流電壓采樣電路4的輸出端和直流電流釆樣電路 5的輸出端相連；同時，中央處理單元3與交流電流采樣電路6的輸出端和交流電壓采樣電路7的輸出端相連，且中央處理單元3的PWM控制信號輸 出端與逆變及功率控制單元2的輸出功率控制端相連；逆變及功率控制單 元2的輸出端用于接負栽8。
中央處理單元3的實質(zhì)為內(nèi)置ADC和PWM輸出的MCU，或為外置ADC 的DSP功能模塊，或為外置ADC的CPLD或FPGA功能模塊等。逆變及功 率控制單元2是通過功率器件如IGBT和IPM等實現(xiàn)的將直流轉(zhuǎn)換成交 流豐t出的電^各。
所述中央處理單元3根據(jù)算式ID「VDC I。.E。 一_ (a)
得出僅一臺正弦波發(fā)電機工作時的理想輸出E。；
然后將檢測到的逆變及功率控制單元2輸出的交流電壓V。和交流電流 1。相乘，得出逆變及功率控制單元2輸出的有功功率P;同時，將所述交流 電流1。與延遲1/4周期的所述交流電壓V。相乘，即得出無功功率Q;然后 根據(jù)如下算式<formula>formula see original document page 7</formula>得出逆變及功率控制單元2所需輸出的頻率w和幅值五； 其中，&和&分別為所述正弦電機輸出電壓的頻率下垂系數(shù)和幅 值下垂系數(shù)。
中央處理單元3輸出相應的PWM控制信號至逆變及功率控制單元2的 輸出功率控制端，使逆變及功率控制單元2輸出滿足上述頻率w和幅值五的 電壓。所述逆變及功率控制單元2的輸出端設有濾波電路，如圖3，該濾波 電路為包括電感L和電容C的LC濾波電路。 (實施例2 )
在實施例1的基礎上，本實施例的控制電路有如下不同之處 見圖3,所述中央處理單元3根據(jù)算式IDe.VD(; I。.E。__ (c) 得出僅一臺正弦波發(fā)電機工作時的理想輸出電壓En;然后將檢測到的 逆變及功率控制單元2輸出的交流電壓V。和交流電流1。相乘，得出逆變及功 率控制單元2輸出的有功功率P;同時，將所述交流電流1。與延遲1/4周 期的所述交流電壓V。相乘，即得出無功功率Q;然后根據(jù)如下算式<formula>formula see original document page 7</formula>得出逆變及功率控制單元2所需輸出的頻率《和幅值￡。
其中，^和&分別為所述正弦波發(fā)電機輸出電壓的頻率下垂系數(shù)和幅
值下垂系數(shù)；尺p。和^。分別為上述i^和^的比例微分值。中央處理單元3 輸出相應的P麗控制信號至逆變及功率控制單元2的輸出功率控制端，使 逆變及功率控制單元2輸出滿足上述頻率w和幅值fi的電壓。 (實施例3 )
本實施例的多機并聯(lián)系統(tǒng)采用上述實施例1或2中的控制電路，且該 多機并聯(lián)系統(tǒng)包括2臺或2臺以上的正弦波發(fā)電機，各正弦波發(fā)電機的輸 出端分別連接有一個所述控制電路，即各臺正弦波發(fā)電機的輸出端與相應 的一個控制電路中的整流電路1的交流輸入端相連，且各控制電路中的逆 變及功率控制單元2的輸出端并聯(lián)，以與所述負載8相連；各控制電路中 的逆變及功率控制單元2輸出的電壓具有相同的頻率和幅值。
等，或各臺正弦波發(fā)電機的額定功率與其輸出電壓的幅值下垂系數(shù)之積相 等，以使各單機按標稱功率按比例分配負載，使各并聯(lián)系統(tǒng)的匹配效果 達到最好。
所述多機并聯(lián)系統(tǒng)開始工作時，各控制電路將來自各正弦波發(fā)電機的 輸出電壓轉(zhuǎn)換為預設值輸出，同時各控制電路中的中央處理單元3根據(jù)測 得的所述直流電壓V。e、直流電流W、交流電壓V。和交流電流I?？刂颇孀兗?功率控制單元2的輸出電壓的頻率和幅值，直至各控制電路中的逆變及功 率控制單元2輸出的電壓具有相同的頻率和幅值。
如圖5所示，正弦波發(fā)電機的多才幾并聯(lián)系統(tǒng)的工作處理流程如下 系統(tǒng)中的各單機按預設值輸出波形，然后各控制電路將實時測得的電 流、電壓值進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，并將數(shù)字化的交流電壓V。和交流電流1。進 行計算，計算出實時的有功功率P和無功功率Q，然后將有功功率P和 無功功率Q按照上述下垂控制公式d進行PD (比例微分)計算，得出 需要控制的輸出電壓的頻率《和幅值￡。最后，將計算出的P麗占空比 和周期時間通過逆變及功率控制單元2,實現(xiàn)對輸出交流波形的幅值和 相位控制，直至所述多機并聯(lián)系統(tǒng)按比例分配單機功率，并減小環(huán)流和 損耗。
權(quán)利要求1、一種用于正弦波發(fā)電機多機并聯(lián)的控制電路，其特征在于包括整流電路(1)，用于將正弦波發(fā)電機發(fā)出的中頻三相交流電整流成直流電；逆變及功率控制單元(2)，與整流電路(1)的輸出端相連，用于將整流電路(1)輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出；直流電壓采樣電路(4)，用于檢測整流電路(1)輸出的直流電壓VDC；直流電流采樣電路(5)，用于檢測整流電路(1)輸出的直流電流IDC；交流電流采樣電路(6)，用于檢測逆變及功率控制單元(2)輸出的交流電流I0；交流電壓采樣電路(7)，用于檢測逆變及功率控制單元(2)輸出的交流電壓V0；中央處理單元(3)，與直流電壓采樣電路(4)的輸出端和直流電流采樣電路(5)的輸出端相連；同時，中央處理單元(3)與交流電流采樣電路(6)的輸出端和交流電壓采樣電路(7)的輸出端相連，且中央處理單元(3)的PWM控制信號輸出端與逆變及功率控制單元(2)的輸出功率控制端相連；逆變及功率控制單元(2)的輸出端用于接負載(8)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于正弦波發(fā)電機多機并聯(lián)的控制電路，其 特征在于所述逆變及功率控制單元(2)的輸出端設有濾波電路。
3、 一種由權(quán)利要求1或2所述的控制電路構(gòu)成的多機并聯(lián)系統(tǒng)，其特 征在于該多機并聯(lián)系統(tǒng)包括2臺或2臺以上的正弦波發(fā)電機，各正弦波 發(fā)電機的輸出端分別連接有一個所述控制電路，即各臺正弦波發(fā)電機的輸 出端與相應的一個控制電路中的整流電路(1)的交流輸入端相連，且各控 制電路中的逆變及功率控制單元(2)的輸出端并聯(lián)，以與所述負載(8) 相連。
專利摘要為了實現(xiàn)無同步數(shù)據(jù)線的多臺正弦波發(fā)電機并聯(lián)發(fā)電，并使各單機按標稱功率按比例分配負載，達到不同功率的正弦波發(fā)電機并聯(lián)的目的，本實用新型公開了一種用于正弦波發(fā)電機多機并聯(lián)的控制電路及多機并聯(lián)系統(tǒng)。所述控制電路，包括整流電路、逆變及功率控制單元、直流電壓采樣電路、直流電流采樣電路、交流電流采樣電路、交流電壓采樣電路和中央處理單元。在各單機之間通過各自的控制電路獨立檢測各物理量并進行計算，得出調(diào)整數(shù)值，實時調(diào)整各單機實際輸出功率，達到并聯(lián)系統(tǒng)各單機輸出功率匹配。達到多臺不同功率正弦波發(fā)電機并聯(lián)的目的。且無需使用同步數(shù)據(jù)線，大大拓展了發(fā)電機并聯(lián)的使用場合和用途。
文檔編號H02J3/38GK201355767SQ20082018279
公開日2009年12月2日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者吳曉勇, 俊 楊 申請人:吳曉勇;楊 俊