一種小功率同步發電機數控勵磁系統的製作方法
2023-07-21 10:29:16 1
一種小功率同步發電機數控勵磁系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種小功率同步發電機數控勵磁系統,其特徵在於：包括依次連接的採樣處理模塊、主控模塊和功率控制模塊；所述採樣處理模塊設有ADC0809晶片與主控模塊內所設的AT89C51單片機相連；所述功率控制模塊內設有MOSFET開關管。本發明採用價格低廉的數字控制元器件，實現了小功率發電機精準勵磁控制，節省了能源。系統結構簡單，成本低，體積小，可靠性強，反應速度快。
【專利說明】
一種小功率同步發電機數控勵磁系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及自動化控制領域，具體的說是一種小功率同步發電機數控勵磁系統。
【背景技術】
[0002]小功率同步發電機是一種以汽油機或柴油機為動力的小型發電設備。其重量輕、體積小、移動方便、可以長時間連續工作，被廣泛應用於在通信、採礦、築路、林區、農田、排灌、野外施工、和國防工程等領域，特別適用於市電電網不能輸送到的環境。此外，小功率同步發電機可作為應急備用電源，一旦停電能迅速提供穩定的交流電源。
[0003]目前，小功率同步發電機上使用的還普遍是模擬式的勵磁控制器，其特點是速度快，價格便宜，在性能要求不高的情況下，其性價比較高。但是其對電路的工藝要求比較高、存在零點漂移現象、功能少、不易擴充提升、通用性差。隨著小功率同步發電機供電環境對其輸出電能品質和電壓調整率等要求的日益提升，採用更優的勵磁控制系統需求日漸強烈。與此同時，數字控制技術、計算機技術、微電子技術飛速發展，低成本的數字控制元器件不斷推出，採用數字式勵磁控制器實現小功率發電機精準勵磁控制已成為發展趨勢。市場上現有的發電機的數字勵磁控制器，廣泛採用價格高昂的微處理器、DSP晶片元件，此類控制器隨也能用於小功率同步發電機的勵磁控制，但高成本無法進行普遍推廣。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種價格低廉，能精確控制的小功率同步發電機數控勵磁系統。
[0005]為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案為一種小功率同步發電機數控勵磁系統，包括依次連接的採樣處理模塊、主控模塊和功率控制模塊；所述採樣處理模塊設有ADC0809晶片與主控模塊內所設的AT89C51單片機相連；所述功率控制模塊內設有MOSFET
開關管。
[0006]本發明採用採樣處理模塊的ADC0809晶片的A/D轉換功能、主控模塊的AT89C51單片機的PWM控制功能及功率控制模塊的MOSFET電流控制功能，完成本發明的精確控制功能。系統的主控模塊採用AT89C51單片機，對採樣處理模塊的ADC0809電壓反饋數據轉換傳輸控制，並將轉換完成的數字反饋信號與系統給定值進行比較，通過PWM脈寬調製方式控制功率模塊的MOSFET開關管，實現勵磁電流的自動調節。
[0007]作為優選，所述ADC0809晶片還設有電壓採樣接口。
[0008]作為優選，所述功率控制模塊還設有推挽電路；本發明採用推挽電路實現對開關管MOSFET的PWM方式控制。
[0009]有益效果:與現有技術相比，本發明具有以下優點:本發明採用價格低廉的數字控制元器件，實現了小功率發電機精準勵磁控制，節省了能源。系統結構簡單，成本低，體積小，可靠性強，反應速度快。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的原理示意圖；
[0011]圖2為本發明的電路結構示意圖；
[0012]圖3為本發明主控制器的算法示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。
[0014]如圖1、圖2和圖3所示，一種小功率同步發電機數控勵磁系統，包括依次連接的採樣處理模塊1、主控模塊2和功率控制模塊3 ;採樣處理模塊I設有ADC0809晶片與主控模塊2內所設的AT89C51單片機相連；功率控制模塊3內設有MOSFET開關管。其中，ADC0809晶片還設有電壓採樣接口。其中，功率控制模塊3還設有推挽電路。
[0015]採用上述技術方案，採用採樣處理模塊的ADC0809晶片的A/D轉換功能、主控模塊的AT89C51單片機的PWM控制功能及功率控制模塊的MOSFET電流控制功能，完成本發明的精確控制功能。系統的主控模塊採用AT89C51單片機，對採樣處理模塊的ADC0809電壓反饋數據轉換傳輸控制，並將轉換完成的數字反饋信號與系統給定值進行比較，通過PWM脈寬調製方式控制功率模塊的MOSFET開關管，實現勵磁電流的自動調節。
[0016]採樣處理模塊:本發明的採樣處理模塊使用ADC0809晶片將發電機輸出端反饋的電壓採樣轉換為數位訊號。為實現對採樣處理模塊的控制。採用單片機AT89C51對ADC0809晶片模擬通道的選擇和數據的傳送進行控制，
[0017]AT89C51與ADC0809連接電路如圖2中所示。
[0018]AT89C51通過ALE為ADC0809的CLK提供時鐘脈衝。
[0019]ADC0809的START為轉換啟動信號，高電平有效。ALE是3位通道選擇地址ADDC、ADDB、ADDA信號的鎖存信號。AT89C51通過WR與P2.0管腳聯合控制ADC0809的START電平狀態和ALE鎖存信號。當發電機採集的電壓模擬信號送至ADC0809的IN0-1N7輸入端，由ALE鎖存地址信號輸入端，ADC0809進行模數轉換。
[0020]EOC是ADC0809的轉換情況狀態信號，當數模轉換約100 μ s後，EOC產生一個負脈衝，終止轉換，AT89C51的INTl檢測到ADC0809的EOC狀態。在EOC的上升沿後，AT89C51通過確認P2.0狀態後，利用RD將ADC0809的OE引腳置為高電平。此時，ADC0809把轉換好的8位數據結果通過D0-D7輸出至AT89C5的PO。
[0021]至此ADC0809的完成一次轉換並將數據傳送至AT89C51的過程。
[0022]主控模塊:本發明的主控模塊採用AT89C51定時器配合軟體的方法生成PWM信號。通過PWM脈寬調製方式控制功率模塊。如圖2中所示，AT89C51的Pl.0管腳通過連接高速光耦合器件6N137將PWM信號傳送給功率控制模塊。
[0023]AT89C51單片機程序算法如圖3所示。主要程序實現功能如下:
[0024](I)初始化:控制器通電後，執行初始化操作，主控模塊按照工作時序對各模塊發出初始化指令；
[0025](2)中斷1-採樣控制:主控模塊控制採樣處理模塊，對輸出端電壓採樣進行數模轉換，並將轉換結果輸送至主控模塊；
[0026](3)中斷2-電壓值比較:主控模塊對由採樣處理模塊傳輸過來的反饋電壓數位訊號與主控模塊內部存儲的給定電壓值進行比較，並計算調整量；
[0027](4)中斷3-調節控制:主控模塊按照調整量，以脈寬調製方式改變PWM信號佔空比；
[0028](5) PWM輸出:主控模塊通過光耦合器件，將調整過的PWM信號輸出至功率控制模塊。
[0029]功率控制模塊:本發明的功率控制模塊基於傳統的推挽電路實現對開關管MOSFET的PWM方式控制。模塊所需的PWM信號由主控模塊提供，如圖2中所示。
[0030]推挽電路由兩不同極性的電晶體連接而成，以推挽方式存在於電路中，負責正負半周的波形放大任務。電路的輸出阻抗低，PWM驅動波形陡峭。電路工作時，兩隻對稱的功率電晶體按照輸入的PWM信號周期分別導通，且每次只有一個導通，損耗小、效率高。
[0031]功率控制模塊中的開關管採用MOSFET電晶體，成本低。發電機副繞組電流流經MOSFET管，並經過PWM信號的調節控制後，作為提供給發電機轉子的勵磁電流輸出，實現勵磁電流的自動調節。
【權利要求】
1.一種小功率同步發電機數控勵磁系統，其特徵在於:包括依次連接的採樣處理模塊(I)、主控模塊(2)和功率控制模塊(3);所述採樣處理模塊(I)設有ADC0809晶片與主控模塊(2)內所設的AT89C51單片機相連；所述功率控制模塊(3)內設有MOSFET開關管。
2.根據權利要求1所述一種小功率同步發電機數控勵磁系統，其特徵在於:所述ADC0809晶片還設有電壓採樣接口。
3.根據權利要求1所述一種小功率同步發電機數控勵磁系統，其特徵在於:所述功率控制模塊(3 )還設有推挽電路。
【文檔編號】H02P9/30GK104242764SQ201310227727
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月7日 優先權日:2013年6月7日
【發明者】趙玉鑫 申請人:高郵市科特電機製造有限公司