雙核雙工同步控制交流發電機的製作方法

2023-05-21 23:51:26 1

專利名稱：雙核雙工同步控制交流發電機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電源供電裝置，具體地說，是一種通用發電機的雙核雙工 同步控制交流發電機。
背景技術：
通用發電機主要用於停電情況下，或是沒有電源的環境，為用電設備供電， 通機內安裝有發電機，傳統發電機包括電機主繞組、電橋、逆變電路、濾波電 路、直流電壓採集器、電壓檢測器、電流檢測器和中央控制器，其中主繞組輸 出三相交流電給所述電橋，經電橋整形為直流電後輸出給逆變電路，由逆變電 路對直流電轉換為交變脈衝電流，由濾波電路將交變脈衝電流轉換為交流電輸
出；直流電壓採集器採集電橋的直流電信值並發送給中央控制器；電壓檢測器 檢測濾波電路輸出的交流電壓值並發送給中央控制器；電流檢測器檢測濾波電 路輸出的交流電流值並發送給所述中央控制器；中央控制器需要對大量的數據 進行判斷、識別和處理，同時，又要考慮低成本的情況下，往往採用單片機作 為中央控制器，因此，中央控制器的工作效率受單片機的限制，無法完成大型 數據的處理，限制了發電機的工作效率和工作頻率。
現有交流發電機的缺點是中央控制器的工作頻率低，無法完成大型數據 的處理，限制了發電機的工作效率和工作頻率。 實用新型內容針對現有技術存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種雙核雙工同步 控制交流發電機，它能提高中央控制器的工作頻率，在低成本的條件下實現大 型數據的處理，提高發電機的工作效率和工作頻率。為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下 一種雙核雙工同步控制交 流發電機，由電機主繞組、電橋、逆變電路、濾波電路、直流電壓採集器、電 壓檢測器、電流檢測器和中央控制器組成，其中主繞組輸出三相交流電給所述 電橋，經電橋整形為直流電後輸出給逆變電路，由逆變電路對直流電轉換為交 變脈衝電流，由濾波電路將交變脈衝電流轉換為交流電輸出；所述直流電壓採集器採集所述電橋整形後直流電信號，並發送給所述中 央控制器；所述電壓檢測器檢測所述濾波電路輸出的交流電電壓信號，並發送給所 述中央控制器；所述電流檢測器檢測所述濾波電路輸出的交流電電流信號，並發送給所 述中央控制器；其關鍵在於所述中央控制器由第一主晶片和第二主晶片組成，其中第一主晶片的數據輸出端SD0和第二主晶片的數據輸入端SDI連接，第一主晶片的 數據輸入端SDI和第二主晶片的數據輸出端SD0連接，二者的時鐘端SCK相互 連接，片選端豆相互連接；所述第一主晶片設置有直流採集端RA1與所述直流電壓採集器的輸出端連 接，接收直流電壓採集器輸出的採樣信號；所述第二主晶片設置有電壓檢測端RB5與所述電壓檢測器的輸出端連接， 獲取電壓檢測值；所述第二主晶片設置有電流檢測端RB3與所述電流檢測器的 輸出端連接，獲取電流檢測值；所述第二主晶片還並列設置有二路逆變控制端 PIA、 PIB與所述逆變電路的控制端連接，控制逆變電路的脈衝波形。第一主晶片和第二主晶片分別工作，第一主晶片與第二主晶片的通訊採用
SPI全雙工同步串行總線，SPI (Serial Peripheral Interface)是一種串行 同步通訊協議，由一個主設備和一個或多個從設備組成，主設備啟動一個與從 設備的同步通訊，從而完成數據的交換。SPI接口由SDI (串行數據輸入)，SDO (串行數據輸出)，SCK (串行移位時鐘)，CS (從使能信號)四種信號構成， CS決定了唯一的與主設備通信的從設備，如沒有CS信號，則只能存在一個從 設備，主設備通過產生移位時鐘來發起通訊。通訊時，數據由SDO輸出，SDI輸 入，數據在時鐘的上升或下降沿由SD0輸出，在緊接著的下降或上升沿由SDI讀 入，這樣經過8/16次時鐘的改變，完成8/16位數據的傳輸。
雙核同步工作，並對工作任務實行分工處理，只增加一塊單片機，實現了 在低成本的條件下，對大型數據的處理，提高發電機的工作效率和工作頻率。
第一主晶片還設置顯示輸出端，該顯示輸出端串限流電阻後連接第一光耦 的陰極輸入端，該第一光耦的陽極輸入端接高電平，所述第一光耦的陰極輸入 端和陽極輸入端之間連接有分壓電阻，所述第一光耦的發射極輸出端接地，集 電極輸出端串上拉電阻接高電平，該集電極輸出端輸出驅動信號給顯示模塊的 輸入端；
所述顯示模塊的輸出端串限流電阻後連接第二光耦的陰極輸入端，該第二 光耦的陽極輸入端接高電平，所述第二光耦的陰極輸入端和陽極輸入端之間連 接有分壓電阻，所述第二光耦的發射極輸出端接地，集電極輸出端串上拉電阻 接高電平，該集電極輸出端輸出信號給所述第一主晶片的輸入端。
通過光耦隔離，確保第一主晶片與顯示模塊之間的數據交換，同時，保護 第一主晶片不會被顯示模塊的大電流反向衝擊。有益效果採用兩片單片機來控制，它們之間採用ISP同步通訊聯繫起來， 軟體採用互鎖加密方式，不易被仿製，有利於保護開發者的利益。提高中央控 制器的工作頻率，合理分配運算資源，在低成本的條件下實現大型數據的處理， 提高發電機的工作效率和工作頻率，改善了正弦波形的的畸變率。還可以擴展 更多的控制功能，如輸出電壓、頻率、功率、溫度、累計時間，故障信息顯 示在LCD顯示屏上，還可以對發電機進行遙控開、關機；定時開、關機控制等。

圖1為交流發電機的原理框圖2為本實用新型的電路原理圖3為第一主晶片和第二主晶片的電路原理圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明
如圖1所示， 一種雙核雙工同步控制交流發電機，由電機主繞組l、電橋2、
逆變電路3、濾波電路4、直流電壓採集器5、電壓檢測器6、電流檢測器7和 中央控制器組成，其中主繞組1輸出三相交流電給所述電橋2，經電橋2整形為 直流電後輸出給逆變電路3，由逆變電路3對直流電轉換為交變脈衝電流，由濾 波電路4將交變脈衝電流轉換為交流電輸出；
所述直流電壓採集器5:採集所述電橋2整形後直流電信號，並發送給所述 中央控制器；
所述電壓檢測器6:檢測所述濾波電路4輸出的交流電電壓信號，並發送給 所述中央控制器；
所述電流檢測器7:檢測所述濾波電路4輸出的交流電電流信號，並發送給 所述中央控制器；如圖2所示，所述中央控制器由第一主晶片MCU1和第二主晶片MCU2組成， 其中第一主晶片MCU1的數據輸出端SD0和第二主晶片MCU2的數據輸入端SDI 連接，第一主晶片MCU1的數據輸入端SDI和第二主晶片MCU2的數據輸出端SD0
連接，二者的時鐘端scK相互連接，片選端:^相互連接；
第一主晶片MCU1和第二主晶片MCU2都採用PIC16F882/3單片機。 所述第一主晶片MCU1設置有直流採集端RA1與所述直流電壓採集器5的輸 出端連接，接收直流電壓採集器5輸出的採樣信號；
所述第二主晶片MCU2設置有電壓檢測端RB5與所述電壓檢測器6的輸出端 連接，獲取電壓檢測值；所述第二主晶片MCU2設置有電流檢測端RB3與所述電 流檢測器7的輸出端連接，獲取電流檢測值；所述第二主晶片MCU2還並列設置 有二路逆變控制端PIA、 PIB與所述逆變電路3的控制端連接，控制逆變電路3 的脈衝波形。
第一主晶片和第二主晶片分別工作，第一主晶片與第二主晶片的通訊採用 SPI全雙工同步串行總線，SPI (Serial Peripheral Interface)是一種串行 同步通訊協議，由一個主設備和一個或多個從設備組成，主設備啟動一個與從 設備的同步通訊，從而完成數據的交換。SPI接口由SDI (串行數據輸入)，SDO
(串行數據輸出)，SCK (串行移位時鐘)，CS (從使能信號)四種信號構成， CS決定了唯一的與主設備通信的從設備，如沒有CS信號，則只能存在一個從 設備，主設備通過產生移位時鐘來發起通訊。通訊時，數據由SD0輸出，SDI輸 入，數據在時鐘的上升或下降沿由SD0輸出，在緊接著的下降或上升沿由SDI讀 入，這樣經過8/16次時鐘的改變，完成8/16位數據的傳輸。
雙核同步工作，並對工作任務實行分工處理，只增加一塊單片機，實現了 在低成本的條件下，對大型數據的處理，提高發電機的工作效率和工作頻率。第一主晶片MCU1還設置顯示輸出端TX，該顯示輸出端TX串限流電阻後連 接第一光耦U1的陰極輸入端，該第一光耦U1的陽極輸入端接高電平，所述第 一光耦Ul的陰極輸入端和陽極輸入端之間連接有分壓電阻，所述第一光耦Ul 的發射極輸出端接地，集電極輸出端串上拉電阻接高電平，該集電極輸出端輸 出驅動信號給顯示模塊8的輸入端；
所述顯示模塊8的輸出端串限流電阻後連接第二光耦U2的陰極輸入端，該 第二光耦U2的陽極輸入端接高電平，所述第二光耦U2的陰極輸入端和陽極輸 入端之間連接有分壓電阻，所述第二光耦U2的發射極輸出端接地，集電極輸出 端串上拉電阻接高電平，該集電極輸出端輸出信號給所述第一主晶片MCU1的輸 入端RX。
通過光耦隔離，確保第一主晶片MCU1與顯示模塊8之間的數據交換，同時， 保護第一主晶片MCU1不會被顯示模塊8的大電流反向衝擊。 其工作原理是
在SPI傳輸中，數據是同步進行發送和接收的。數據傳輸的時鐘基於來自 主處理器的時鐘脈衝，廠家沒有定義任何通用SPI的時鐘規範。然而，最常用 的時鐘設置基於時鐘極性(CPOL)和時鐘相位(CPHA)兩個參數，CPOL定義SPI串 行時鐘的活動狀態，而CPHA定義相對於SO-數據位的時鐘相位。CP0L和CPHA 的設置決定了數據取樣的時鐘沿。
數據方向和通信速度
SPI傳輸串行數據時首先傳輸最高位。波特率可以高達5Mbps,具體速度大 小取決於SPI硬體。例如，Xicor公司的SPI串行器件傳輸速度能達到5MHz。 SPI總線接口及時序
SPI總線包括1根串行同步時鐘信號線以及2根數據線。SPI模塊為了和外設進行數據交換，根據外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配置，時鐘極性CPOL對傳輸協議沒有重大的影響。如果 CPOL=0，串行同步時鐘的空閒狀態為低電平；如果CP0L=1，串行同步時鐘的空 閒狀態為高電平。時鐘相位CPHA能夠配置用於選擇兩種不同的傳輸協議之一進 行數據傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時鐘的第一個跳變沿上升或下降數據被 採樣；如果CPHA=1，在串行同步時鐘的第二個跳變沿上升或下降數據被採樣。 SPI主模塊和與之通信的外設音時鐘相位和極性應該一致。第一主晶片MCU1和第二主晶片MCU2分別工作，第一主晶片MCU1與第二主 晶片MCU2的通訊採用SPI全雙工同步串行總線，提高了中央控制器工作效率， 也擴展了中央控制器的工作空間和工作範圍。
權利要求1、一種雙核雙工同步控制交流發電機，由電機主繞組(1)、電橋(2)、逆變電路(3)、濾波電路(4)、直流電壓採集器(5)、電壓檢測器(6)、電流檢測器(7)和中央控制器組成，其中主繞組(1)輸出三相交流電給所述電橋(2)，經電橋(2)整形為直流電後輸出給逆變電路(3)，由逆變電路(3)對直流電轉換為交變脈衝電流，由濾波電路(4)將交變脈衝電流轉換為交流電輸出；所述直流電壓採集器(5)採集所述電橋(2)整形後直流電信號，並發送給所述中央控制器；所述電壓檢測器(6)檢測所述濾波電路(4)輸出的交流電電壓信號，並發送給所述中央控制器；所述電流檢測器(7)檢測所述濾波電路(4)輸出的交流電電流信號，並發送給所述中央控制器；其特徵在於所述中央控制器由第一主晶片(MCU1)和第二主晶片(MCU2)組成，其中第一主晶片(MCU1)的數據輸出端SDO和第二主晶片(MCU2)的數據輸入端SDI連接，第一主晶片(MCU1)的數據輸入端SDI和第二主晶片(MCU2)的數據輸出端SDO連接，二者的時鐘端SCK相互連接，片選端相互連接；所述第一主晶片(MCU1)設置有直流採集端RA1與所述直流電壓採集器(5)的輸出端連接，接收直流電壓採集器(5)輸出的採樣信號；所述第二主晶片(MCU2)設置有電壓檢測端RB5與所述電壓檢測器(6)的輸出端連接，獲取電壓檢測值；所述第二主晶片(MCU2)設置有電流檢測端RB3與所述電流檢測器(7)的輸出端連接，獲取電流檢測值；所述第二主晶片(MCU2)還並列設置有二路逆變控制端PIA、PIB與所述逆變電路(3)的控制端連接，控制逆變電路(3)的脈衝波形。
2、根據權利要求1所述的雙核雙工同步控制交流發電機，其特徵在於第一主晶片(M。U1)還設置顯示輸出端(TX)，該顯示輸出端(TX)串限流電阻後 連接第一光耦(Ul)的陰極輸入端，該第一光耦(Ul)的陽極輸入端接高電平， 所述第一光耦(Ul)的陰極輸入端和陽極輸入端之間連接有分壓電阻，所述第 一光耦(Ul)的發射極輸出端接地，集電極輸出端串上拉電阻接高電平，該集 電極輸出端輸出驅動信號給顯示模塊(8)的輸入端；所述顯示模塊(8)的輸出端串限流電阻後連接第二光耦(U2)的陰極輸入 端，該第二光耦(U2)的陽極輸入端接高電平，所述第二光耦(U2)的陰極輸 入端和陽極輸入端之間連接有分壓電阻，所述第二光耦(U2)的發射極輸出端 接地，集電極輸出端串上拉電阻接高電平，該集電極輸出端輸出信號給所述第 一主晶片(MCU1)的輸入端(RX)。
專利摘要本實用新型公開了一種雙核雙工同步控制交流發電機，包括電機主繞組、電橋、逆變電路、濾波電路、直流電壓採集器、電壓檢測器、電流檢測器和中央控制器，其特徵在於所述中央控制器由第一主晶片和第二主晶片組成，其中第一主晶片和第二主晶片相互連接；第一主晶片接收直流電壓採集器的採樣信號；第二主晶片獲取電壓檢測值和電流檢測值；第二主晶片還控制逆變電路的脈衝波形。其有益效果是採用兩片單片機來控制，它們之間採用ISP同步通訊聯繫起來，軟體採用互鎖加密方式，不易被仿製，有利於保護開發者的利益。提高中央控制器的工作頻率，在低成本的條件下實現大型數據的處理，提高發電機的工作效率和工作頻率。
文檔編號G06F13/40GK201134777SQ200720188649
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月25日 優先權日2007年12月25日
發明者甘性華, 純 艾 申請人:純 艾