數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，包括中央處理器，其包括用于采集所述數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)的原始發(fā)電機的實時轉速的速度采集部，還包括數(shù)字點火控制部，與中央處理器連接，用于對所述原始發(fā)電機進行點火，所述中央處理器還包括脈沖控制部，其配置為根據(jù)所述采集到的實時轉速，并根據(jù)預先存儲的所述實時轉速與點火時刻之間的對應關系表，在對應的點火時刻向所述數(shù)字點火控制部發(fā)出第一脈沖信號，以啟動所述數(shù)字點火控制部對所述原始發(fā)電機的火花塞點火放電，從而控制所述原始發(fā)電機的點火提前角。本發(fā)明可以保證數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)的原始發(fā)電機在不同負荷及不同轉速下,都能及時獲得最佳功率,還能保證將發(fā)電機的噪聲,油耗及工況排放污染限制在最低水平。
【專利說明】數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，尤其涉及一種當數(shù)碼發(fā)電機的負荷、速度發(fā)生 變化時，可依然保證數(shù)碼發(fā)電機工作在其最佳功率點的具有數(shù)字點火功能的數(shù)碼發(fā)電機系 統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 數(shù)碼發(fā)電機是近幾年中發(fā)展起來的一個新的發(fā)電機產品領域，該產品的普及化主 要集中在五千瓦以下的小型發(fā)電機系統(tǒng)。數(shù)碼發(fā)電機組的交流發(fā)電機直接與發(fā)動機結合， 與傳統(tǒng)發(fā)電機組相比，數(shù)碼發(fā)電機組在尺寸和重量上減小了 50%，這使得它可以應用于許 多娛樂場合和小型便攜式電動工具，是真正的迷你發(fā)電設備。數(shù)碼發(fā)電機的關鍵部件是其 內置式微處理器，配合功能強大的模塊化設計，它會對發(fā)電機產生的原始電力進行處理、凈 化，使得數(shù)碼發(fā)電機組的電力輸出是非常潔凈和平穩(wěn)。數(shù)碼變頻發(fā)電機組的電力波形是完 美的正弦波形，因此高品質電力特別適合對電壓電流波動比較敏感的電氣設備和儀器，如： 電腦、傳真機、打印機、通訊設備等。并且由于采用步進電機調節(jié)原始發(fā)電機的轉速，使得數(shù) 碼發(fā)電機可以連接不同負載而保持良好的工作效率。
[0003] 但是，針對不同的負載，原始發(fā)電機的轉速不同，這也就要求原始發(fā)電機具有不斷 調節(jié)的點火提前角，才能保證數(shù)碼發(fā)電機的噪聲、油耗及工況排放污染限制在最低水平，保 證數(shù)碼發(fā)電機高效率工作。普通數(shù)碼發(fā)電機靠硬件控制點火提前角時刻，點火曲線拐點 少，不精確；當發(fā)電機所帶負載發(fā)生改變、速度發(fā)生變化時，點火提前角不能及時調整， 從而很難保證發(fā)電機工作在其最佳功率點。


【發(fā)明內容】

[0004] 鑒于現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明所要解決的技術問題是如何保證數(shù)碼發(fā) 電機在不同負荷及不同轉速下，都能使數(shù)碼發(fā)電機的噪聲、油耗及工況排放污染限制在最 低水平。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，包括中央處理器，所述 中央處理器包括用于采集作為所述數(shù)碼發(fā)電機的原始電力源的原始發(fā)電機的實時轉速的 速度采集部，還包括：數(shù)字點火控制部，與所述中央處理器連接，用于對所述發(fā)電機進行點 火，其中，所述中央處理器還包括脈沖控制部，其配置為根據(jù)所述速度采集部采集到的原始 發(fā)電機的實時轉速，并根據(jù)預先存儲的所述實時轉速與點火時刻之間的對應關系表，在對 應的點火時刻向所述數(shù)字點火控制部發(fā)出第一脈沖信號，以啟動所述數(shù)字點火控制部對所 述原始發(fā)電機的火花塞點火放電，從而控制所述原始發(fā)電機的點火提前角。
[0006] 作為優(yōu)選，所述數(shù)字點火控制部包括：第一開關器件，第一點火初級線圈、第一點 火次級線圈、和為所述第一點火初級線圈提供能量的電源；所述第一開關器件，根據(jù)所述第 一脈沖信號實現(xiàn)通/斷，連接在所述脈沖控制部與所述第一點火初級線圈之間；所述第一 點火初級線圈，當有電流經過時，產生電磁感應；所述第一點火次級線圈，一端連接所述火 花塞，當所述第一點火初級線圈的電流被切斷的瞬間，會在所述第一點火次級線圈感應出 高壓，通過所述火花塞點火放電。
[0007] 作為優(yōu)選，所述第一開關器件為達林頓管或者IGBT管。
[0008] 作為優(yōu)選，所述數(shù)字點火控制部包括充電回路、第二開關器件、點火電容、第二點 火初級線圈、第二點火次級線圈和第一二極管；所述充電回路，連接在所述脈沖控制部與所 述點火電容的一端之間，對所述點火電容進行充電；所述第二開關器件，根據(jù)所述第一脈沖 信號實現(xiàn)通/斷，連接在所述脈沖控制部與所述點火電容的所述一端之間；所述點火電容， 其另一端連接所述第二點火初級線圈，用于為所述第二點火初級線圈提供能量；所述第二 點火初級線圈，當有電流經過時，產生電磁感應；所述第二點火次級線圈，一端連接所述火 花塞，當所述第二點火初級線圈通電的瞬間，會在所述第二點火次級線圈感應出高壓，通過 所述火花塞點火放電；所述第一二極管，一端接地，另一端連接在所述點火電容與所述第二 點火初級線圈之間，用于釋放所述點火電容內的殘余能量，避免電流震蕩。
[0009] 作為優(yōu)選，所述數(shù)字點火控制部包括充電回路、第二開關器件、點火電容、第二點 火初級線圈、第二點火次級線圈和第二二極管；所述充電回路，連接在所述脈沖控制部與所 述點火電容的一端之間，對所述點火電容進行充電；所述第二開關器件，根據(jù)所述第一脈沖 信號實現(xiàn)通/斷，連接在所述脈沖控制部與所述點火電容的所述一端之間；所述點火電容， 其另一端連接所述第二點火初級線圈，用于為所述第二點火初級線圈提供能量；所述第二 點火初級線圈，當有電流經過時，產生電磁感應；所述第二點火次級線圈，一端連接所述火 花塞，當所述第二點火初級線圈通電的瞬間，會在所述第二點火次級線圈感應出高壓，通過 所述火花塞點火放電；所述第二二極管，一端接地，另一端連接在所述第二開關器件與所述 點火電容之間，用于實現(xiàn)所述點火電容的交流放電。
[0010] 作為優(yōu)選，所述第二開關器件為可控硅整流元件。
[0011] 作為優(yōu)選，所述脈沖控制部通過發(fā)出第二脈沖信號來控制所述充電回路對所述點 火電容的充電。
[0012] 作為優(yōu)選，當所述第一脈沖信號為高電平時，所述第一開關器件導通；當所述第一 脈沖信號為低電平時，所述第一開關器件關斷。
[0013] 作為優(yōu)選，當所述第一脈沖信號為高電平時，所述第二開關器件導通；當所述第一 脈沖信號為低電平時，所述第二開關器件關斷。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于：在數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)中，加入數(shù)字點火控制部，用以實時 調節(jié)原始發(fā)電機的點火曲線，可以保證數(shù)碼發(fā)電機的原始發(fā)電機在不同負荷及不同轉速 下，都能及時獲得最佳功率，同時還能保證將發(fā)電機的噪聲，油耗及工況排放污染限制在 最低水平。是一種理想的節(jié)能、降噪、高效率的發(fā)電系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)的結構框圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明的實施例一的數(shù)字點火控制部的電路圖；
[0017] 圖3為本發(fā)明的實施例二的數(shù)字點火控制部的電路圖；
[0018] 圖4為本發(fā)明的實施例三的數(shù)字點火控制部的電路圖；
[0019] 圖5為本發(fā)明的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)的電路圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限 定。
[0021] 圖1為本發(fā)明的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)的結構框圖。如圖1所示，本發(fā)明提供一種數(shù)碼 發(fā)電機系統(tǒng)1，包括中央處理器11，作為數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)1的原始電力源的原始發(fā)電機12、 用于對原始發(fā)電機12進行點火的數(shù)字點火控制部13。中央處理器11包括用于采集原始 發(fā)電機12的實時轉速的速度采集部111，還包括與數(shù)字點火控制部13連接的脈沖控制部 112。，脈沖控制部112配置為根據(jù)速度采集部111采集到的原始發(fā)電機12的實時轉速，并 根據(jù)預先存儲的所述實時轉速與點火時刻之間的對應關系表，在對應的點火時刻向數(shù)字點 火控制部13發(fā)出第一脈沖信號，以啟動數(shù)字點火控制部13對原始發(fā)電機12的火花塞點火 放電，從而控制所述原始發(fā)電機12的點火提前角。
[0022] 實施例一
[0023] 圖2為本發(fā)明的實施例一的數(shù)字點火控制部的電路圖。如圖2所示，本實施例的數(shù) 碼發(fā)電機系統(tǒng)采用晶體管式數(shù)字點火控制部，數(shù)字點火控制部13包括：第一開關器件131， 第一點火初級線圈132、第一點火次級線圈133、和為第一點火初級線圈132提供能量的電 源134。第一開關器件131可為達林頓管或者IGBT管，連接在脈沖控制部112與第一點火 初級線圈132之間，第一開關器件131根據(jù)所述第一脈沖信號實現(xiàn)通/斷，當所述第一脈 沖信號為高電平時，第一開關器件131導通；當所述第一脈沖信號為低電平時，第一開關器 件131關斷。第一點火初級線圈132,當有電流經過時，產生電磁感應。第一點火次級線圈 133,一端連接所述火花塞，當?shù)谝稽c火初級線圈132的電流被切斷的瞬間，會在第一點火 次級線圈133感應出高壓，通過所述火花塞點火放電。
[0024] 在實際應用中，首先，速度采集部111采集原始發(fā)電機12的實時轉速，脈沖控制部 112再根據(jù)所述實時轉速及預先存儲的所述實時轉速與點火時刻之間的對應關系表，在對 應的點火時刻向數(shù)字點火控制部13發(fā)出第一脈沖信號。當所述第一脈沖信號為高電平時， 第一開關器件131導通，第一點火初級線圈132中有電流經過；當所述第一脈沖信號為低電 平時，第一開關器件131關斷，在此關斷的瞬間，會在第一點火次級線圈133感應出高壓，從 而通過所述火花塞點火放電。
[0025] 實施例二
[0026] 圖3為本發(fā)明的實施例二的數(shù)字點火控制部的電路圖。如圖3所示，本實施例的 數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)采用電容式數(shù)字點火控制部，數(shù)字點火控制部13包括：充電回路135、第二 開關器件13Γ、點火電容136、第二點火初級線圈132'、第二點火次級線圈133'和第一二 極管137。充電回路135,連接在脈沖控制部112與點火電容136的一端之間，對點火電容 136進行充電，脈沖控制部112通過發(fā)出第二脈沖信號來控制充電回路135對點火電容136 的充電。第二開關器件13?？蔀榭煽毓枵髟?，連接在脈沖控制部112與點火電容136 的所述一端之間，根據(jù)所述第一脈沖信號實現(xiàn)通/斷，當所述第一脈沖信號為高電平時，第 二開關器件13Γ導通；當所述第一脈沖信號為低電平時，第二開關器件13Γ關斷。點火 電容136,其另一端連接第二點火初級線圈132'，用于為第二點火初級線圈132'提供能量。 第二點火初級線圈132'，當有電流經過時，產生電磁感應。第二點火次級線圈133'，一端連 接所述火花塞，當?shù)诙c火初級線圈132'通電的瞬間，會在第二點火次級線圈133'感應出 高壓，通過所述火花塞點火放電。第一二極管137, 一端接地，另一端連接在點火電容136與 第二點火初級線圈132'之間，用于釋放點火電容136內的殘余能量，避免電流震蕩。
[0027] 在實際應用中，首先，脈沖控制部112通過發(fā)出第二脈沖信號來控制充電回路135 對點火電容136進行充電。與此同時，速度采集部111采集原始發(fā)電機12的實時轉速，脈 沖控制部112再根據(jù)所述實時轉速及預先存儲的所述實時轉速與點火時刻之間的對應關 系表，在對應的點火時刻向數(shù)字點火控制部13發(fā)出第一脈沖信號。當所述第一脈沖信號為 高電平時，第二開關器件13Γ導通。存儲在點火電容136的能量通過點火電容136、第二 開關器件13Γ及第二點火初級線圈132'回到點火電容136形成放電回路，第二點火初級 線圈132'中有電流經過。當?shù)诙c火初級線圈132'通電的瞬間，會在第二點火次級線圈 133'感應出高壓，通過所述火花塞點火放電。點火電容136內殘余的能量通過第一二極管 137釋放，避免了電流震蕩，形成直流放電。當所述第一脈沖信號為低電平時，第二開關器件 13Γ關斷。
[0028] 實施例三
[0029] 圖4為本發(fā)明的實施例三的數(shù)字點火控制部的電路圖。如圖4所示，本實施例的 數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)采用電容式數(shù)字點火控制部，數(shù)字點火控制部13包括：充電回路135、第二 開關器件13Γ、點火電容136、第二點火初級線圈132'、第二點火次級線圈133'和第二二 極管137'。充電回路135,連接在脈沖控制部112與點火電容136的一端之間，對點火電容 136進行充電，脈沖控制部112通過發(fā)出第二脈沖信號來控制充電回路135對點火電容136 的充電。第二開關器件13?？蔀榭煽毓枵髟?，連接在脈沖控制部112與點火電容136 的所述一端之間，根據(jù)所述第一脈沖信號實現(xiàn)通/斷，當所述第一脈沖信號為高電平時，第 二開關器件13Γ導通；當所述第一脈沖信號為低電平時，第二開關器件13Γ關斷。點火電 容136,其另一端連接第二點火初級線圈132'，用于為所述第二點火初級線圈132'提供能 量。第二點火初級線圈132'，當有電流經過時，產生電磁感應。第二點火次級線圈133'，一 端連接所述火花塞，當?shù)诙c火初級線圈132'通電的瞬間，會在第二點火次級線圈133'感 應出高壓，通過所述火花塞點火放電。第二二極管137'，一端接地，另一端連接在第二開關 器件13Γ與點火電容136之間，用于實現(xiàn)點火電容136的交流放電。
[0030] 在實際應用中，首先，脈沖控制部112通過發(fā)出第二脈沖信號來控制充電回路135 對點火電容136進行充電。于此同時，速度采集部111采集原始發(fā)電機12的實時轉速，脈 沖控制部112再根據(jù)所述實時轉速及預先存儲的所述實時轉速與點火時刻之間的對應關 系表，在對應的點火時刻向數(shù)字點火控制部13發(fā)出第一脈沖信號。當所述第一脈沖信號為 高電平時，第二開關器件13Γ導通。存儲在點火電容136的能量通過點火電容136、第二開 關器件13Γ及第二點火初級線圈132'回到點火電容136形成放電回路，第二點火初級線 圈132'中有電流經過，當?shù)诙c火初級線圈132'通電的瞬間，會在第二點火次級線圈133' 感應出高壓，通過所述火花塞點火放電。點火電容136內殘余的能量，再通過點火電容136、 第二點火初級線圈132'及第二二極管137'回到點火電容136形成放電回路，此過程中第 二點火次級線圈133'再次感應出高壓，通過所述火花塞點火放電。如此反復，實現(xiàn)了點火 電容136的交流放電。當所述第一脈沖信號為低電平時，第二開關器件13Γ關斷。
[0031] 圖5為本發(fā)明的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)的電路圖。如圖5所示，本發(fā)明提供的一種數(shù)碼 發(fā)電機系統(tǒng)1，除了包含上述中央處理器11，原始發(fā)電機12和數(shù)字點火控制部13外，還包 含可控娃整流器（SCR, Silicon Controlled Rectifier) 14及其驅動，Η橋逆變器15及其 驅動，步進電機16及其驅動。中央處理器11還包括SCR控制部113、逆變器控制部114及 步進電機控制部115。SCR控制部113控制可控硅整流器14通斷完成，將原始發(fā)電機12 輸出的三相電轉化為穩(wěn)定的直流電儲存在濾波電容17上。逆變器控制部114根據(jù)SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation-正弦脈沖寬度調制)發(fā)生算法和輸出波形的誤差， 產生相應的脈沖寬度去控制IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor-絕緣柵雙極型 晶體管)驅動，從而經整流濾波后的穩(wěn)定直流電通過Η橋逆變器15產生出單相交流電輸出。 步進電機控制部115根據(jù)速度采集部111采集到的原始發(fā)電機12的實時轉速，通過帶有 PWM (Pulse Width Modulation-脈沖寬度調制）占空比輸出功能的管腳按順序輸出控制信 號至步進電機驅動，步進電機驅動控制步進電機16順時針或逆時針運轉，從而達到調節(jié)原 始發(fā)電機12轉速的目的。此外，本發(fā)明的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)1還包含：指示系統(tǒng)工作狀態(tài)的 狀態(tài)指示電路、檢測Η橋逆變器15溫度的溫度檢測電路、信號采集電路、JTAG通訊調試部 等。
[0032] 以上實施例僅為本發(fā)明的示例性實施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍 由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發(fā)明的實質和保護范圍內，對本發(fā)明做出各 種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發(fā)明的保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，包括中央處理器，所述中央處理器包括用于采集作為所述 數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)的原始電力源的原始發(fā)電機的實時轉速的速度采集部，其特征在于，還包 括： 數(shù)字點火控制部，與所述中央處理器連接，用于對所述原始發(fā)電機進行點火，其中， 所述中央處理器還包括脈沖控制部，其配置為根據(jù)所述速度采集部采集到的原始發(fā)電 機的實時轉速，并根據(jù)預先存儲的所述實時轉速與點火時刻之間的對應關系表，在對應的 點火時刻向所述數(shù)字點火控制部發(fā)出第一脈沖信號，以啟動所述數(shù)字點火控制部對所述原 始發(fā)電機的火花塞點火放電，從而控制所述原始發(fā)電機的點火提前角。
2. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字點火控制部包括：第 一開關器件，第一點火初級線圈、第一點火次級線圈、和為所述第一點火初級線圈提供能量 的電源； 所述第一開關器件，根據(jù)所述第一脈沖信號實現(xiàn)通/斷，連接在所述脈沖控制部與所 述第一點火初級線圈之間； 所述第一點火初級線圈，當有電流經過時，產生電磁感應； 所述第一點火次級線圈，一端連接所述火花塞，當所述第一點火初級線圈的電流被切 斷的瞬間，會在所述第一點火次級線圈感應出高壓，通過所述火花塞點火放電。
3. 根據(jù)權利要求2所述的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關器件為達林頓 管或者IGBT管。
4. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字點火控制部包括充 電回路、第二開關器件、點火電容、第二點火初級線圈、第二點火次級線圈和第一二極管； 所述充電回路，連接在所述脈沖控制部與所述點火電容的一端之間，對所述點火電容 進行充電； 所述第二開關器件，根據(jù)所述第一脈沖信號實現(xiàn)通/斷，連接在所述脈沖控制部與所 述點火電容的所述一端之間； 所述點火電容，其另一端連接所述第二點火初級線圈，用于為所述第二點火初級線圈 提供能量； 所述第二點火初級線圈，當有電流經過時，產生電磁感應； 所述第二點火次級線圈，一端連接所述火花塞，當所述第二點火初級線圈通電的瞬間， 會在所述第二點火次級線圈感應出高壓，通過所述火花塞點火放電； 所述第一二極管，一端接地，另一端連接在所述點火電容與所述第二點火初級線圈之 間，用于釋放所述點火電容內的殘余能量，避免電流震蕩。
5. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字點火控制部包括充 電回路、第二開關器件、點火電容、第二點火初級線圈、第二點火次級線圈和第二二極管； 所述充電回路，連接在所述脈沖控制部與所述點火電容的一端之間，對所述點火電容 進行充電； 所述第二開關器件，根據(jù)所述第一脈沖信號實現(xiàn)通/斷，連接在所述脈沖控制部與所 述點火電容的所述一端之間； 所述點火電容，其另一端連接所述第二點火初級線圈，用于為所述第二點火初級線圈 提供能量； 所述第二點火初級線圈，當有電流經過時，產生電磁感應； 所述第二點火次級線圈，一端連接所述火花塞，當所述第二點火初級線圈通電的瞬間， 會在所述第二點火次級線圈感應出高壓，通過所述火花塞點火放電； 所述第二二極管，一端接地，另一端連接在所述第二開關器件與所述點火電容之間，用 于實現(xiàn)所述點火電容的交流放電。
6. 根據(jù)權利要求4或5所述的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述第二開關器件為可控 硅整流元件。
7. 根據(jù)權利要求6所述的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖控制部通過發(fā)出第 二脈沖信號來控制所述充電回路對所述點火電容的充電。
8. 根據(jù)權利要求2所述的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，當所述第一脈沖信號為高電 平時，所述第一開關器件導通；當所述第一脈沖信號為低電平時，所述第一開關器件關斷。
9. 根據(jù)權利要求4或5所述的數(shù)碼發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，當所述第一脈沖信號為 高電平時，所述第二開關器件導通；當所述第一脈沖信號為低電平時，所述第二開關器件關 斷。
【文檔編號】F02P5/15GK104061104SQ201310499409
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權日:2013年10月22日
【發(fā)明者】李宏超, 張紅亮 申請人:廊坊金潤科技有限公司