一種小功率同步發(fā)電機(jī)數(shù)控勵磁系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小功率同步發(fā)電機(jī)數(shù)控勵磁系統(tǒng),其特征在于：包括依次連接的采樣處理模塊、主控模塊和功率控制模塊；所述采樣處理模塊設(shè)有ADC0809芯片與主控模塊內(nèi)所設(shè)的AT89C51單片機(jī)相連；所述功率控制模塊內(nèi)設(shè)有MOSFET開關(guān)管。本發(fā)明采用價格低廉的數(shù)字控制元器件，實(shí)現(xiàn)了小功率發(fā)電機(jī)精準(zhǔn)勵磁控制，節(jié)省了能源。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積小，可靠性強(qiáng)，反應(yīng)速度快。
【專利說明】
一種小功率同步發(fā)電機(jī)數(shù)控勵磁系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化控制領(lǐng)域，具體的說是一種小功率同步發(fā)電機(jī)數(shù)控勵磁系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]小功率同步發(fā)電機(jī)是一種以汽油機(jī)或柴油機(jī)為動力的小型發(fā)電設(shè)備。其重量輕、體積小、移動方便、可以長時間連續(xù)工作，被廣泛應(yīng)用于在通信、采礦、筑路、林區(qū)、農(nóng)田、排灌、野外施工、和國防工程等領(lǐng)域，特別適用于市電電網(wǎng)不能輸送到的環(huán)境。此外，小功率同步發(fā)電機(jī)可作為應(yīng)急備用電源，一旦停電能迅速提供穩(wěn)定的交流電源。
[0003]目前，小功率同步發(fā)電機(jī)上使用的還普遍是模擬式的勵磁控制器，其特點(diǎn)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(diǎn)漂移現(xiàn)象、功能少、不易擴(kuò)充提升、通用性差。隨著小功率同步發(fā)電機(jī)供電環(huán)境對其輸出電能品質(zhì)和電壓調(diào)整率等要求的日益提升，采用更優(yōu)的勵磁控制系統(tǒng)需求日漸強(qiáng)烈。與此同時，數(shù)字控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)飛速發(fā)展，低成本的數(shù)字控制元器件不斷推出，采用數(shù)字式勵磁控制器實(shí)現(xiàn)小功率發(fā)電機(jī)精準(zhǔn)勵磁控制已成為發(fā)展趨勢。市場上現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)的數(shù)字勵磁控制器，廣泛采用價格高昂的微處理器、DSP芯片元件，此類控制器隨也能用于小功率同步發(fā)電機(jī)的勵磁控制，但高成本無法進(jìn)行普遍推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)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(fā)電機(jī)數(shù)控勵磁系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種小功率同步發(fā)電機(jī)數(shù)控勵磁系統(tǒng)，包括依次連接的采樣處理模塊、主控模塊和功率控制模塊；所述采樣處理模塊設(shè)有ADC0809芯片與主控模塊內(nèi)所設(shè)的AT89C51單片機(jī)相連；所述功率控制模塊內(nèi)設(shè)有MOSFET
開關(guān)管。
[0006]本發(fā)明采用采樣處理模塊的ADC0809芯片的A/D轉(zhuǎn)換功能、主控模塊的AT89C51單片機(jī)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(fā)明的精確控制功能。系統(tǒng)的主控模塊采用AT89C51單片機(jī)，對采樣處理模塊的ADC0809電壓反饋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸控制，并將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字反饋信號與系統(tǒng)給定值進(jìn)行比較，通過PWM脈寬調(diào)制方式控制功率模塊的MOSFET開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)勵磁電流的自動調(diào)節(jié)。
[0007]作為優(yōu)選，所述ADC0809芯片還設(shè)有電壓采樣接口。
[0008]作為優(yōu)選，所述功率控制模塊還設(shè)有推挽電路；本發(fā)明采用推挽電路實(shí)現(xiàn)對開關(guān)管MOSFET的PWM方式控制。
[0009]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明采用價格低廉的數(shù)字控制元器件，實(shí)現(xiàn)了小功率發(fā)電機(jī)精準(zhǔn)勵磁控制，節(jié)省了能源。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積小，可靠性強(qiáng)，反應(yīng)速度快。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的原理示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明主控制器的算法示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0014]如圖1、圖2和圖3所示，一種小功率同步發(fā)電機(jī)數(shù)控勵磁系統(tǒng)，包括依次連接的采樣處理模塊1、主控模塊2和功率控制模塊3 ;采樣處理模塊I設(shè)有ADC0809芯片與主控模塊2內(nèi)所設(shè)的AT89C51單片機(jī)相連；功率控制模塊3內(nèi)設(shè)有MOSFET開關(guān)管。其中，ADC0809芯片還設(shè)有電壓采樣接口。其中，功率控制模塊3還設(shè)有推挽電路。
[0015]采用上述技術(shù)方案，采用采樣處理模塊的ADC0809芯片的A/D轉(zhuǎn)換功能、主控模塊的AT89C51單片機(jī)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(fā)明的精確控制功能。系統(tǒng)的主控模塊采用AT89C51單片機(jī)，對采樣處理模塊的ADC0809電壓反饋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸控制，并將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字反饋信號與系統(tǒng)給定值進(jìn)行比較，通過PWM脈寬調(diào)制方式控制功率模塊的MOSFET開關(guān)管，實(shí)現(xiàn)勵磁電流的自動調(diào)節(jié)。
[0016]采樣處理模塊:本發(fā)明的采樣處理模塊使用ADC0809芯片將發(fā)電機(jī)輸出端反饋的電壓采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。為實(shí)現(xiàn)對采樣處理模塊的控制。采用單片機(jī)AT89C51對ADC0809芯片模擬通道的選擇和數(shù)據(jù)的傳送進(jìn)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提供時鐘脈沖。
[0019]ADC0809的START為轉(zhuǎn)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(lián)合控制ADC0809的START電平狀態(tài)和ALE鎖存信號。當(dāng)發(fā)電機(jī)采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(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0020]EOC是ADC0809的轉(zhuǎn)換情況狀態(tài)信號，當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換約100 μ s后，EOC產(chǎn)生一個負(fù)脈沖，終止轉(zhuǎn)換，AT89C51的INTl檢測到ADC0809的EOC狀態(tài)。在EOC的上升沿后，AT89C51通過確認(rèn)P2.0狀態(tài)后，利用RD將ADC0809的OE引腳置為高電平。此時，ADC0809把轉(zhuǎn)換好的8位數(shù)據(jù)結(jié)果通過D0-D7輸出至AT89C5的PO。
[0021]至此ADC0809的完成一次轉(zhuǎn)換并將數(shù)據(jù)傳送至AT89C51的過程。
[0022]主控模塊:本發(fā)明的主控模塊采用AT89C51定時器配合軟件的方法生成PWM信號。通過PWM脈寬調(diào)制方式控制功率模塊。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(jī)程序算法如圖3所示。主要程序?qū)崿F(xiàn)功能如下:
[0024](I)初始化:控制器通電后，執(zhí)行初始化操作，主控模塊按照工作時序?qū)Ω髂K發(fā)出初始化指令；
[0025](2)中斷1-采樣控制:主控模塊控制采樣處理模塊，對輸出端電壓采樣進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸送至主控模塊；
[0026](3)中斷2-電壓值比較:主控模塊對由采樣處理模塊傳輸過來的反饋電壓數(shù)字信號與主控模塊內(nèi)部存儲的給定電壓值進(jìn)行比較，并計(jì)算調(diào)整量；
[0027](4)中斷3-調(diào)節(jié)控制:主控模塊按照調(diào)整量，以脈寬調(diào)制方式改變PWM信號占空比；
[0028](5) PWM輸出:主控模塊通過光耦合器件，將調(diào)整過的PWM信號輸出至功率控制模塊。
[0029]功率控制模塊:本發(fā)明的功率控制模塊基于傳統(tǒng)的推挽電路實(shí)現(xiàn)對開關(guān)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晶體管連接而成，以推挽方式存在于電路中，負(fù)責(zé)正負(fù)半周的波形放大任務(wù)。電路的輸出阻抗低，PWM驅(qū)動波形陡峭。電路工作時，兩只對稱的功率晶體管按照輸入的PWM信號周期分別導(dǎo)通，且每次只有一個導(dǎo)通，損耗小、效率高。
[0031]功率控制模塊中的開關(guān)管采用MOSFET晶體管，成本低。發(fā)電機(jī)副繞組電流流經(jīng)MOSFET管，并經(jīng)過PWM信號的調(diào)節(jié)控制后，作為提供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵磁電流輸出，實(shí)現(xiàn)勵磁電流的自動調(diào)節(jié)。
【權(quán)利要求】
1.一種小功率同步發(fā)電機(jī)數(shù)控勵磁系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接的采樣處理模塊(I)、主控模塊(2)和功率控制模塊(3);所述采樣處理模塊(I)設(shè)有ADC0809芯片與主控模塊(2)內(nèi)所設(shè)的AT89C51單片機(jī)相連；所述功率控制模塊(3)內(nèi)設(shè)有MOSFET開關(guān)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小功率同步發(fā)電機(jī)數(shù)控勵磁系統(tǒng)，其特征在于:所述ADC0809芯片還設(shè)有電壓采樣接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種小功率同步發(fā)電機(jī)數(shù)控勵磁系統(tǒng)，其特征在于:所述功率控制模塊(3 )還設(shè)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(yōu)先權(quán)日:2013年6月7日
【發(fā)明者】趙玉鑫 申請人:高郵市科特電機(jī)制造有限公司