数码变频发电机的研究意义

　　数码变频发电机是人们曰常生活中重要的备用电源。它发出的原始电力经过整流逆变处理后在电压和频率上比传统发电机稳定,输出波形洁净,谐波含量少,且对转速不敏感。数码变频发电机综合了高效、绿色、经济以及环保等众多优点,应用前景乐观。

　　数码变频发电机控制器作为数码变频发电机的核心控制系统,是整个发电机的“大脑”,同时也是发电机智能、高效、稳定运行的前提。发电机发出的三相交流电,其电压和频率是随转速波动的。在通过控制器的整流电路后得到电压恒定的直流电,然后通过功率逆变电路以及LC滤波电路最后输出电压为230V, 频率为50Hz的单相交流电。在这个过程中控制器根据负载变化调节节气门从而实现了对发电机转速的智能控制。

　　由此可知控制器同时包含了功率逆变电路和高频数字电路,是典型的强电与弱电结合系统。复杂的电磁环境对控制器的稳定性提出了挑战。功率逆变电路在提供高效电能转换的同时,因其固有的开关工作方式,开关管在开关过程中产生的开关波形具有很徒的前后沿(dl/dt达到1KA/US;dV/dt达到 3KV/us),由此将产生严重的电磁干扰。这些干扰通过相应的耦合方式,污染电磁环境,影响周围设备的正常工作。高频数字电路由于其工作电平较低,所产生的电磁干扰能量也相对较低。但数字电路所产生的福射EMI,可以通过1/0电缆产生比较强烈的骚扰。且由于控制器空间的原因,数字电路与功率逆变电路布置在同一块PCB板上,极易受其干扰。复杂的电磁环境将会导致控制器故障的出现:

　　1、控制器电源网络受噪声干扰出现较大纹波,导致芯片参考电平不稳,影响检测与控制精度,严重的将烧坏芯片;

　　2、单片机复位信号误触发,导致重启;

　　3、单片机工作紊乱,死机;

　　4、信号线耦合噪声影响检测精度,甚至烧坏接口;

　　5、功率管驱动波形时序棄乱,导致功率管上下桥臂直通,引起功率管爆炸;

　　6、过流检测信号线因干扰出现错误过流信号,导致误保护。

　　数码变频发电机控制器的电磁兼容性能是决定控制器稳定、可靠运行的关键因素。如果控制器的电磁兼容性能不佳,控制器产生的干扰噪声不但会污染用电设备的电磁环境,同时也将对控制器中的高频数字电路造成干扰,导致发电机转速波动、油车,输出波形质量下降、崎变严重,甚至对发电机的安全带来严重影响。此外,由于各国对产品电磁兼容性能的相关限定,产品的电磁兼容性能如果达不到相应的标准要求,将无法顺利投放市场。

　　在控制器设计初期,如果没有考虑控制器的电磁兼容性设计,或者对控制器电磁兼容性问题认识不清,缺乏相关知识。则在完成样机设计及制作后,在测试过程中若发现其电磁兼容性能不佳,工作不稳定,易受干扰,对外界干扰大,此时只能在样机基础上进行修修补补。如对接口电路滤波,加屏蔽等。不仅不能有效抑制干扰, 同时也增加了成本。如果干扰问题还无法解决,将不得不返回去重新设计,重新试制样机,即浪费金钱也浪费时间,严重影响项目进度。所以对控制器的电磁兼容性问题进行深入研究,分析其干扰源以及精合路径,并加以软件仿真进而找到相应的抑制措施是很有必要的。这样设计者在设计初期便可以考虑产品的电磁兼容性问题,这有利于提高产品的EMC性能,同时也缩短了产品的开发周期。