數(shù)碼變頻發(fā)電機的研究意義

　　數(shù)碼變頻發(fā)電機是人們曰常生活中重要的備用電源。它發(fā)出的原始電力經(jīng)過整流逆變處理后在電壓和頻率上比傳統(tǒng)發(fā)電機穩(wěn)定,輸出波形潔凈,諧波含量少,且對轉(zhuǎn)速不敏感。數(shù)碼變頻發(fā)電機綜合了高效、綠色、經(jīng)濟以及環(huán)保等眾多優(yōu)點,應(yīng)用前景樂觀。

　　數(shù)碼變頻發(fā)電機控制器作為數(shù)碼變頻發(fā)電機的核心控制系統(tǒng),是整個發(fā)電機的“大腦”,同時也是發(fā)電機智能、高效、穩(wěn)定運行的前提。發(fā)電機發(fā)出的三相交流電,其電壓和頻率是隨轉(zhuǎn)速波動的。在通過控制器的整流電路后得到電壓恒定的直流電,然后通過功率逆變電路以及LC濾波電路最后輸出電壓為230V, 頻率為50Hz的單相交流電。在這個過程中控制器根據(jù)負(fù)載變化調(diào)節(jié)節(jié)氣門從而實現(xiàn)了對發(fā)電機轉(zhuǎn)速的智能控制。

　　由此可知控制器同時包含了功率逆變電路和高頻數(shù)字電路,是典型的強電與弱電結(jié)合系統(tǒng)。復(fù)雜的電磁環(huán)境對控制器的穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn)。功率逆變電路在提供高效電能轉(zhuǎn)換的同時,因其固有的開關(guān)工作方式,開關(guān)管在開關(guān)過程中產(chǎn)生的開關(guān)波形具有很徒的前后沿(dl/dt達(dá)到1KA/US;dV/dt達(dá)到 3KV/us),由此將產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾。這些干擾通過相應(yīng)的耦合方式,污染電磁環(huán)境,影響周圍設(shè)備的正常工作。高頻數(shù)字電路由于其工作電平較低,所產(chǎn)生的電磁干擾能量也相對較低。但數(shù)字電路所產(chǎn)生的福射EMI,可以通過1/0電纜產(chǎn)生比較強烈的騷擾。且由于控制器空間的原因,數(shù)字電路與功率逆變電路布置在同一塊PCB板上,極易受其干擾。復(fù)雜的電磁環(huán)境將會導(dǎo)致控制器故障的出現(xiàn):

　　1、控制器電源網(wǎng)絡(luò)受噪聲干擾出現(xiàn)較大紋波,導(dǎo)致芯片參考電平不穩(wěn),影響檢測與控制精度,嚴(yán)重的將燒壞芯片;

　　2、單片機復(fù)位信號誤觸發(fā),導(dǎo)致重啟;

　　3、單片機工作紊亂,死機;

　　4、信號線耦合噪聲影響檢測精度,甚至燒壞接口;

　　5、功率管驅(qū)動波形時序棄亂,導(dǎo)致功率管上下橋臂直通,引起功率管爆炸;

　　6、過流檢測信號線因干擾出現(xiàn)錯誤過流信號,導(dǎo)致誤保護(hù)。

　　數(shù)碼變頻發(fā)電機控制器的電磁兼容性能是決定控制器穩(wěn)定、可靠運行的關(guān)鍵因素。如果控制器的電磁兼容性能不佳,控制器產(chǎn)生的干擾噪聲不但會污染用電設(shè)備的電磁環(huán)境,同時也將對控制器中的高頻數(shù)字電路造成干擾,導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)速波動、油車,輸出波形質(zhì)量下降、崎變嚴(yán)重,甚至對發(fā)電機的安全帶來嚴(yán)重影響。此外,由于各國對產(chǎn)品電磁兼容性能的相關(guān)限定,產(chǎn)品的電磁兼容性能如果達(dá)不到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求,將無法順利投放市場。

　　在控制器設(shè)計初期,如果沒有考慮控制器的電磁兼容性設(shè)計,或者對控制器電磁兼容性問題認(rèn)識不清,缺乏相關(guān)知識。則在完成樣機設(shè)計及制作后,在測試過程中若發(fā)現(xiàn)其電磁兼容性能不佳,工作不穩(wěn)定,易受干擾,對外界干擾大,此時只能在樣機基礎(chǔ)上進(jìn)行修修補補。如對接口電路濾波,加屏蔽等。不僅不能有效抑制干擾, 同時也增加了成本。如果干擾問題還無法解決,將不得不返回去重新設(shè)計,重新試制樣機,即浪費金錢也浪費時間,嚴(yán)重影響項目進(jìn)度。所以對控制器的電磁兼容性問題進(jìn)行深入研究,分析其干擾源以及精合路徑,并加以軟件仿真進(jìn)而找到相應(yīng)的抑制措施是很有必要的。這樣設(shè)計者在設(shè)計初期便可以考慮產(chǎn)品的電磁兼容性問題,這有利于提高產(chǎn)品的EMC性能,同時也縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。