數碼變頻發電機的研究意義

　　數碼變頻發電機是人們曰常生活中重要的備用電源。它發出的原始電力經過整流逆變處理后在電壓和頻率上比傳統發電機穩定,輸出波形潔凈,諧波含量少,且對轉速不敏感。數碼變頻發電機綜合了高效、綠色、經濟以及環保等眾多優點,應用前景樂觀。

　　數碼變頻發電機控制器作為數碼變頻發電機的核心控制系統,是整個發電機的“大腦”,同時也是發電機智能、高效、穩定運行的前提。發電機發出的三相交流電,其電壓和頻率是隨轉速波動的。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負載變化調節節氣門從而實現了對發電機轉速的智能控制。

　　由此可知控制器同時包含了功率逆變電路和高頻數字電路,是典型的強電與弱電結合系統。復雜的電磁環境對控制器的穩定性提出了挑戰。功率逆變電路在提供高效電能轉換的同時,因其固有的開關工作方式,開關管在開關過程中產生的開關波形具有很徒的前后沿(dl/dt達到1KA/US;dV/dt達到 3KV/us),由此將產生嚴重的電磁干擾。這些干擾通過相應的耦合方式,污染電磁環境,影響周圍設備的正常工作。高頻數字電路由于其工作電平較低,所產生的電磁干擾能量也相對較低。但數字電路所產生的福射EMI,可以通過1/0電纜產生比較強烈的騷擾。且由于控制器空間的原因,數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。復雜的電磁環境將會導致控制器故障的出現:

　　1、控制器電源網絡受噪聲干擾出現較大紋波,導致芯片參考電平不穩,影響檢測與控制精度,嚴重的將燒壞芯片;

　　2、單片機復位信號誤觸發,導致重啟;

　　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、功率管驅動波形時序棄亂,導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錯誤過流信號,導致誤保護。

　　數碼變頻發電機控制器的電磁兼容性能是決定控制器穩定、可靠運行的關鍵因素。如果控制器的電磁兼容性能不佳,控制器產生的干擾噪聲不但會污染用電設備的電磁環境,同時也將對控制器中的高頻數字電路造成干擾,導致發電機轉速波動、油車,輸出波形質量下降、崎變嚴重,甚至對發電機的安全帶來嚴重影響。此外,由于各國對產品電磁兼容性能的相關限定,產品的電磁兼容性能如果達不到相應的標準要求,將無法順利投放市場。

　　在控制器設計初期,如果沒有考慮控制器的電磁兼容性設計,或者對控制器電磁兼容性問題認識不清,缺乏相關知識。則在完成樣機設計及制作后,在測試過程中若發現其電磁兼容性能不佳,工作不穩定,易受干擾,對外界干擾大,此時只能在樣機基礎上進行修修補補。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計,重新試制樣機,即浪費金錢也浪費時間,嚴重影響項目進度。所以對控制器的電磁兼容性問題進行深入研究,分析其干擾源以及精合路徑,并加以軟件仿真進而找到相應的抑制措施是很有必要的。這樣設計者在設計初期便可以考慮產品的電磁兼容性問題,這有利于提高產品的EMC性能,同時也縮短了產品的開發周期。