小型汽油发电机逆变电源优化设计研究

小型汽油发电机逆变电源优化设计研究

周彬于笑辰甘涌涛

（丹东供电公司辽宁省丹东118001）

摘要：近年来，电力资源在我国经济发展中占据着越来越重要的作用，人们的日常生产生活更是离不开电力资源的供给。为了确保供电连续性，避免因供电中断造成不必要的损失，在一些大型施工现场、企业、医院等场所中常常需要应用到小型汽油发电机。不过，在利用小型汽油发电机进行发电时经常会存在很多安全隐患，如果这些安全隐患得不到解决，势必会影响到使用人员的安全。为此，采取必要的措施来消除这些安全隐患是具有重要意义的。本文便对小型汽油发电机逆变电源优化设计方案进行深入的研究，以此提出相应的解决办法。

关键词：汽油发电机；逆变电源；优化设计

引言

我国经济的快速发展，使人们的生活质量得到了明显提升，各种各样的家庭电器纷纷进入了千家万户，大量的机械设备纷纷被应用于生产中，进而极大程度的提高了生产效率，提高了产品质量，并为企业带来了更多的经济效益。由于家庭电器和机械设备都是由电力资源驱动的，这也使电力资源在人们的生产生活中占据着至关重要的位置，确保电力资源的稳定供应，已经成为人们非常重视和关心的话题。为了解决电力资源供应的不稳定，避免因电力资源供应中断而可能出现的不必要的损失，就必须要在电力资源供应中断时，并利用相应的汽油发电机来进行替代供电，以此确保供电的平稳过渡，这也使小型汽油发电机经常可以见到。由于小型汽油发电机是利用汽油进行发电的，而逆变电源是小型汽油发电机逆变电源中的核心部件，逆变电源的设计合理性直接关系到整个发电机的耗能情况与安全状态。为此，必须要对小型汽油发电机逆变电源的优化设计进行深入的研究。

一、小型汽油发电机逆变电源应用过程中存在的问题

（一）小型汽油发电机逆变电源控制稳定性不高

在人们的实际生产生活中，许多场合都需要应用到小型汽油发电机，比如，当企业在进行户外流动作业时，便需要采用备用电源来确保户外流动作业的顺利开展，这时小型汽油发电机便可充当可移动的独立式电源。由于小型汽油发电机在供电时所输出的电流属于三相交流电，而三相交流电是和市电有所区别的，三相交流电的频率和电压都要比市电高的多，这很难满足大部分设备的用电要求。而通过在小型汽油发电机中安装逆变电源，则可实现三相交流电与市电之间的转换，进而确保小型汽油发电机在供应电流时能够满足设备的用电要求。不过，现阶段大多数的小型汽油发电机逆变电源在动态响应与波形质量上都不尽如人意，这是因为逆变电源在运行过程中会受到负载的影响，致使其在进行电流转换时呈现出显著的非线性、时变性与不确定性特征，从而加大了逆变电源的控制难度。

（二）小型汽油发电机逆变电源需要进行插头转换

发电机输出插孔较为特殊，需要使用转换插头才能连接电缆轴为仪器、仪表供电，这无疑会使小型汽油发电机在操作过程中造成很大的不便。

（三）部分小型汽油发电机逆变电源没有配备检测仪器

有些发电机上没有电压表与电流表，无法对发电机提供电源的质量进行监测，如在工作中发生电压、电流波动不能及时发现，对用电设备造成损害。人们经常可以看到小型汽油发电机，但在部分小型汽油发电机中却并没有配备相应的电流表和电压表，虽然没有配备电流表和电压表等检测仪器并不妨碍小型汽油发电机的正常使用，但如果失去发电机供应电源质量的监测，势必会很难发现发电机在工作中发生的电压及电流波动，一旦小型汽油发电机逆变电源发生故障，必然会因电压和电流的波动幅度过大而损坏用电设备，甚至还会因此而威胁到人们的生命安全。

（四）小型汽油发电机逆变电源的保护装置配备不全或接地不良

发电机没有安装完善的保护装置，工作人员使用时，人身安全无法保障。此外，在用发电机时为了安全起见，都会要求对其外壳接地，原有外壳接地点不明显，使用过程中，往往漏接。

二、小型汽油发电机逆变电源优化设计研究

（一）小型汽油发电机逆变电源的控制方案设计

针对小型汽油发电机逆变电源在供电过程中所呈现出的时变性、非线性及不确定性等特征，有必要采取相应的优化设计方法，以此提高小型汽油发电机逆变电源的控制稳定性，确保小型汽油发电机逆变电源能够得以安全、稳定的供电。众所周知，小型汽油发电机共包括三个组成部分，分别是控制器、交流发电机与汽油机，其是处于相同底架中的，其中，发电机和汽油机是采用的钢性连接，其通过发电机来实现热能向机械能的转变，并利用曲轴连杆机构来驱动交流发电机进行供电，此时发电机所输出的电流为交流电，电压强度约为350V，这时便可通过小型汽油发电机中的逆变电源将其进行转换，以使其转换成能够被设备使用的市电。逆变电源采用三相整流桥将三相交流电转换为直流高压电，然后通过降压处理来降低输出电压，并采用LC滤波器与逆变方式实现电压强度的转变。为了提高逆变电源的控制稳定性，逆变电源中的控制器会通过单片机来进行负载电压控制，可通过PID控制算法的应用，并结合具备负反馈的脉宽调制芯片来稳定电路中的输出电压，使其保持在370V，然后通过逆变器来对其进行转换。当降压处理难以保证发电机中的输出电压稳定时，需要对电压和额定电压之间的偏差及其变化情况进行检测，并将其当作PID模糊控制器中的输入量，通过对该输入量进行调节，以此获得相应的节气门开度，由此便可实现小型汽油发电机逆变电源对电压的稳定输出，并具备良好的动态调节性能。

（二）小型汽油发电机逆变电源的其他优化设计

在其他优化设计方面，发电机输出转换装置配有两相/三相插座、电源接线柱、接地端子、电压/电流表和漏电保护装置。该装置可永久安装在发电机主体上，不易脱落。插座和接线柱方便与设备不同插头型式进行连接。接地端子能够保证发电机外壳可靠接地。电压表与电流表在发电机启动时会自动显示电压值、电流值，并且对其实时监测，保证用电设备正常运行。漏电保护装置可以最大程度的保护使用人员的安全，消除安全隐患。对于小型汽油发电机来说，考虑到其需要通过转换接头才能实现发电机与用电设备之间的连接，因此为了使小型汽油发电机的使用更加方便，需要在发电机的输出转换装置中配备一个由两相/三相插座、接地端子、电源接线柱、漏电保护装置以及电压/电流表组成的装置，并将该装置固定于发电机的主体上，确保该装置在使用的过程中不会脱落。可通过接线柱与插座来实现不同插头型的设备与发电机之间的连接。并通过接地端来对发电机外壳进行可靠接地，由电流表和电压表对发电机在运行过程中的电流值及电压值进行自动显示，以此达到实时监测的目的，从而保证了用电设备的正常运行。此外，可通过漏电保护装置来防止漏接时的电流泄露，以此确保人身安全，从根本上消除安全隐患。该发电机输出转换装置能够针对作业过程中所产生的各种不便进行有效解决，并能实时监测电源情况，同时通过漏电保护装置来保护人身安全。该发电机转换装置在庆用过程中具备非常明显的安全、便捷与可靠优势。

结语

总而言之，本文通过对小型汽油发电机逆变电源在应用过程中存在的诸多问题进行分析，进而提出了一种发电机输出转换装置，该装置可以有效地解决在作业现场使用发电机的诸多不便，并且对电源情况能够实时监测。该装置配有的漏电保护装置能够更好地保护人员安全。发电机装换装置在使用中便捷、安全、可靠。

参考文献：

[1]户永清.基于模糊自适应PID控制的汽油发电机逆变电源设计[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2014,31(07):50-55.

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