小型汽油发电机智能变频控制系统的研发

摘要

小型汽油发电机作为人们日常生活备用电源之一在现今生活中发挥着越来越重要的作用，而伴随着科技的进步和人们对绿色环保概念的重视，使得小型汽油发电机的发展从传统的系统逐渐往变频调速控制系统方向研究，采用逆变技术和变频调速技术是小型汽油发电机领域今后发展的趋势和方向。
　　本论文针对国内小型汽油发电机变频控制系统的现状，对汽油机整个控制系统进行研究，首先从控制系统的EMC设计出发对系统硬件部分各个模块进行整体的方案比较和确定，并且设计了适合本变频控制系统的汽油机点火器。
　　本论文着重对汽油机变频调速控制系统进行研究，分析了汽油机稳态和动态情况下的数学模型并且分析了适合本控制系统的几种控制算法，结合各个控制算法的优缺点最终设计了PID-Fuzzy复合控制器，并且通过仿真结果对比表明本控制器的优越性。
　　本论文还针对控制系统的软件部分进行设计，特别是对系统安全性角度出发进行软件设计。通过硬件保护电路和安全保护程序双重作用使得整个控制系统安全可靠并且大大增加了系统的使用寿命。
　　最后本论文依据国家标准对汽油机控制系统有关参数进行测试，为了体现本控制系统的优越性，分别与国内产品(Kipor)和国外产品（本田）在各个性能参数上进行比对，最终得到的结果显示本控制系统在绝大多数性能上要优于这两款产品，实验表明本变频控制系统性能优异成本较低，值得推广。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究的背秉及意义

1．1．1 研究的背景

1．1．2 研究的意义

1．2 控制算法的研究现状

1．3 变频技术的研究现状

1．4 国内外小型汽油发电机研究现状

1．4．1 国内小型汽油发电机研究现状

1．4．2 国外小型汽油发电机研究现状

1．5 本论文的主要研究内容

2 控制系统的EMC设计

2．1 EMC的概述

2．2 控制系统EMc设计的必要性

2．3 系统EMC的设计

2．3．1 硬件部分设计

2．3．2 软件部分设计

2．4 本章小结

3 变频控制系统硬件设计

3．1 控制系统的硬件结构

3．2 控制系统的电路设计

3．2．1 控制系统核心处理芯片的选择

3．2．2 电压电流检测

3．2．3 频率／转速信号检测电路

3．2．4 整流逆变电路

3．2．5 可控硅触发以及直流稳压电路

3．2．6 IGBT驱动电路

3．2．7 滤波电路

3．2．8 步进电机驱动电路

3．3 串口通信单元的设计

3．4 汽油发电机点火系统的硬件电路设计

3．5 本章小结

4 汽油发电机交频调速控制系统的设计

4．1 发动机系统数学模型的建立

4．1．1 汽油发动机稳态数学模型的建立

4．1．2 汽油发动机非线性数学模型的分析

4．2 控制算法的研究

4．2．1 PID控制

4．2．2 模糊控制

4．2．3 PID-Fuzzy复合控制

4．3 变频调速控制系统仿真

4．3．1 控制系统仿真模型的建立

4．3．2 系统仿真结果分析及比较

4．4 本章小结

5 控制器的软件设计

5．1 主程序的设计

5．2 步进电机驱动程序设计

5．3 SPWM波形生成软件设计

5．4 信号采样及软件滤波程序设计

5．5 软启动设计

5．6 系统安全性设计

5．6．1 电流保护设计

5．6．2 转速保护设计

5．6．3 游车保护

5．6．4 其他异常保护设计

5．7 本章小结

6 系统测试与分析

6．1 系统测试规划

6．2 测试结果及分析

6．2．1 稳态特性测试

6．2．2 动态特性测试

6．3 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献