一种小型柴油变频发电机组电子调速控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及柴油变频发电机技术领域，具体涉及一种小型柴油变频发电机组电子调速控制装置，同时本发明还提供一种小型柴油变频发电机组电子调速控制装置的控制方法。

背景技术

通用小型柴油发电机组由于输出电源的频率要求，柴油机转速需要相对固定，柴油机运转根据燃油泵供油量动态变化实现转速稳定或根据工况要求实现转速变化，而小型单缸柴油机由于体积小、结构简单，一般采用机械式调速，驱动调速轴旋转到不同的角度来控制油泵供油量的多少，从而得到某个转速。由于机械式调速结构工作原理为弹簧拉力、旋转零件离心力动态平衡作用到调速轴上，受零件加工误差、原材料自身特性影响，发电机组输出电源频率范围大，空载与满载频率变化达到10％以上，而且经常出现“游车”现象。因此，有必要提供一种新的小型柴油变频发电机组电子调速控制装置解决上述技术问题

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种带有变频控制器和电控调速执行器的小型柴油变频发电机组电子调速控制装置。

本发明提供的小型柴油变频发电机组电子调速控制装置包括：

柴油机，所述柴油机上设置有调速轴；

发电机，所述发电机固定安装于所述柴油机上；

变频控制器；

电控调速执行器，所述变频控制器与所述电控调速执行器电性连接，所述电控调速执行器包括旋转从动组件和旋转驱动组件，所述旋转从动组件与所述柴油机连接，所述旋转驱动组件与所述旋转从动组件连接；

所述旋转从动组件包括旋臂座、旋臂支架、旋转爪和第一固定螺栓，所述旋臂座固定安装于所述调速轴上，所述旋臂支架通过所述第一固定螺栓固定安装于所述旋臂座上，所述旋转爪设置于所述旋臂支架上；

所述旋转驱动组件包括支架、步进电机、第二固定螺栓、锁紧螺母、第三固定螺栓和第四固定螺栓，所述支架通过所述第三固定螺栓和所述第四固定螺栓与所述柴油机固定连接，所述步进电机通过所述第二固定螺栓和所述锁紧螺母固定安装于所述支架，所述步进电机的输出轴与所述旋转爪固定连接。

优选的，所述旋臂座上插接有固定销，所述固定销插接于所述调速轴上，所述固定销与所述调速轴过盈配合。

优选的，所述步进电机的输出轴端部设置有扁方头，所述旋转爪上开设有扁方孔，所述扁方头匹配设置在所述扁方孔内。

优选的，所述旋转爪的一侧固定有定位销，所述定位销上套接有弹簧，所述弹簧卡接在所述旋转爪上。

优选的，所述支架的一侧设置有安装孔，所述安装孔呈长圆形设计，所述第三固定螺栓通过所述安装孔贯穿所述支架。

优选的，所述调速轴与所述步进电机在同一个轴心上。

本发明还提供一种小型柴油变频发电机组电子调速控制装置的控制方法，具体包括以下步骤：

S1、首先，变频控制器将发电机输出不稳定的交流电以“交流-直流-交流”方式转换为标准正弦波电源。同时将交流电源脉冲作为柴油机转速感应信号，通过对转速信号、输出电流、输出电压数据采集与计算，对应设计好的理想运行曲线，向电控调速执行器的步进电机供电和发出旋转角度指令；

S2、步进电机接收指令后开始工作，由于步进电机输出轴末端的扁方头插入到旋转爪上的扁方孔内，进而步进电机输出轴带动旋转爪旋转一定角度；

S3、旋转爪带动旋臂支架旋转一定角度，旋臂支架的旋转带动旋臂座旋转一定角度，旋臂座与调速轴固定连接在一起，进而旋臂座带动柴油机的调速轴旋转一定角度，进而实现步进电机带动柴油机的调速轴旋转一定角度，由于通过步进电机瞬态控制柴油机的调速轴转动角度，柴油机油泵供油变化相应迅速，可以实现空载及小负载时柴油机以较低转速运行。

与相关技术相比较，本发明提供的小型柴油变频发电机组电子调速控制装置具有如下有益效果：

1.本发明提供一种小型柴油变频发电机组电子调速控制装置，由于通过步进电机瞬态控制柴油机的调速轴转动角度，柴油机油泵供油变化相应迅速，可以实现空载及小负载时柴油机以较低转速运行，省油、噪音低，随着用电器负载增加，柴油机转速也相应提高，充分发挥了柴油机的动力优势，不象普通发电机组电源频率受制于柴油机转速变化率限制；

2.本发明提供一种小型柴油变频发电机组电子调速控制装置，旋转爪与旋臂支架之间的弹簧可以使得步进电机的转动传递到柴油机上调速轴的转动变化有一个缓冲，消除了反应过激导致游车的可能性；

3.本发明提供一种小型柴油变频发电机组电子调速控制装置，柴油机的调速轴与步进电机的输出轴在同一个轴心上，步进电机仅仅承受扭转力矩，没有侧向拉力，工作更可靠、使用寿命长，而且步进电机通过支架安装到柴油机上，柴油机的箱体高温对步进电机影响小。

附图说明

图1为本发明提供的小型柴油变频发电机组电子调速控制装置的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示的调速控制装置的侧视图；

图3为图1所示的电控调速执行器爆炸结构示意图；

图4为图1所示的电控调速执行器剖视图；

图5为图1所示的调速控制装置流程图。

图中标号：100-柴油机；110-调速轴；200-发电机；300-变频控制器；400-电控调速执行器；410-旋转从动组件；411-旋臂座；4111-固定销；412-旋臂支架；413-旋转爪；4131-扁方孔；4132-定位销；4133-弹簧；414-第一固定螺栓；420-旋转驱动组件；421-支架；4211-安装孔；422-步进电机；4221-扁方头；423-第二固定螺栓；424-锁紧螺母；425-第三固定螺栓；426-第四固定螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1、图2、图3、图4和图5，其中，图1为本发明提供的小型柴油变频发电机组电子调速控制装置的一种较佳实施例的结构示意图；图2为图1所示的调速控制装置的侧视图；图3为图1所示的电控调速执行器爆炸结构示意图；图4为图1所示的电控调速执行器剖视图；图5为图1所示的调速控制装置流程图；包括：

参考图1、图2和图4所示，柴油机100，柴油机100上设置有调速轴110；发电机200，发电机200刚性固定安装于柴油机100上；变频控制器300与发电机200信号连接；电控调速执行器400，变频控制器300与电控调速执行器400电性连接，电控调速执行器400包括旋转从动组件410和旋转驱动组件420，旋转从动组件410与柴油机100连接，旋转驱动组件420与旋转从动组件410连接；

参考图3和图4所示，旋转从动组件410包括旋臂座411、旋臂支架412、旋转爪413和第一固定螺栓414，旋臂座411固定安装于调速轴110上，旋臂支架412通过第一固定螺栓414固定安装于旋臂座411上，旋转爪413设置于旋臂支架412上；优选的，旋臂座411上插接有固定销4111，固定销4111插接于调速轴110上，固定销4111与调速轴110过盈配合，实现旋臂座411与调速轴110的固定连接，连接牢固，不易松动，提高装置传动的稳定性。

参考图3和图4所示，旋转驱动组件420包括支架421、步进电机422、第二固定螺栓423、锁紧螺母424、第三固定螺栓425和第四固定螺栓426，支架421通过第三固定螺栓425和第四固定螺栓426与柴油机100固定连接，步进电机422通过第二固定螺栓423和锁紧螺母424固定安装于支架421，步进电机422的输出轴与旋转爪413固定连接。在具体设置时，步进电机422的输出轴端部设置有扁方头4221，旋转爪413上开设有扁方孔4131，扁方头4221匹配设置在扁方孔4131内，实现步进电机422与旋转爪413之间的固定连接，连接牢固，不易松动，提高装置传动的稳定性。另外，调速轴110与步进电机422在同一个轴心上。步进电机422仅仅承受扭转力矩，没有侧向拉力，工作更可靠、使用寿命长，而且步进电机422通过支架421安装到柴油机100上，柴油机100的箱体高温对步进电机422影响小。

参考图3所示，在具体设置时，旋转爪413的一侧固定有定位销4132，定位销4132上套接有弹簧4133，弹簧4133卡接在旋转爪413上。旋转爪413与旋臂支架412之间的弹簧4133可以使得步进电机422的转动传递到柴油机100上调速轴110的转动变化有一个缓冲，消除了反应过激导致游车的可能性。

参考图3所示，优选的，支架421的一侧设置有安装孔4211，安装孔4211呈长圆形设计，第三固定螺栓425通过安装孔4211贯穿支架421，方便支架421安装到柴油机100上时进行位置调节，便于安装固定。

参考图5所示，本发明还提供一种小型柴油变频发电机组电子调速控制装置的控制方法，具体包括以下步骤：

S1、首先，变频控制器300将发电机200输出不稳定的交流电以“交流-直流-交流”方式转换为标准正弦波电源。同时将交流电源脉冲作为柴油机100转速感应信号，通过对转速信号、输出电流、输出电压数据采集与计算，对应设计好的理想运行曲线，向电控调速执行器400的步进电机422供电和发出旋转角度指令；

S2、步进电机422接收指令后开始工作，由于步进电机422输出轴末端的扁方头4221插入到旋转爪413上的扁方孔4131内，进而步进电机422输出轴带动旋转爪413旋转一定角度；

S3、旋转爪413带动旋臂支架412旋转一定角度，旋臂支架

412的旋转带动旋臂座411旋转一定角度，旋臂座411与调速轴

110固定连接在一起，进而旋臂座411带动柴油机100的调速轴110旋转一定角度，进而实现步进电机422带动柴油机100的调速轴110旋转一定角度，由于通过步进电机422瞬态控制柴油机100的调速轴110转动角度，柴油机100油泵供油变化相应迅速，可以实现空载及小负载时柴油机100以较低转速运行。

本发明提供的小型柴油变频发电机组电子调速控制装置工作原理如下：首先，变频控制器300将发电机200输出不稳定的交流电以“交流-直流-交流”方式转换为标准正弦波电源。同时将交流电源脉冲作为柴油机100转速感应信号，通过对转速信号、输出电流、输出电压数据采集与计算，对应设计好的理想运行曲线，向电控调速执行器400的步进电机422供电和发出旋转角度指令；

步进电机422接收指令后开始工作，由于步进电机422输出轴末端的扁方头4221插入到旋转爪413上的扁方孔4131内，进而步进电机422输出轴带动旋转爪413旋转一定角度；

旋转爪413带动旋臂支架412旋转一定角度，旋臂支架412的旋转带动旋臂座411旋转一定角度，旋臂座411与调速轴110固定连接在一起，进而旋臂座411带动柴油机100的调速轴110旋转一定角度，进而实现步进电机422带动柴油机100的调速轴110旋转一定角度，由于通过步进电机422瞬态控制柴油机100的调速轴110转动角度，柴油机100油泵供油变化相应迅速，可以实现空载及小负载时柴油机100以较低转速运行。

本发明中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。