0 导言
就发电机组的小型化问题，已经有生产厂家选用国外先进的汽油机作为发电机组的原动机和工频发电机来组成发电机组，但工频发电机组体积的缩小与分量的下降，受本身的特色和生产技能的限制，1 kW 的工频发电机组分量一般在20 kg以上，明显机组的分量仍然显得较重。携行发电机组首要是选用高速的内燃机和中频永磁发电机达到了小型化的意图，这也必将导致发电机的输出频率不是工频，而通用设备大都是以工频沟通电作为输入电源，所以有必要研发一种设备来完结交交变频的功用。
1 携行发电机组的体系组成
携行发电机组由高速汽油发动机、永磁中频发电机和交交变频单元三部分组成，其体系组成如图1所示。交交变频单元作为携行发电机组的功率输出单元，其作用是将中频发电机输出的频率不稳定的中频沟通电进行频率改换，转换为稳频稳压的工频正弦沟通电，以满意携行设备对供电的需求。
2 交交变频单元主电路的原理与规划
2.1 主电路的作业原理
携行发电机组交交变频单元由P组和N组反并联的晶闸管变流电路构成，晶闸管关断是经过电源沟通电压的天然换相来完结的，P 组和N 组都是相控整流电路，其结构如图2 所示[1]。P组作业时，负载电流i0 为正;N 组作业时，i0 为负;两组变流器按必定的频率替换作业，负载就得到该频率的沟通电;改动切换频率，就可改动输出沟通电的频率;改动变流电路的操控角琢，就能够改动沟通输出电压幅值。为使输出电压波形挨近正弦波，可按正弦规则对琢角进行调制，如图3 所示，在半个周期内让P 组琢角按正弦规则从90毅减到0毅或某个值，然后再增加到90毅，每个操控距离内的均匀输出电压就按正弦规则从零增至最高，然后再减到零，如图3中虚线所示。别的半个周期能够经过对变流器的N组进行相同的操控得到[2]。
2.2 主电路的规划
携行发电机组交交变频单元主电路规划包含：功率开关管的挑选、功率器材维护电路的规划以及输出滤波电路的规划等三个部分。主电路由正反两组桥臂各由6 个晶闸管构成，依据规划要求晶闸管的额外电压应该挑选为800 V，额外通态电流选为15 A。晶闸管器材的电压和电流过载才能极差，尤其是耐压才能，瞬时的过压就会构成器材永久性的损坏，为了使器材能长时间可靠地运转，有必要针对过压和过电流发生的原因采纳维护措施。交交变频单元的输出含有很多谐波，这样会对负载发生晦气影响，交交变频单元的沟通输出有必要接沟通滤波器，使输出电压波形中的谐波含量下降，波形挨近规范正弦波，输出滤波电感选为40 mH，输出滤波电容挑选耐压450 V，8 滋F 的电解电容。
3 交交变频单元的操控战略及其完结
3.1 交交变频单元的操控战略
为了使交交变频单元均匀输出电压是正弦
波，有必要对晶闸管的操控角琢进行调制，因为交交变频电路是作为工频电源运用，输出频率较低，因而选用余弦交点法。余弦交点法对晶闸管触发脉冲的操控是依照下面的准则进行的，即使得变频电路输出电压的瞬时值最挨近于理论正弦电压的瞬时值。把所要求的输出频率和相应幅值的给定波形和电源同频率的余弦同步波相比较，两者的交点便是余弦交点法交交变频电路的触发时间[3]。
因为使用单片机直接对琢角进行核算是较费时的，为了削减因为核算而引起的延时，可选用查表法。只要在存储器中寄存一个正弦函数表和一个反余弦函数表，依据需要的输出频率和电压调制系数，实时进行查表，查出相应的琢值(延时常数)，送给脉冲构成电路去触发相应的晶闸管。
3.2 操控电路的硬件规划
操控电路的功用是为交交变频单元中的晶闸管供给驱动脉冲，一起为整机供给操控信号[4]。因为电机组的发动机频率特性较差，导致其组成的发电机组电气功能，尤其是频率特性难以满意要求，所以在操控电路中要选用电压闭环反应，以此来确保输出电压的频率在发动机转速动摇时仍然坚持较好的稳定性。操控电路包含同步信号发生电路、输出过零检测电路、过流维护电路、电压反应电路和单片机操控体系，操控电路的总体规划如图4所示。
3.3 操控电路的软件规划
选用PIC16F877 单片机的操控体系主程序要完结的首要功用有：参数初始化、开始同步脉冲的捕捉、移相操控角琢的核算并把琢转化为守时时间、输出正反组的判别、触发脉冲的输出等。
PIC16F877 单片机的软件编程选用主程序不断循环，在中止程序中完结各种操控。图5 为主程序的流程图[5]。
4 携行发电机组交交变频单元试验
经过很多的调试作业，交交变频单元的输出根本上达到了规划要求。在试验过程中，咱们记录了交交变频单元作业时的试验波形。
图6 为输入线电压及其同步脉冲试验波形，
图中的正弦波为三相输入的线电压Uab 的试验波形，其有效值为226 V，频率为400 Hz。图中的方波为三相输入的线电压Uab的同步信号，该信号是由三相输入的线电压经过同步电路后发生的，当输入线电压为正半周时，同步电路输出为高电平;当输入线电压为负半周时，同步电路输出为低电平。经过对输入线电压及其同步脉冲试验波形的比照能够发现：同步脉冲的试验波形和输入线电压波形完结了很好的同步联系，该同步波送入单片机能够为触发操控脉冲的发生供给参阅。
图7 所示的试验波形是在输入为400 Hz 时主电路中一个晶闸管桥臂的驱动脉冲试验波形。
调查该试验波形能够发现，在一个工频周期(0.02 s)内，该晶闸管有4 个触发脉冲，而且这4 个触发脉冲会集在半个周期之内。经过该波形还能够发现这4 个触发脉冲的触发时间并不是均匀分布的，而是第一个和最终一个脉冲相对靠后，中心两个脉冲相对提早的，这首要是因为各个脉冲的触发脉冲是依照余弦交点法的原理发生的。
经过电能改换单元进行的试验可得输出电压波形如图8 所示。输出电压幅值为220 V，频率为50 Hz。从一个输出工频周期的波形能够清楚地看出：输入为320 Hz 时(图8 a)，关于一路线电压，在半个输出电压周期内约由3 个波段拼接出来，那么关于六路输入线电压在半个输出电压周期内约由18个波段拼接出来;同理能够得到当输入为400 Hz 时(图8 b)，半个输出电压周期约由22 个波段拼接出来;当输入为480 Hz 时(图8 c)，半个输出电压周期约由27 个波段拼接出来。经过输出电压试验波形的比照能够发现，输入频率越高，输出电压波形拼接的段数越多，输出波形的正弦性也就越好。
5 结语
携行发电机组的规划思路和结构方式打破了工频发电机组的传统供电形式，充分发挥高速中频发电机组体积小，分量轻的优势，选用中频发电机与交交变频单元为一体的机电一体化技能，极大地减小发电机组的体积、分量，可满意山地、户外等特别环境的要求。
