本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是涉及一種便攜式燃油發(fā)電機(jī)冷燈泡的啟動(dòng)裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著邊遠(yuǎn)區(qū)域人們生活水平的提高、野外工作與流動(dòng)作業(yè)量的增長(zhǎng)，小型便攜式燃油發(fā)電機(jī)的需求量日益增大。便攜式燃油發(fā)電機(jī)是以燃油機(jī)為原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的動(dòng)力機(jī)械。燃油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電，經(jīng)過整流電路轉(zhuǎn)換成約400V左右的直流電壓，再經(jīng)過逆變電路輸出通用的230V、50HZ的交流電，以供用戶使用。然而，燃油發(fā)電機(jī)在工作的過程中，會(huì)出現(xiàn)過熱、欠壓、用電設(shè)備短路等情況，發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)采取相應(yīng)的保護(hù)措施。一般的，負(fù)載(用電設(shè)備等)出現(xiàn)短路情況時(shí)，易造成短路電流過大，超過設(shè)備元器件額定電流值，容易產(chǎn)生大量的熱量，從而燒壞發(fā)電機(jī)和負(fù)載。發(fā)電機(jī)檢測(cè)到短路情況后，將中止輸出電壓，停止工作。以5KW燃油發(fā)電機(jī)為例，輸出電壓為230V，額定電流為I＝P/U＝5000/230＝21.7A，以2倍的冗余量計(jì)算，即，最大電流為21.7*2＝43.4A時(shí)，當(dāng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)檢測(cè)到的電流大于43.4時(shí)，則判定所接負(fù)載發(fā)生了短路，發(fā)電機(jī)將停止共走，以保護(hù)發(fā)電機(jī)和負(fù)載。然而在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)電機(jī)常接的負(fù)載設(shè)備為照明設(shè)備，發(fā)電機(jī)負(fù)載端接白熾燈。傳統(tǒng)的白熾燈是將電阻絲通電加熱到白熾狀態(tài)，利用熱輻射發(fā)出可見光的光源設(shè)備。白熾燈的電阻絲具有隨著溫度的升高電阻逐步增大的特性。冷卻狀態(tài)下，電阻值很小，隨著溫度的升高，熱平衡時(shí)達(dá)到額定功率(60W，100W，200W等)。因此，白熾燈剛接入時(shí)，因電阻小會(huì)造成電流很大，容易被誤判為短路，從而觸發(fā)燃油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)短路保護(hù)，發(fā)電機(jī)熄火，接入燈泡照明失敗。但白熾燈的電阻絲阻值隨著電流的持續(xù)增加而增加，大電流持續(xù)時(shí)間只是瞬間，發(fā)電機(jī)的短路保護(hù)動(dòng)作屬于錯(cuò)誤判斷，因此，無法啟動(dòng)白熾燈，無法提供照明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種冷燈泡的啟動(dòng)裝置，在電流采樣電路中增加一路輸出，將采集到的電流信息輸出至微處理器控制單元中，并且能夠在進(jìn)行短路保護(hù)后，微處理器控制單元進(jìn)一步對(duì)冷燈泡是真正短路還是加載冷燈泡進(jìn)行識(shí)別和處理。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出如下技術(shù)方案：一種冷燈泡的啟動(dòng)裝置，包括電流采樣電路、微處理器控制單元、IGBT工作回路以及設(shè)于IGBT工作回路中的冷燈泡，所述電流采樣電路與微處理器控制單元相連接，將采集到的電流信息輸出至微處理器控制單元；所述微處理器控制單元與IGBT工作回路相連接，根據(jù)所述電流信息控制IGBT工作回路，啟動(dòng)冷燈泡。

優(yōu)選地，所述IGBT工作回路包括IGBT驅(qū)動(dòng)芯片、數(shù)個(gè)IGBT和數(shù)個(gè)反相器，所述IGBT通過反相器與所述IGBT驅(qū)動(dòng)芯片連接。

優(yōu)選地，所述IGBT的柵極與反相器相連接。

優(yōu)選地，所述IGBT驅(qū)動(dòng)芯片與微處理器控制單元相連接，所述微處理器控制單元控制IGBT驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)而驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的IGBT導(dǎo)通或關(guān)斷。

優(yōu)選地，所述IGBT數(shù)量為4個(gè)，每?jī)蓚€(gè)IGBT一組且每組控制一相交流電輸出。

優(yōu)選地，所述IGBT源極與漏極之間設(shè)有二極管。

優(yōu)選地，所述冷燈泡的啟動(dòng)裝置還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述電流采樣電路通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與微處理器控制單元相連接。

優(yōu)選地，所述冷燈泡的啟動(dòng)裝置還包括燃油發(fā)電機(jī)，以及基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)PID控制器，所述PID控制器與然后發(fā)電機(jī)相連接。

優(yōu)選地，所述冷燈泡的啟動(dòng)裝置還包括整流電路，所述整流電路與燃油發(fā)電機(jī)相連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型所述的冷燈泡的啟動(dòng)裝置通過在電流采樣電路中增加一路輸出，將采集到的電流信息輸出至微處理器控制單元，在硬件電路進(jìn)行短路保護(hù)后，微處理器控制單元進(jìn)行設(shè)備真正短路還是加載冷燈泡的識(shí)別和處理，能夠有效的執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)發(fā)電機(jī)和冷燈泡設(shè)備的安全。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的燃油發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的IGBT工作回路電路示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的冷燈泡啟動(dòng)流程圖示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)PID控制器控制燃油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)冷燈泡的原理圖。

附圖標(biāo)記：1、燃油發(fā)電機(jī)，2、整流電路，3、逆變電路，4、負(fù)載，5、電流采樣電路，6、短路檢測(cè)電路，7、保護(hù)電路，8、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，9、微處理器控制單元，10、驅(qū)動(dòng)電路，11、控制電路，12、IGBT驅(qū)動(dòng)芯片，13、IGBT-S1，14、IGBT-S2，15、IGBT-S3，16、IGBT-S4，17、反相器S1，18、反相器S2，19、反相器S3，20、反相器S4。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。

結(jié)合圖1，本實(shí)用新型所揭示的燃油機(jī)發(fā)電機(jī)冷燈泡啟動(dòng)裝置，包括燃油發(fā)電機(jī)1，整流電路2，逆變電路3，以及逆變電路3所連接的負(fù)載4，本實(shí)施例中，所述負(fù)載4為冷燈泡。所述燃油發(fā)電機(jī)1與整流電路2相連接，整流電路2與逆變電路3相連接，燃油發(fā)電機(jī)1工作時(shí)產(chǎn)生交流電，經(jīng)過整流電路2后轉(zhuǎn)換成直流電壓，再經(jīng)過逆變電路3，能夠?qū)⒅绷麟妷恨D(zhuǎn)換為負(fù)載4使用的交流電；所述逆變電路3與負(fù)載4相連接的輸出回路上設(shè)有電流采樣電路5，所述電流采樣電路5用于采集輸出回路中的電流信息；所述電流采樣電路5通過短路檢測(cè)電路6與保護(hù)電路7相連接，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路8與微處理器控制單元9相連接，將采集到的電流信息輸入至短路檢測(cè)電路6用以判斷輸出回路中連接的負(fù)載4是否發(fā)生短路，輸入至微處理器控制單元9用以判斷是否真正的短路還是加載負(fù)載4；所述微處理器控制單元9分別通過驅(qū)動(dòng)電路10、控制電路11與逆變電路3相連接，進(jìn)一步地，所述微處理器控制單元9還通過保護(hù)電路7與逆變電路3相連接，當(dāng)電流采樣電路5采集的電流信息滿足條件時(shí)，微處理器控制單元9執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，啟動(dòng)冷燈泡。

具體的，燃油發(fā)電機(jī)1工作時(shí)產(chǎn)生交流電輸入至整流電路2，通過整流電路2后轉(zhuǎn)換成直流電壓，再通過逆變電路3，將直流電壓轉(zhuǎn)換成冷燈泡能夠使用的交流電。電流采樣電路5將采集到的電流信息，一路輸入至短路檢測(cè)電路6，一路輸入至微處理器控制單元9，本實(shí)施例中，所述電流信息為電流值，若負(fù)載4回路發(fā)生短路故障時(shí)，電流采樣電路5采集到的電流值大于設(shè)定值，則短路檢測(cè)電路6判定負(fù)載4設(shè)備發(fā)生短路，產(chǎn)生短路保護(hù)觸發(fā)信號(hào)至保護(hù)電路7，進(jìn)而觸發(fā)保護(hù)電路7進(jìn)行短路保護(hù)，最終關(guān)閉逆變電路3，燃油發(fā)電機(jī)1停止工作。

為了使冷燈泡能夠在燃油發(fā)電機(jī)1上被正常加載，本實(shí)用新型通過在電流采樣電路5中增加一路輸出，輸入至微處理器控制單元9，在短路檢測(cè)電路6觸發(fā)短路保護(hù)情況下，進(jìn)一步判斷輸出回路中連接的冷燈泡是真正的短路還是在加載冷燈泡。

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)工作回路包括驅(qū)動(dòng)電路10、控制電路11、保護(hù)電路7，以及逆變電路3，所述IGBT工作回路與微處理器控制單元9相連接，所述微處理器控制單元9控制IGBT工作回路從而啟動(dòng)冷燈泡。IGBT工作回路電路圖如圖2所示，所述IGBT工作回路包括IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12、數(shù)個(gè)IGBT，以及數(shù)個(gè)反相器，所述IGBT通過反相器與所述IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12相連接。

具體的，所述IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12與所述微處理器控制單元9相連接，所述IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12包括5個(gè)引腳，HIN、LIN引腳與微處理器控制單元9相連接，用于輸入SPWM信號(hào)(Sinusoidal Pulse Width Modulation，正弦脈寬調(diào)制)，ITRIP引腳同樣與微處理器控制單元9相連接，用于控制IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12閉鎖狀態(tài)，進(jìn)一步控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷，PIA、PIB為輸出引腳，所述PIA和PIB引腳分別通過反相器與IGBT相連接，控制IGBT的導(dǎo)通和關(guān)斷。本實(shí)施例中，所述IGBT數(shù)量為4個(gè)，即IGBT-S1 13，IGBT-S2 14，IGBT-S3 15，IGBT-S4 16，每一個(gè)IGBT的源極與漏極之間均設(shè)有二極管，所述四個(gè)IGBT共分成兩組，每組IGBT控制一相交流電輸出。

更進(jìn)一步地，每個(gè)IGBT的具體連接方式為：IGBT-S1 13，IGBT-S2 14的源極共同接直流電源的正極，IGBT-S3 15，IGBT-S4 16的漏極共同接直流電源的負(fù)極，IGBT-S1 13的漏極和IGBT-S3 15的源極相連接，連接至負(fù)載4的一端，IGBT-S2 14漏極和IGBT-S4 16的源極相連接，連接至負(fù)載4的另一端。IGBT-S1 13，IGBT-S2 14，IGBT-S3 15，IGBT-S4 16的柵極分別通過一個(gè)反相器連接至IGBT驅(qū)動(dòng)器的輸出引腳PIA和PIB，其中IGBT-S1 13通過反相器S1 17連接至PIA引腳，IGBT-S2 14通過反相器S2 18連接至PIB引腳，IGBT-S3 15通過反相器S3 19連接至PIB引腳，IGBT-S4 16通過反相器S4 20連接至PIA引腳。

一旦短路檢測(cè)電路6測(cè)得的電流大于預(yù)設(shè)值時(shí)，則觸發(fā)短路保護(hù)電路7，發(fā)電機(jī)停止輸出電壓，微處理器控制單元9收到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸入的大電流值，同時(shí)檢測(cè)到短路保護(hù)動(dòng)作后，執(zhí)行冷燈泡的啟動(dòng)。

具體的，輸入至微處理器控制單元9的電流值高于預(yù)設(shè)電流值(如預(yù)設(shè)電流值為0.5A)時(shí)，通過ITRIP引腳驅(qū)動(dòng)IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12內(nèi)部的電流比較器迅速翻轉(zhuǎn)，促使芯片內(nèi)部故障邏輯單元輸出低電平，封鎖輸入脈沖信號(hào)處理器的輸出，使得PIA，PIB引腳的輸出全部為低電平，因此IGBT-S1 13，IGBT-S2 14，IGBT-S3 15，IGBT-S4 16全部關(guān)斷，保護(hù)功率管，無輸出電壓。

發(fā)生故障后，IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12內(nèi)部邏輯單元的輸出保持故障閉鎖狀態(tài)，只有故障清除后，也即電流值低于設(shè)定值時(shí)，在IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12的HIN和LIN引腳中輸入高電平，才能夠解除內(nèi)部邏輯單元的故障閉鎖狀態(tài)。由于沒有電壓輸出，輸出電流降為零，電流采樣電流采集到的電流值低于預(yù)設(shè)值，則解鎖IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12中的輸入脈沖信號(hào)處理器的輸出，使PIA和PIB引腳輸出為高電平，進(jìn)一步使4個(gè)IGBT導(dǎo)通。

延時(shí)一段時(shí)間T1后，微處理器控制單元9向IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12的HIN和LIN引腳輸入高電平，使IGBT驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的故障邏輯單元的輸出解除閉鎖狀態(tài)。

延時(shí)一段時(shí)間T2后，微處理器控制單元9發(fā)出SPWM信號(hào)，控制IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)4個(gè)功率管IGBT-S1 13，IGBT-S2 14，IGBT-S3 15，IGBT-S4 16交替導(dǎo)通和關(guān)斷，產(chǎn)生兩相調(diào)制波形，最終輸出電壓可調(diào)、頻率可變的兩相交流電，輸入至負(fù)載4。

電流采樣電路5繼續(xù)執(zhí)行電流值采樣，將電流值輸出至短路檢測(cè)電路6和微處理器控制單元9，若檢測(cè)到的輸出回路中電流值依然超過額定值時(shí)，則循環(huán)執(zhí)行短路-保護(hù)-解鎖-供電，重復(fù)N次，若N的值大于預(yù)先設(shè)定的次數(shù)時(shí)，其中N為大于等于1的整數(shù)，則判定為真實(shí)短路，燃油發(fā)電機(jī)1停止工作。否則，在連續(xù)的重復(fù)啟動(dòng)過程中，冷燈泡持續(xù)的通過電流，電阻絲阻值隨著發(fā)熱而不斷增大，最終達(dá)到額定值，燈泡加載成功，燃油發(fā)電機(jī)1正常工作。T1，T2，N則根據(jù)燃油發(fā)電機(jī)1的功率大小不同而不同。

一種冷燈泡的啟動(dòng)控制方法，包括如下步驟：

S1，電流采樣電路5采集輸出回路中電流信息，并將其輸入至微處理器控制單元9；

S2，若所述電流值大于預(yù)設(shè)值，微處理器控制單元9啟動(dòng)短路保護(hù)，停止輸出；

S3，延遲一段時(shí)間T1后，微處理器控制單元9輸出解鎖信號(hào)以解鎖IGBT工作回路；

S4，延遲一段時(shí)間T2后，微處理器控制單元9輸出SPWM信號(hào)至IGBT工作回路中，所述IGBT工作回路輸出交流電至冷燈泡；

S5，重復(fù)執(zhí)行步驟S2～步驟S4，使得冷燈泡的電阻絲阻值達(dá)到額定值，冷燈泡加載成功。

具體地，本實(shí)用新型在冷燈泡啟動(dòng)過程中，通過在電流采樣電路5中增加一路輸出，將其輸出至微處理器控制單元9，通過微控處理其單元控制IGBT工作回路來啟動(dòng)冷燈泡。如圖3流程圖中所示，電流采樣電路5先進(jìn)行電流的采樣，并將其輸入至微控處理單元，若采集到的電流值若小于預(yù)設(shè)電流值，則燃油發(fā)電機(jī)1正常工作，否則，啟動(dòng)短路保護(hù)，停止輸出電壓。即通過ITRIP引腳驅(qū)動(dòng)IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12內(nèi)部的電流比較器迅速翻轉(zhuǎn)，促使芯片內(nèi)部故障邏輯單元輸出低電平，封鎖輸入脈沖信號(hào)處理器的輸出，使得PIA，PIB引腳的輸出全部為低電平，因此IGBT-S1 13，IGBT-S2 14，IGBT-S3 15，IGBT-S4 16全部關(guān)斷，保護(hù)功率管，無輸出電壓。

延時(shí)一段時(shí)間T1后，微處理器控器制單元輸出解鎖信號(hào)至IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12，執(zhí)行解鎖IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12，解除故障閉鎖狀態(tài)，即微處理器控制單元9通過向IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12的HIN和LIN引腳輸入高電平，使IGBT驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的故障邏輯單元的輸出解除閉鎖狀態(tài)。

延時(shí)一段T2后，微處理器控制單元9輸出SPWM信號(hào)至IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12，IGBT驅(qū)動(dòng)芯片12控制IGBT交替導(dǎo)通，最終輸出電壓。

回路中有電流的存在，電流采樣電路5繼續(xù)執(zhí)行采樣，輸出至短路檢測(cè)電路6和微處理器控制單元9，判斷是否存在短路，若回路中繼續(xù)存在短路，則重新執(zhí)行步驟S2～步驟S4，即執(zhí)行短路-保護(hù)-解鎖-供電，若執(zhí)行的次數(shù)N大于預(yù)設(shè)次數(shù)時(shí)，則判定負(fù)載4設(shè)備短路，燃油發(fā)電機(jī)1停止工作，否則，通過連續(xù)的執(zhí)行短路-保護(hù)-解鎖-供電，冷燈泡電阻絲不斷通電，電阻隨著發(fā)熱而增大并達(dá)到額定值，則冷燈泡啟動(dòng)成功。

在冷燈泡啟動(dòng)過程中，延時(shí)時(shí)間T1和T2，以及執(zhí)行短路-保護(hù)-解鎖-供電的次數(shù)N隨著燃油發(fā)電機(jī)1本身輸出功率大小的不同，以及啟動(dòng)冷燈泡時(shí)功率大小的不同，需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，本實(shí)施例中，通過設(shè)置基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)PID控制器來控制燃油發(fā)電機(jī)1。如圖4所示，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)PID控制器控制燃油發(fā)電機(jī)1啟動(dòng)冷燈泡的原理圖，電流采樣電路5采集輸出回路中的電流值，并將其輸入至比較器中進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果和比較結(jié)果的變化值輸入至BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)將比較結(jié)果一并輸入至PID控制器中。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在冷燈泡啟動(dòng)過程中不斷學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，隨時(shí)修正BP網(wǎng)絡(luò)中各單元的連接權(quán)值，使BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出相應(yīng)的結(jié)果至PID控制器中，所述PID控制器調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的PID參數(shù)，也即延時(shí)時(shí)間T1和T2，以及執(zhí)行短路-保護(hù)-解鎖-供電的次數(shù)N。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過訓(xùn)練后，能夠?qū)崟r(shí)優(yōu)化PID控制參數(shù)，使得冷燈泡啟動(dòng)過程是一個(gè)由暗到明的正常過程，無閃爍感。

本實(shí)用新型在硬件電路上通過增加一路電流采樣電路5的輸出，使其輸出至微處理器控制單元9，通過軟件流程控制進(jìn)行判定設(shè)備是否真正短路或者是加載冷燈泡，具有保護(hù)發(fā)電機(jī)，保證發(fā)電機(jī)和設(shè)備的安全的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本實(shí)用新型的教示及揭示而作種種不背離本實(shí)用新型精神的替換及修飾，因此，本實(shí)用新型保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本實(shí)用新型的替換及修飾，并為本專利申請(qǐng)權(quán)利要求所涵蓋。