发电机组供电控制装置
技术领域
本发明涉及自动控制装置，特别是发动机驱动的发电机组供电控制装置，属于电源控制技术领域。
背景技术
现代社会离不开电能，主要来源是电网，在电网不能保证供电或自身有特殊供电需求时也需要备用电源，通常是设置发电机组和蓄电池储能设备作为备用和应急电源。对于某些移动的设备，也需要配备柴油发电机组或汽油发电机组维持较长时间的供电。
在一些重要或特殊的用电场合，需要不间断供电，不间断电源设备的选择，应根据负荷性质，负荷容量，允许中断供电的时间等要求确定选择UPS、EPS、发电机组。
发电机组供电的自动化操作可以显著缩短供电的转换时间，也便于远程遥控操作。但目前有很多的发动机驱动的发电机组是依靠人工控制启动和供电转换的，特别是人工对按钮操作的时间控制不够准确，有可能对发电机组造成不良的影响。
目前也有一些具备自动化操作功能的发电机组供电技术，但是结构较复杂，成本较高，有的操作复杂，性能不佳。
发明内容
本发明的目的在于提出一种结构简单、易于实施的发电机组供电控制装置，根据输入的电压信号、频率信号和发动机转速信号，自动给出发动机启动、建压、输出送电信号，提高了发电机组的自动化程度，该装置全由硬件构成，易于制作，成本较低，操作简单，性能优良，适用于柴油或汽油发动机驱动的发电机组。
本发明是这样实现的：发电机组供电控制装置，其特征在于，包括：电源稳压单元（1）、信号调理单元（2）、逻辑控制单元（3）、驱动单元（4）、执行与指示单元（5）；
电源稳压单元（1）与信号调理单元（2）、逻辑控制单元（3）、驱动单元（4）、执行与指示单元（5）构成电气连接，为各单元提供稳定的工作电压；
信号调理单元（2）与电源稳压单元（1）、逻辑控制单元（3）构成电气连接，为逻辑控制单元（3）提供合适的输入状态信号；
逻辑控制单元（3）与电源稳压单元（1）、信号调理单元（2）、驱动单元（4）构成电气连接；
驱动单元（4）与电源稳压单元（1）、逻辑控制单元（3）、执行与指示单元（5）构成电气连接。
进一步地，信号调理单元（2）包括电压信号调理单元（21）、频率信号调理单元（22）、转速信号调理单元（23）；
电压信号调理单元（21）根据输入的发电机电压信号，实时给出发电机的电压状态信号，与逻辑控制单元（3）构成电气连接；当发电机电压正常时，输出低电平；当发电机电压欠压或过压时，输出高电平；
频率信号调理单元（22）根据输入的发电机频率信号，实时给出发电机的频率状态信号，与逻辑控制单元（3）构成电气连接；当发电机频率正常时，输出高电平；当发电机频率异常时，输出低电平；
转速信号调理单元（23）根据输入的发动机转速信号，实时给出发动机的转速状态信号，与逻辑控制单元（3）构成电气连接；当发动机启动成功时，输出高电平；当发动机启动未成功时，输出低电平。
逻辑控制单元（3）的输出控制信号包括启动、建压、输出送电信号。
进一步地，逻辑控制单元（3）输出的启动信号为高电平时，发动机的起动机接通蓄电池加电工作；启动信号为低电平时，发动机的起动机断电停止工作；
逻辑控制单元（3）输出的建压信号为高电平时，发电机组的建压回路接通，发电机开始建立电压；建压信号为低电平时，发电机组的建压回路断开；
逻辑控制单元（3）输出的送电信号为高电平时，发电机组向负载输出电压；送电信号为低电平时，发电机组停止向负载供电。
本发明的优点及效果：
（1）能够根据输入的电压信号、频率信号和发动机转速信号，自动给出发动机启动、建压、输出送电信号，提高了发电机组的自动化程度。
（2）该装置全由硬件构成，不需要编程，易于实施，成本较低，操作简单，性能优良，适用于发动机驱动的发电机组供电自动控制。
（3）逻辑控制单元全部由基本逻辑门电路组成，其中设置有反馈回路，取代了具有记忆输入信息的计数器、寄存器和脉冲顺序分配器等集成电路，因而降低了装置的复杂度。
附图说明
图1是本发明的原理方框图。
图2是实施例的电源稳压单元的电路连接原理图。
图3是实施例的逻辑控制单元的逻辑电路原理图。
图4是实施例的信号调理单元、逻辑控制单元的电路实际连接原理图。
图5是实施例驱动单元、执行与指示单元的电路连接原理图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施例。
请参看图1，发电机组供电控制装置，包括电源稳压单元（1）、信号调理单元（2）、逻辑控制单元（3）、驱动单元（4）、执行与指示单元（5）；电源稳压单元（1）与信号调理单元（2）、逻辑控制单元（3）、驱动单元（4）、执行与指示单元（5）构成电气连接，为各单元提供稳定的工作电压；信号调理单元（2）与电源稳压单元（1）、逻辑控制单元（3）构成电气连接，为逻辑控制单元（3）提供合适的输入状态信号；逻辑控制单元（3）与电源稳压单元（1）、信号调理单元（2）、驱动单元（4）构成电气连接；驱动单元（4）与电源稳压单元（1）、逻辑控制单元（3）、执行与指示单元（5）构成电气连接。
信号调理单元（2）包括电压信号调理单元（21）、频率信号调理单元（22）、转速信号调理单元（23），本领域技术人员可根据信号功能说明使用惯用的技术手段实现；
电压信号调理单元（21）根据输入的发电机电压信号，实时给出发电机的电压状态信号，与逻辑控制单元（3）构成电气连接；当发电机电压正常时，输出低电平；当发电机电压欠压或过压时，输出高电平；频率信号调理单元（22）根据输入的发电机频率信号，实时给出发电机的频率状态信号，与逻辑控制单元（3）构成电气连接；当发电机频率正常时，输出高电平；当发电机频率异常时，输出低电平；转速信号调理单元（23）根据输入的发动机转速信号，实时给出发动机的转速状态信号，与逻辑控制单元（3）构成电气连接；当发动机启动成功时，输出高电平；当发动机启动未成功时，输出低电平。
逻辑控制单元（3）的输出控制信号包括启动、建压、输出送电信号。
启动信号为高电平时，发动机的起动机接通蓄电池加电工作；启动信号为低电平时，发动机的起动机断电停止工作；建压信号为高电平时，发电机组的建压回路接通，发电机开始建立电压；建压信号为低电平时，发电机组的建压回路断开；送电信号为高电平时，发电机组向负载输出电压；送电信号为低电平时，发电机组停止向负载供电。
请进一步参看图2，电源稳压单元包括起动机的蓄电池BT1、开关S1、电容C1、C2、C3、稳压集成电路U1，U1用稳压集成电路LM7809，开关S1合上后，从第1引脚输入起动机蓄电池的电压，第3引脚输出9V的VCC电压供其它单元使用。
发电机组包括发动机、发电机、控制箱或控制屏。
请进一步参看图3，图中的VCU是发电机组的电压信号调理单元，根据输入的发电机电压信号，实时给出发电机的电压状态信号，当发电机电压正常时，A输出低电平，当发电机电压欠压或过压时，A输出高电平。
FCU是发电机组的频率信号调理单元，根据输入的发电机电压的频率信号，实时给出发电机的频率状态信号，当发电机频率正常时，B输出高电平，当发电机频率异常时，B输出低电平。
RSCU是发电机组的转速信号调理单元，根据输入的发动机转速信号，实时给出发动机的转速状态信号，当发动机启动成功时，C输出高电平；当发动机启动未成功时，C输出低电平。
逻辑控制单元包括4个反相器F1～F4，4个2输入或门H1～H4，7个2输入与门Y1～Y7；根据输入的A、B、C信号，经过特定的逻辑处理后，输出启动、建压、输出送电控制信号；启动信号Z1为高电平时，发动机的起动机接通蓄电池加电工作，Z1为低电平时，发动机的起动机断电停止工作；建压信号Z2为高电平时，发电机组的建压回路接通，发电机开始建立电压，Z2为低电平时，发电机组的建压回路断开；送电信号Z3为高电平时，发电机组向负载输出电压，Z3为低电平时，发电机组停止向负载供电。
逻辑控制单元完成特定的逻辑处理，按序实现规定的功能，连接方法是：信号A分别与反相器F1的输入端、与门Y2的第2输入端、与门Y5的第1输入端相连接；
信号B分别与反相器F4的输入端、或门H2的第2输入端、与门Y1的第2输入端、与门Y2的第1输入端相连接；
信号C分别与反相器F2的输入端、与门Y4的第2输入端相连接；
信号Z1与或门H4的输出端相连接；
信号Z2与与门Y6的输出端相连接；
信号Z3分别与或门H1的第1输入端、与门Y1的输出端相连接；
反相器F1的输出端与与门Y1的第1输入端相连接；
与门Y2的输出端与与门Y6的第1输入端相连接；
与门Y5的输出端与或门H4的第1输入端相连接；
反相器F3的输出端与与门Y6的第2输入端相连接；
反相器F4的输出端与与门Y7的第2输入端相连接；
或门H3的输出端与与门Y7的第1输入端相连接；
或门H4的第2输入端与与门Y7的输出端相连接；
反相器F2的输出端与或门H3的第2输入端相连接；
与门Y3的输出端与或门H1的第2输入端相连接；
与门Y4的输出端与或门H2的第1输入端相连接；
与门Y3的第1输入端与与门Y5的第2输入端、反相器F3的输入端、或门H1的输出端相连接；
与门Y3的第2输入端与与门Y4的第1输入端、或门H2的输出端、或门H3的第1输入端相连接。
请进一步参看图4，逻辑控制单元包括数字集成电路U2～U5，其中U2是六反相器，型号为CD4069，U3是四2输入或门，型号为CD4071，U4、U5是四2输入与门，型号为CD4081；
逻辑控制单元的连接方法是：信号A分别与U2的第1引脚、U4的第6引脚、U5的第5引脚相连接；
信号B分别与U2的第9引脚、U3的第6引脚、U4的第2和第5引脚相连接；
信号C分别与U2的第13引脚、U4的第13引脚相连接；
信号Z1与U3的第11引脚相连接；
信号Z2与U5的第3引脚相连接；
信号Z3分别与U3的第1引脚、U4的第3引脚相连接；
U2的第2引脚与U4的第1引脚相连接；
U4的第4引脚与U5的第1引脚相连接；
U5的第4引脚与U3的第12引脚相连接；
U2的第4引脚与U5的第2引脚相连接；
U2的第8引脚与U5的第9引脚相连接；
U3的第10引脚与U5的第8引脚相连接；
U3的第13引脚与U5的第10引脚相连接；
U2的第12引脚与U3的第9引脚相连接；
U4的第10引脚与U3的第2引脚相连接；
U4的第11引脚与U3的第5引脚相连接；
U4的第8引脚与U5的第6引脚、U2的第3引脚、U3的第3引脚相连接；
U4的第9引脚与U4的第12引脚、U3的第4引脚、U3的第8引脚相连接。
U2的第5引脚、第7引脚及第11引脚连接到GND，第14引脚连接到VCC；
U3及U4的第7引脚连接到GND，第14引脚连接到VCC；
U5的第7引脚连接到GND，第12引脚、第13引脚及第14引脚连接到VCC。
请进一步参看图5，驱动单元包括集成电路U6，型号为DS2003；
执行与指示单元包括继电器KJ1～KJ3的线圈及其常开触点、电阻R10～R13和发光二极管D4～D7；
继电器KJ1线圈的一端连接到电源VCC，另一端连接到U6的第16引脚、发光二极管D5的阴极，KJ1的常开触点与发电机组的启动按钮触点并联连接；
继电器KJ2线圈的一端连接到电源VCC，另一端连接到U6的第13引脚、发光二极管D6的阴极，KJ2的常开触点与发电机组的建压按钮触点并联连接；
继电器KJ3线圈的一端连接到电源VCC，另一端连接到U6的第11引脚、发光二极管D7的阴极，KJ1的常开触点与发电机组的输出接触器线圈串联，控制发电机组的电压输出。
发光二极管D4作为电源指示用，电阻R10是D4的限流电阻；发光二极管D5作为起动机工作指示用，电阻R11是D5的限流电阻；发光二极管D6作为建压指示用，电阻R12是D6的限流电阻；发光二极管D7作为向负载输出指示用，电阻R13是D7的限流电阻。
图2～图5的原理图中，相同的电气网络编号或端口是电气连通的。
