[發明專利]一種復合式無刷直流起動發電機系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310624350.0
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103684127A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 張卓然;于立;嚴仰光
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P9/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 楊楠

1.一種復合式無刷直流起動發電機系統，其特征在于，包括：無刷直流起動發電機、橋式不控整流電路、切換開關、雙向橋式功率變換電路、不對稱半橋電路、檢測單元、蓄電池、起動切換控制單元以及發電控制單元；所述無刷直流起動發電機包括轉子同軸連接的電勵磁雙凸極電機和永磁電機；電勵磁雙凸極電機電樞繞組輸出端與橋式不控整流電路的橋臂中點連接，橋式不控整流電路的輸出端構成復合式無刷起動發電機系統的發電輸出端；永磁電機電樞繞組與雙向橋式功率變換電路的橋臂中點連接；雙向橋式功率變換電路的負輸出端與不對稱半橋電路的一個輸出端、蓄電池的負極共同連接；所述切換開關包括靜觸點和第一動觸點、第二動觸點，靜觸點與雙向橋式功率變換電路的正輸出端連接，第一動觸點與蓄電池的正極連接，第二動觸點與不對稱半橋電路的另一個輸出端連接；不對稱半橋電路的兩個橋臂中點分別與電勵磁雙凸極電機的勵磁繞組兩端連接；所述起動切換控制單元分別與雙向橋式功率變換電路的控制端、切換開關的控制端連接；所述發電控制單元與不對稱半橋電路的控制端連接；所述檢測單元用于對永磁電機電樞繞組相電流及電壓、電勵磁雙凸極電機勵磁電流、復合式無刷起動發電機系統發電輸出端的輸出電流及電壓進行檢測，并將永磁電機電樞繞組相電流及電壓的檢測信息傳輸至起動切換控制單元，將電勵磁雙凸極電機勵磁電流、復合式無刷起動發電機系統發電輸出端的輸出電流及電壓的檢測信息傳輸至發電控制單元。

2.如權利要求1所述復合式無刷直流起動發電機系統，其特征在于，所述雙向橋式功率變換電路為直流輸出端帶有濾波電容的雙向橋式功率變換電路。

3.如權利要求1所述復合式無刷直流起動發電機系統，其特征在于，所述橋式不控整流電路為輸出端帶有濾波電容的橋式不控整流電路。

4.如權利要求1所述復合式無刷直流起動發電機系統，其特征在于，永磁電機電樞繞組與雙向橋式功率變換電路的橋臂中點通過一可控開關裝置連接，該可控開關裝置的控制端分別與起動切換控制單元、發電控制單元連接。

5.如權利要求1所述復合式無刷直流起動發電機系統，其特征在于，所述永磁電機為轉子永磁型永磁電機或定子永磁型永磁電機。

6.如權利要求1所述復合式無刷直流起動發電機系統，其特征在于，還包括一內部輔助電源；蓄電池正極和切換開關靜觸點分別通過一個二極管與內部輔助電源的輸入正端連接，內部輔助電源的輸入負端與蓄電池負極相連；所述起動切換控制單元和發電控制單元均由所述內部輔助電源供電。

7.如權利要求1至6任一項所述復合式無刷直流起動發電機系統的控制方法，其特征在于，起動過程中，起動切換控制單元首先通過控制切換開關的靜觸點與第一動觸點閉合，使蓄電池接入所述雙向橋式功率變換電路的直流輸入端；然后起動切換控制單元控制雙向橋式功率變換電路驅動所述永磁電機，同時通過檢測單元所檢測的永磁電機電樞繞組相電壓的頻率，判斷起動是否完成，如是，則起動切換控制單元控制切換開關的靜觸點與第二動觸點閉合，并且斷開雙向橋式功率變換電路中的功率開關管，此時永磁電機進入發電狀態；發電控制單元根據檢測單元所檢測的復合式無刷直流起動發電系統的輸出電壓與輸出電流，通過控制所述不對稱半橋電路來調節電勵磁雙凸極電機勵磁電流，達到控制發電輸出的目的。

8.如權利要求7所述復合式無刷直流起動發電機系統的控制方法，其特征在于，起動切換控制單元控制雙向橋式功率變換電路驅動所述永磁電機時，使用無位置反饋的控制方法，或者位置信號反饋的無刷直流方波控制方法，或者位置信號反饋的永磁同步電機正弦波控制方法。