[發明專利]自升壓雙凸極無刷直流發電系統

有效

• 申請號: 201310653490.0
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103684160A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 張卓然;于立;孫莉;嚴仰光
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30;H02P9/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 楊楠

技術領域

本發明涉及一種雙凸極無刷直流發電系統，尤其涉及一種自升壓雙凸極無刷直流發電系統，屬于雙凸極無刷直流發電技術領域。

背景技術

串聯式混合動力汽車是一種采用車載直流發電機組和動力蓄電池組構成雙動力源的純電驅動的混合動力汽車。發動機與車輪之間沒有機械動力耦合，發動機轉速的變化與車輪轉速沒有機械聯系，使得發動機在最佳效率點恒轉速運行，提高了燃油經濟性，降低排放。并聯式混合動力汽車中，發動機與車輪之間存在機械耦合，因而與發動機同軸安裝的車載直流發電機工作于變轉速條件下。

車載直流發電機要求結構緊湊，采用水循環冷卻方式，而功率變換電路部分與電機本體分離，需要另一套水冷系統，增加了成本和體積。

電勵磁雙凸極電機定轉子結構簡單，定子上嵌繞有勵磁繞組，外接不控整流單元構成電勵磁雙凸極無刷直流發電系統，通過調節勵磁繞組中的勵磁電流，可以方便調節輸出電壓與電流，適合用于混合動力汽車與飛機等中的直流電源系統，例如發明專利CN102358198A公開了一種電動車車載發電系統及其控制方法，發電系統使用了電勵磁雙凸極電機與混合勵磁雙凸極電機作為車載直流發電機方案，簡化了系統結構，降低了系統成本。然而電勵磁雙凸極無刷直流發電系統需要外部勵磁源為勵磁繞組提供勵磁功率，降低了發電系統效率，混合勵磁雙凸極無刷直流發電系統中，混合勵磁雙凸極電機定子上需要永磁磁鋼，提高了系統成本，由于永磁體在振動與高溫環境中有不可逆退磁風險，降低了系統可靠性。

另一方面，電勵磁雙凸極無刷直流發電系統輸出電壓值被鉗位在與其并聯的動力蓄電池組電壓值相同的直流母線上，通過調節安裝在定子上的勵磁繞組中的勵磁電流，使發電系統輸出給定的電流，滿足動力蓄電池組充電與后級驅動系統的功率需求，然而電勵磁雙凸極無刷直流發電系統的輸出特性是，隨著勵磁電流以及轉速變化，發電系統輸出的最大功率點對應的電壓值并不能一直保持與外接的直流母線電壓值相等，因此，轉速或者勵磁電流改變，電勵磁雙凸極無刷直流發電系統不能一直維持高效工作,甚至難以實現怠速發電。

如果在電勵磁雙凸極無刷直流發電系統后級增加升壓電路，在不同勵磁電流或者轉速條件下，提高發電系統輸出電壓，使最大功率點對應的電壓與母線電壓保持一致，就可以最大效率地利用電勵磁雙凸極電機，提高了系統效率，然而升壓電路前級需要大電感，而大電感體積重量較大，難以系統集成，并且會引起較大的電磁干擾。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有雙凸極無刷直流發電系統所存在的不足，提供一種高效緊湊的自升壓雙凸極無刷直流發電系統。

本發明的自升壓雙凸極無刷直流發電系統，包括：雙凸極電機、整流電路、DC-DC變換電路、發電機檢測控制單元、直流勵磁源，以及一個電容、一個功率開關管、一個二極管；所述雙凸極電機包括電樞繞組，以及相互之間磁耦合的兩套勵磁繞組：第一勵磁繞組、第二勵磁繞組，第一勵磁繞組和第二勵磁繞組分別具有第一端和第二端；所述電樞繞組與整流電路的輸入端連接，第一勵磁繞組的第一端與整流電路的正輸出端連接，第一勵磁繞組的第二端與所述功率開關管漏極、所述二極管的陽極共同連接，所述二極管的陰極與所述電容的正極共同相連，構成自升壓雙凸極無刷直流發電系統輸出正端，所述電容的負極與所述功率開關管的源極相連接，構成自升壓雙凸極無刷直流發電系統輸出負端；直流勵磁源的正、負輸出端分別與所述DC-DC變換電路的正、負輸入端連接，DC-DC變換電路的正、負輸出端分別與第二勵磁繞組的第一端、第二端連接；第一勵磁繞組的第一端與第二勵磁繞組的第一端互為同名端；所述發電機檢測控制單元對第二勵磁繞組中的勵磁電流以及自升壓雙凸極無刷直流發電系統的輸出電流、輸出電壓進行檢測，并根據檢測結果對DC-DC變換電路及所述功率開關管進行控制。

進一步地，所述雙凸極電機還包括電機冷卻裝置；所述整流電路、功率開關管、二極管、電容、DC-DC轉換電路與發電機檢測控制單元集成于所述雙凸極電機的端蓋上，并通過所述電機冷卻裝置進行冷卻。