[發明專利]基于柴油發動機變速驅動的中頻發電機及多功能供電系統

在審

• 申請號: 201410243917.4
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104113249A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 于克訓;馬志源;潘垣;楊小川;林菊平;韋忠朝;葉才勇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30;H02P9/48;H02P9/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及一種中頻發電機及包含發電機的供電系統，具體涉及一種基于柴油發動機變速驅動的中頻發電機及多功能供電系統。

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背景技術

自備電源中柴油發動機-中頻發電機組是整個自備電源的電能供應系統，由柴油發動機驅動中頻發電機發出滿足拖動電動機-高壓儲能發電機系統和電力電子變換器組的電能供應。針對拖動電動機-高壓儲能發電機系統能滿足高壓儲能發電機實現高壓充電器的在10Hz工況下的充電需求，同時，通過中頻發電機向電力電子變換器組供電，滿足車載系統的儀器設備供電要求。

現代先進的柴油機一般采用電控噴射、高壓共軌、渦輪增壓中冷等技術，在重量、噪音、煙度等方面已取得重大突破，達到了汽油機的水平。隨著國際上日益嚴格的排放控制標準(如歐洲Ⅳ、Ⅴ標準)的頒布與實施，無論是汽油機還是柴油機都面臨著嚴峻的挑戰，排放控制標準難以滿足。

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發明內容

本發明的目的是為了達到日益嚴格的排放控制標準，提供一種基于柴油發動機變速驅動的中頻發電機及多功能供電系統。

為實現上述目的，本發明設計的基于柴油發動機變速驅動的中頻發電機包括中頻發電機主體和勵磁模塊，所述勵磁模塊包括帶電網濾波的整流器，所述帶電網濾波的整流器的輸入端與所述中頻發電機主體的輸出端連接，所述帶電網濾波的整流器的輸出端連接高頻逆變器的輸入端，所述高頻逆變器的輸出端連接高頻變壓器的一次側繞組，所述高頻變壓器的二次側繞組連接第二整流器的輸入端，所述第二整流器的輸出端連接所述中頻發電機主體的勵磁繞組，所述第二整流器的輸出端還連接有控制器，所述控制器的輸入端接收控制指令和電流指令，所述控制器輸出端連接所述高頻逆變器。

在上述技術方案中，所述高頻變壓器的變比為1.3：1，額定功率為6KVA，頻率為20KHz，一次側的電壓為510V。

在上述技術方案中，所述高頻變壓器的磁芯為納米晶環形磁芯。

本發明同時提供一種包括上述基于柴油發動機變速驅動的中頻發電機的多功能供電系統，其特別之處在于：多功能供電系統還包括柴油發動機，所述柴油發動機的輸入端分別連接有發動機電控系統和發動機輔控系統，所述柴油發動機的輸出端與所述中頻發電機連接，所述中頻發電機的輸入端連接中頻發電機勵磁調節器的輸出端，所述中頻發電機的輸出端連接中頻發電機勵磁調節器的輸入端，所述中頻發電機的輸出端還連接有電力電子變換器組和拖動電動機。

進一步地，所述發動機電控系統由傳感器、中央控制器和執行機構三部分組成。

再進一步地，所述發動機輔控系統用于發動機的起動、蓄電池的充電、發動機冷卻與散熱、進排氣輔助設備的控制和管理

本發明的利用中頻發電機輸出為勵磁系統供電，通過帶電網濾波的整流器和逆變器產生頻率恒定、電壓可調的高頻交流電，再經高頻變壓器隔離變換后，由第二整流器輸出為中頻發電機勵磁。控制器則根據中頻發電機勵磁指令和來自自備電源中央控制器的控制指令控制高頻逆變器輸出電壓，從而提供中頻發電機勵磁電流，維持中頻發電機恒壓恒頻輸出。

柴油發動機在電控系統和輔控系統的控制下，拖動中頻發電機以4000轉/分恒速運行，根據中頻發電機輸出功率要求，自動調節柴油發動機噴油量、噴油壓力和噴射正時。中頻發電機通過勵磁調節器實現恒壓恒頻輸出，為電力電子變換器組和拖動電動機提供電源。

發動機電控系統由傳感器、ECU（中央控制器）和執行機構三部分組成。其任務是對噴油系統進行電子控制，實現對噴油量以及噴油正時隨運行工況的實時控制。采用轉速、噴油時刻、進氣溫度、進氣壓力、燃油溫度、冷卻水溫度等傳感器，將實時檢測的參數同時輸入ECU，與已儲存的設定參數值或參數圖譜進行比較，經過處理計算按照最佳值或計算后的目標值把指令送到執行器。執行器根據ECU指令控制噴油量和噴油正時(正時控制閥開閉或電磁閥關閉始點)，同時對廢氣再循環閥、預熱塞等執行機構進行控制，使柴油機運行狀態達到最佳。

發動機輔控系統主要解決發動機的起動、蓄電池的充電、發動機冷卻與散熱、進排氣等輔助設備的控制和管理。

本發明不僅可以通過中頻發電機向電力電子變換器組供電，滿足車載系統的儀器設備供電要求，而且可以準確排控制放，達到國際上日益嚴格的排放控制標準。

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附圖說明

圖1為本發明基于柴油發動機變速驅動的中頻發電機勵磁模塊結構方框圖；

圖2為本發明中頻發電機的勵磁模塊電路原理圖；