[發(fā)明專利]一種車載取力發(fā)電系統(tǒng)的保護系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104065039B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 常亞輝;李新宇;李建春;王曉瑜;曹清;郭立杰;王尚
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: H02H7/06
• 分類號: H02H7/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發(fā)明涉及一種車載取力發(fā)電系統(tǒng)的保護系統(tǒng)，適用于車載取力發(fā)電系統(tǒng)的異常監(jiān)測及發(fā)電控制系統(tǒng)的保護。

背景技術

車載取力發(fā)電系統(tǒng)是取自汽車發(fā)動機的能量，產(chǎn)生交流220V電源。主要用于特種改裝車輛，利用汽車發(fā)動機拖動發(fā)電機產(chǎn)生電能，與一般的柴油發(fā)電機穩(wěn)定轉速不同，由于汽車發(fā)動機的的工作轉速范圍較寬，可能從600～4000rpm，取力發(fā)電機為保證寬轉速范圍下的電源品質，就需要對發(fā)電機進行控制。

控制電路的供電電源分為兩部分：一部分為取力發(fā)電機提供的三相頻率可變的交流電；另一部分為12V直流電源，為DSP等低壓電路供電，取自汽車蓄電池。當汽車長期不使用時，蓄電池放電可導致電壓過低，控制電路不能正常工作，因此需要對蓄電池電壓進行監(jiān)測，若電壓太低應有報警指示，及時充電。

發(fā)電機一般采用電勵磁形式，根據(jù)發(fā)電機轉速及負載情況采用閉環(huán)調節(jié)勵磁的方式，使發(fā)電機及負載變化時保證整流后電壓穩(wěn)定在310V。如果負載過重，發(fā)電機轉速過低不足以維持產(chǎn)生220V時，電勵磁加大到飽和狀態(tài)仍不能滿足310V直流母線電壓時，就需要對發(fā)電機轉速過低進行報警，否則繼續(xù)加大勵磁電流可能導致發(fā)電機燒毀。

取力發(fā)電系統(tǒng)采用交流——直流——交流的拓撲結構，將發(fā)電機輸出的三相電壓整流成直流，然后對直流進行逆變?yōu)?0Hz/220V交流電，逆變電路采用H橋形式，H橋采用兩對互補導通的IGBT，因此需對輸出電流進行限制保護，避免電流過大或負載短路導致IGBT燒毀。

逆變IGBT模塊隨著負載增大有一定的溫升，當長時間保持重負載時，控制箱溫度過高可能會導致一些元器件失效。為保證元器件可靠工作，需要對控制箱溫度實時監(jiān)測，當溫度超過閾值時需要停止工作，保證溫度低于設定工作點時再重新開啟。

現(xiàn)有的保護控制技術都采用模擬電路實現(xiàn)，利用硬件電路開通或關斷，一些先進的保護措施無法得到應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種車載取力發(fā)電系統(tǒng)的保護系統(tǒng)，采用硬件監(jiān)測與DSP軟件相結合的方式，實現(xiàn)了取力發(fā)電系統(tǒng)的各種異常保護，使保護功能既能得到有效又不至于受干擾而導致誤保護操作。

本發(fā)明的技術解決方案是：一種車載取力發(fā)電系統(tǒng)的保護系統(tǒng)，包括：硬件監(jiān)測模塊與DSP處理模塊；

硬件監(jiān)測模塊包括四個并行子模塊，分別為：轉速低監(jiān)測模塊、過流監(jiān)測模塊、蓄電池電壓低監(jiān)測模塊和過熱監(jiān)測模塊；

轉速低監(jiān)測模塊完成發(fā)電系統(tǒng)發(fā)動機轉速低監(jiān)測，轉速低監(jiān)測模塊的輸入為與車載取力發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓成反比的電壓值，轉速越低，則轉速低檢測模塊的輸入越高；若轉速低監(jiān)測模塊的輸入的電壓值大于預設的電壓閾值，則轉速低監(jiān)測模塊輸出一個高電平信號，若轉速低監(jiān)測模塊的輸入的電壓值低于預設的電壓閾值，則輸出一個低電平信號；

過流監(jiān)測模塊完成發(fā)電系統(tǒng)功率驅動單元過流監(jiān)測，若發(fā)電系統(tǒng)功率驅動單元過流，則過流監(jiān)測模塊輸出一個高電平信號，若發(fā)電系統(tǒng)功率驅動單元不過流，則輸出一個低電平信號；

蓄電池電壓低監(jiān)測模塊完成車載蓄電池電壓低監(jiān)測，若車載蓄電池電壓低于預設的低電壓閾值，則蓄電池電壓低監(jiān)測模塊輸出一個高電平信號，若車載蓄電池電壓高于預設的高電壓閾值，則輸出一個低電平信號；所述車載蓄電池為車載取力發(fā)電系統(tǒng)控制電路的直流電源；

過熱監(jiān)測模塊完成發(fā)電系統(tǒng)功率驅動單元過熱監(jiān)測，若發(fā)電系統(tǒng)功率驅動單元的溫度大于90℃，則過熱監(jiān)測模塊輸出一個高電平信號，若發(fā)電系統(tǒng)功率驅動單元溫度小于90℃，則輸出一個低電平信號；

硬件監(jiān)測模塊的四個并行子模塊完成硬件監(jiān)測后，將生成的四個電平信號輸入到DSP處理模塊；

DSP處理模塊包括四個串行子模塊，分別為：轉速低保護模塊、過流保護模塊、蓄電池電壓低保護模塊和過熱保護模塊；

DSP處理模塊接收硬件監(jiān)測模塊輸入的四個電平信號，轉速低保護模塊讀取轉速低監(jiān)測模塊輸出的電平信號，若為高電平，則轉速低保護模塊開始工作，切斷發(fā)電系統(tǒng)的輸出，若為低電平，則轉速低保護模塊不工作；

過流保護模塊讀取過熱監(jiān)測模塊輸出的電平信號，若為高電平，則過流保護模塊開始工作，切斷過流監(jiān)測模塊中的PWM逆變輸出，若為低電平，則過流保護模塊不工作；

蓄電池電壓低保護模塊讀取蓄電池電壓低監(jiān)測模塊輸出的電平信號，若為高電平，則蓄電池電壓低保護模塊開始工作，使車載取力發(fā)電系統(tǒng)停止工作，若為低電平，則蓄電池電壓低保護模塊不工作；