[发明专利]基于定子双绕组发电机的行驶取力发电装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于定子双绕组发电机的行驶取力发电装置及控制方法，该行驶取力发电装置包括定子双绕组发电机、励磁功率变换器和控制器，定子双绕组发电机包括定子功率绕组和定子控制绕组，定子控制绕组与励磁功率变换器连接，定子功率绕组与负载连接；其中，控制器根据控制绕组三相电流测量值与三相电流预定值的比较结果向励磁功率变换器输出调制信号，并根据调制信号通过定子控制绕组和励磁功率变换器控制功率绕组侧直流母线电压的电压恒定。本发明通过励磁功率变换器和定子控制绕组对励磁进行控制，发生绕组匝间短路会自动失磁，防止定子绕组匝间短路而引起火灾，提高了行驶取力发电装置的环境适应性和可靠性。

技术领域

本发明涉及车辆行驶发电电源技术领域，特别涉及一种基于定子双绕组异步发电机的行驶取力发电装置。

背景技术

行驶取力发电装置，是一种在车辆行驶过程中将发动机富余机械能转换为稳定电能的电源产品，能够适应底盘发动机的全转速范围和高转速变化率。汽车常用的硅整流交流发电机就是一种常见的小功率行驶取力发电装置，内部采用爪极转子形式，转子励磁绕组通过滑环通电励磁，定子绕组输出交流电后经过硅整流器变换为低压直流，但硅整流交流发电机因内部滑环的存在可靠性大大降低，且输出功率往往不大于3kW。

较大功率的行驶取力发电装置一般有三种实现方式：1、特殊设计的取力发电机；2、通过液压传动实现恒速；3、基于全功率电力电子变换器。

现有特殊设计的取力发电机包括基于双Y式六相同步交流发电机和分段励磁调压技术的12kW行驶取力发电装置以及无刷电励磁爪极电机。然而，基于双Y式六相同步交流发电机和分段励磁调压技术的12kW行驶取力发电装置，定子双Y式三相主绕组之间移位30°电位角，励磁机励磁绕组设有多个抽头，电压调节模块在不同转速范围进行分段切换励磁，但是该装置稳态和瞬态输出指标无法保证，动态响应较差。无刷电励磁爪极电机，励磁绕组通过磁轭托架固定在后端盖上，无需电刷和集电环，但是电机结构形式和制造工艺较为复杂。现有通过液压传动实现恒速包括基于泵控马达容积调速原理的液压行驶取力发电装置和基于阀控马达旁通节流调速原理的液压行驶取力发电装置，但是液压传动系统具有结构复杂、成本昂贵且效率较低的显著缺点。基于全功率双向变换器包括采用鼠笼异步发电机的行驶取力发电装置和采用永磁同步发电机的行驶取力发电装置，鼠笼异步发电机和永磁同步发电机都是较为常见的电机形式，全功率背靠背双向功率变换器具有较高的转换效率，能够实现取力发电机宽转速变化范围下的恒压输出。

综合来说，选用鼠笼异步发电机或永磁同步发电机，基于全功率电力电子变换器的行驶取力发电技术路线是现有产品中的最优实现方式，无需对取力发电机进行特殊设计，制造和装配工艺相对简单，系统转换效率较高，生产成本也相对较低。但是永磁同步发电机存在高温退磁的风险，且绕组匝间短路后易引起火灾，环境适应性和可靠性相对较差；鼠笼异步发电机因其结构形式简单，具有加工方便、成本低廉、环境适应性好等显著优点，且绕组发生匝间短路后可自动灭磁从而具有较高的安全性，但是效率和功率密度相对较低；全功率电力电子变换器需要容纳整个系统的励磁无功功率和输出有功功率，因此容量需要高于取力发电机，更大的散热装置和母线支撑电容都会导致变换器的体积和重量更大，然而车载设备往往对这两项都非常敏感。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种可靠性高、成本低、体积小和重量轻等优点的基于定子双绕组异步发电机的行驶取力发电装置。

本发明的第二目的在于提供一种上述行驶取力发电装置的控制方法。

本发明的第三目的在于提供一种上述行驶取力发电装置的控制装置。

本发明的第四目的在于提供一种电子设备。

本发明的第五目的在于提供一种计算机可读介质。