[发明专利]高压直流自发电移动电站的设计方法

权利要求书

1.一种高压直流自发电移动电站的设计方法，包括发电系统设计和电压调节控制器设计；其特征是：

所述发电系统设计，包括

步骤1.1，将车载发电机动力输入通过外花键与增速齿轮箱动力输出内花键连接；

步骤1.2，将所述增速齿轮箱动力输入轴通过联轴器与汽车底盘发动机动力输出轴传动连接；

步骤1.3，所述车载发电机的定子绕组采用两套相串联的定子线圈，每套所述定子线圈的电压降是所述定子绕组电压降的一半；

步骤1.4，车载发电机采用两套励磁线圈和两套爪极转子相互背靠背安装结构，两套所述励磁线圈并联设置构成励磁绕组，即采用磁场并联结构；

步骤1.5，车载发电机输出回路经三相整流器输出直流电，用于向负载供电；

所述电压调节控制器设计，包括

步骤2.1，工作电源设计：

所述工作电源由第一工作电源和第二工作电源组成；所述第一工作电源为车载24V蓄电池，所述第二工作电源取自车载发电机定子绕组三相抽头，经整流后输出60V直流电压；

步骤2.2，输出电压采样电路设计：

电压调节控制器的电压采样值Ugf，取自车载发电机输出回路三相整流器输出前的三相交流电压，经变压器降压、隔离以及整流后得到；

步骤2.3，电压给定电路设计：

所述电压给定电路提供电压调节基准信号值Ugd，所述基准信号值Ugd是电压调节控制器内部预设的电压值；

步骤2.4，输出电流采样电路设计：

采用三相电流互感器实时检测车载发电机输出回路电流的大小，并将其按线性比例转化为电压值与基准信号值Ugd叠加，得到基准信号叠加值Ugdj，从而控制车载发电机的输出电压稳定；

步骤2.5，PID调节及脉宽调制电路设计：

采用PWM控制器实时检测车载发电机输出回路电压采样值Ugf，并与所述基准信号叠加值Ugdj作比较得出差值，根据所述差值大小输出两路占空比可调的PWM波形，并将该两路所述占空比可调的PWM波形作为MOS开关管的控制信号；所述 MOS开关管与车载发电机励磁绕组串联，通过控制MOS开关管的开通与关断，达到控制车载发电机励磁绕组的励磁电流大小，从而调节车载发电机输出电压的大小，形成闭环回路控制；

步骤2.6，限流电路设计：

采用由集成运放组成的第一电压比较器，所述第一电压比较器输出端通过二极管作用于所述电压给定电路；所述输出电流采样电路得到的电流采样值Ui与设定的限流阈值进行比较，当所述电流采样值Ui值小于设定的所述限流阈值时，第一电压比较器输出高电平，所述二极管反向截止；当电流采样值Ui值大于设定的流阈值时，第一电压比较器输出低电平，二极管正向导通，拉低电压基准值Ugd，使车载发电机输出电压降低；当负载继续增大时车载发电机进入恒流模式，即在输出电压不断降低时仍然保持输出电流不变。

2.根据权利要求1所述高压直流自发电移动电站的设计方法，其特征是：所述电压调节控制器设计，还包括电压、电流与转速保护电路设计：

采用由集成运放组成的第二电压比较器，通过将实时采样的电压值、电流值和转速值与设定的保护阈值进行比较，当超出所述保护阈值时，车载发电机停止工作。

3.根据权利要求1或2所述高压直流自发电移动电站的设计方法，其特征是：所述增速齿轮箱的动力输出轴与动力输入轴的传动比为2∶1，所述车载发电机输出回路经三相整流器输出DC500V直流电。