[发明专利]高压直流自发电移动电站的设计方法

说明书

本发明公开了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；发电系统设计包括：将车载发电机动力输入与增速齿轮箱动力输出连接；将增速齿轮箱动力输入轴与汽车底盘发动机动力输出轴连接；车载发电机的定子绕组采用两套相串联的定子线圈；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；车载发电机输出经三相整流器输出直流电；电压调节控制器设计包括：工作电源设计；输出电压采样电路设计；电压给定电路设计；输出电流采样电路设计；PID调节及脉宽调制电路设计；限流电路设计。本发明实现了汽车底盘发动机在怠速启动及正常行驶过程中，车载发电机都应能正常发出DC 500V直流电源。

技术领域

本发明涉及移动电站的设计方法，尤其是涉及一种高压直流自发电移动电站的设计方法。

背景技术

传统的移动电站，通常选用中、小型柴油或汽油发电机组作为野外作业时的应急供电装置，即利用一套独立的发电机组构成的汽车电站或挂车电站。由于发电机组包含有发动机（汽油发动机或柴油发动机）作为动力源，其体积和重量一般相对较大、较重，占用了车辆有限的空间、增加了车辆的重量，且无法满足野外作业的机动灵活要求。为了减少独立发电机组占用车辆的空间、重量和降低成本，增加移动电站行驶过程中的机动性能，并考虑在行驶或驻车情况下使用底盘发动机作为动力驱动发电机旋转发电，为整车提供电源，这种发电方式的移动电站被称之为自发电移动电站。

近年来，人们对自发电移动电站在供电领域的作用随着各种移动设备对电力需求的增大而逐渐重视。在驻车情况下的自发电移动电站，底盘发动机的转速能够保持恒定相对容易实现（底盘发动机可通过加装调速装置，使转速保持相对恒定），但在车辆处于行驶状态时，由于底盘发动机转速范围变化较大（转速变化范围一般为500 r/min～2200r/min），这就使得车载发电机难以在如此大的转速范围内输出稳定的电源。

发明内容

本发明目的在于提供一种高压直流自发电移动电站的设计方法，实现行驶或驻车情况下保证发电质量。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的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；

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DC500V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：