一种基于异步发电机的双能源输入行驶取力发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于异步发电机的双能源输入行驶取力发电装置，原动机与异步发电机连接，异步发电机三相绕组分别独立出线，一端在电机外部分别连开关K3、开关K4和开关K5，并接市电电压，开关K1连接在A相绕组和B相绕组引线之间，开关K2连接在B相绕组和C相绕组引线之间，另一端与三相半桥连接，控制器控制开关K1～K5的闭合和断开，使异步发电机定子三相绕组接成“Y”型连接方式或独立绕组方式，同时控制异步发电机以合理的控制电压工作在“Y”型连接方式或独立绕组方式，电能以直流的形式通过三相半桥输出并存储在母线电容中。通过开关将电机绕组的连接灵活地改成“Y”型连接方式或独立绕组方式并通过相应的控制方式，实现机械能和市电双能源输入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电学
，尤其涉及一种基于异步发电机的双能源输入行驶取力发电装置。
技术介绍
随着电力电子技术及电机控制技术的迅速发展，由电力电子变换器控制的异步电机发电系统已成为可能。采用异步发电机作为飞机、汽车、坦克战车、轮船等运动载体的电源系统正成为当今国际上的一个研究热点，基于异步电机的车载行驶取力发电装置就是在该背景下产生。行驶取力发电装置可以实时地控制异步发电机的励磁电流，在车辆行驶过程中较宽的转速变换范围内实现机械能到电能的转换，并实现恒压恒频的电能输出，满足车辆行驶过程中车载上装设备的用电需求，但是储电方式比较单一。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种基于异步发电机的双能源输入行驶取力发电装置，用以解决现有行驶取力发电装置储电方式单一的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种基于异步发电机的双能源输入行驶取力发电装置，原动机、异步发电机、三相半桥、母线电容以及控制器，其中，原动机与异步发电机连接，异步发电机的三相绕组的A相绕组、B相绕组以及C相绕组分别独立出线，一端在电机外部分别连开关K3、开关K4和开关K5，并依次接市电电压ua，ub和uc，开关K1连接在A相绕组和B相绕组引线之间，开关K2连接在B相绕组和C相绕组引线之间，另一端与三相半桥连接，三相半桥与控制器连接，由控制器控制开关K1～K5的闭合和断开，使异步发电机定子三相绕组接成“Y”型连接方式或独立绕组方式，同时控制器控制异步发电机以合理的控制电压工作在“Y”型连接方式或独立绕组方式，电能以直流的形式通过三相半桥输出并存储在母线电容中。进一步地，所述三相半桥包括：S1，S2，S3，S4，S5和S6六个开关管，其中，S1和S2构成A相桥臂，其中点与电机的A相绕组一端出线相连；S3和S4构成B相桥臂，其中点与电机的B相绕组一端出线相连；S5和S6构成C相桥臂，其中点与电机的C相绕组一端出线相连；ua，ub和uc为市电A相电压、B相电压和C相电压。进一步地，具体包括：当需要实现发电功能时，控制器触发开关K1和开关K2闭合，开关K3，开关K4和开关K5断开，并控制异步发电机实现原动机的机械能向电能的转换，电能以直流的形式通过三相半桥输出并存储在母线电容中；当需要实现市电输入的PWM整流(脉宽调制全控整流)功能时，控制器控制开关K1和开关K2断开，开关K3，开关K4和开关K5闭合，并控制异步发电机实现三相交流电到直流电的变换，电能以直流的形式通过三相半桥输出并存储在母线电容中。进一步地，所述控制器具体包括：第一控制模块和/或第二控制模块，其中，第一控制模块，当控制器触发开关K1和开关K2闭合，开关K3，开关K4和开关K5断开时，母线电压的给定Udc*与母线电压的反馈Udc作差得到误差量，输入到PID控制器，PID控制器的输出作为异步电机的转差，与获得的异步发电机转子转速ω相减获得异步电机控制电压所需的同步转速角频率，对同步角频率进行积分进而获得异步电机控制电压的相位，转子转速ω与Kce相乘获得异步发电机控制电压的D轴分量，可令Q轴分量为零，则通过DQZ旋转坐标系到ABC静止坐标系，最终获得的控制电压并输出给异步发电机；第二控制模块，母线电压给定Udc*与母线电压反馈Udc作差得到误差量经过PI控制器作为d轴电流给定id*，与d轴电流反馈id作差经过PI控制器输出d轴控制量，与此同时q轴电流给定iq*与q轴反馈电流id作差经过PI控制器后输出q轴控制量，z轴电流给定iz*与z轴反馈电流iz作差经PI控制器后输出z轴控制量；d轴控制器量、q轴控制量以及z轴控制量经转转坐标系到静止坐标系变换后得到A相电压控制量、B相电压控制量以及C相电压控制量，经过正弦调制后输出PWM波给三相半桥，控制功率开关管S1，S2，S3，S4，S5以及S6开通和关断，进而实现市电输入的PWM整流功能。本专利技术有益效果如下：本专利技术将传统异步发电机“Y”型连接的定子三相绕组拆开，每套绕组均独立出线，在电机的外部按照工况需要灵活地接成两种方式，分别为“Y”型连接方式和独立绕组方式。“Y”型连接方式下，可通过控制使得异步发电机工作在发电状态，将原动机输出的机械能转换成电能，实现行驶取力发电功能；独立绕组方式下，可利用电机绕组的漏感作为全控整流所需的滤波电感，实现市电输入功能。本专利技术在不改变行驶取力发电装置硬件电路的条件下，在电机的外部通过开关将电机绕组的连接方式灵活地改成“Y”型连接方式和独立绕组方式，并分别通过异步发电机的控制算法和PWM整流控制算法实现机械能和市电双能源输入，储电方式灵活方便。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例所述装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例所述装置实现过程中，构成的行驶取力发电硬件拓扑结构示意图；图3为本专利技术实施例所述装置实现过程中，利用异步发电机三相绕组的漏感和三相半桥功率拓扑构成全控整流硬件拓扑结构示意图；图4为本专利技术实施例所述装置中，根据异步发电机的控制算法生成的控制环路示意图；图5为本专利技术实施例所述装置中，根据PWM整流控制算法生成的控制环路示意图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。如图1所示，图1为本专利技术实施例所述装置的结构示意图，具体可以包括：原动机、异步发电机、三相半桥、母线电容以及控制器，其中，原动机与异步发电机连接，异步发电机的三相绕组的A相绕组、B相绕组以及C相绕组分别独立出线，一端在电机外部分别连开关K3、开关K4和开关K5，并依次接市电电压ua，ub和uc，开关K1连接在A相绕组和B相绕组引线之间，开关K2连接在B相绕组和C相绕组引线之间，另一端与三相半桥连接，三相半桥与控制器连接，由控制器控制开关K1～K5的闭合和断开，使异步发电机定子三相绕组接成“Y”型连接方式或独立绕组方式，同时控制器控制异步发电机以合理的控制电压工作在“Y”型连接方式或独立绕组方式，电能以直流的形式通过三相半桥输出并存储在母线电容中。三相半桥包括：S1，S2，S3，S4，S5和S6六个开关管，其中，S1和S2构成A相桥臂，其中点与电机的A相绕组一端出线相连；S3和S4构成B相桥臂，其中点与电机的B相绕组一端出线相连；S5和S6构成C相桥臂，其中点与电机的C相绕组一端出线相连；ua，ub和uc为市电A相电压、B相电压和C相电压。当需要实现发电功能时，控制器触发开关K1和开关K2闭合，开关K3，开关K4和开关K5断开，并控制异步发电机实现原动机的机械能向电能的转换，电能以直流的形式通过三相半桥输出并存储在母线电容中；当需要实现市电输入的PWM整流功能时，控制器控制开关K1和开关K2断开，开关K3，开关K4和开关K5闭合，并控制异步发电机实现三相交流电到直流电的变换，电能以直流的形式通过三相半桥输出并存储在母线电容中。“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于异步发电机的双能源输入行驶取力发电装置，其特征在于，原动机、异步发电机、三相半桥、母线电容以及控制器，其中，原动机与异步发电机连接，异步发电机的三相绕组的A相绕组、B相绕组以及C相绕组分别独立出线，一端在电机外部分别连开关K3、开关K4和开关K5，并依次接市电电压ua，ub和uc，开关K1连接在A相绕组和B相绕组引线之间，开关K2连接在B相绕组和C相绕组引线之间，另一端与三相半桥连接，三相半桥与控制器连接，由控制器控制开关K1～K5的闭合和断开，使异步发电机定子三相绕组接成“Y”型连接方式或独立绕组方式，同时控制器控制异步发电机以合理的控制电压工作在“Y”型连接方式或独立绕组方式，电能以直流的形式通过三相半桥输出并存储在母线电容中。

【技术特征摘要】
1.一种基于异步发电机的双能源输入行驶取力发电装置，其特征在于，原动机、异步发电机、三相半桥、母线电容以及控制器，其中，原动机与异步发电机连接，异步发电机的三相绕组的A相绕组、B相绕组以及C相绕组分别独立出线，一端在电机外部分别连开关K3、开关K4和开关K5，并依次接市电电压ua，ub和uc，开关K1连接在A相绕组和B相绕组引线之间，开关K2连接在B相绕组和C相绕组引线之间，另一端与三相半桥连接，三相半桥与控制器连接，由控制器控制开关K1～K5的闭合和断开，使异步发电机定子三相绕组接成“Y”型连接方式或独立绕组方式，同时控制器控制异步发电机以合理的控制电压工作在“Y”型连接方式或独立绕组方式，电能以直流的形式通过三相半桥输出并存储在母线电容中。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三相半桥包括：S1，S2，S3，S4，S5和S6六个开关管，其中，S1和S2构成A相桥臂，其中点与电机的A相绕组一端出线相连；S3和S4构成B相桥臂，其中点与电机的B相绕组一端出线相连；S5和S6构成C相桥臂，其中点与电机的C相绕组一端出线相连；ua，ub和uc为市电A相电压、B相电压和C相电压。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，具体包括：当需要实现发电功能时，控制器触发开关K1和开关K2闭合，开关K3，开关K4和开关K5断开，并控制异步发电机实现原动机的机械能向电能的转换，电能以直流的形式通过三相半桥输出并存储在母线电容中；当需要实现市电输入的PWM整流功能时，控制器控制开关K1和开...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴元元，梁晓龙，李婧，赵文杰，谢新峰，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11