一种电励磁双凸极直流发电机控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种电磁励双凸极直流发电机控制系统及其控制方法，其中，控制系统包括双凸极直流发电机和发电机控制器GCU；所述发电电流检测电路、发电电压检测电路和励磁电流检测电路分别输出的发电电流信号IP、发电电压信号VP和励磁电流信号IF一路均与所述MCU连接，另一路分别与发电电流比较电路、电压比较电路和励磁电流比较电路连接；所述逻辑保护驱动电路与所述MCU连接，所述逻辑保护驱动电路的输出端与所述励磁开关连接；即本发明专利技术不仅省去了三相永磁励磁机和外部辅助电源，同时励磁主电路采用半桥结构，相比全桥电路，主电路结构更加简单可靠，同时降低硬件成本。同时降低硬件成本。同时降低硬件成本。

【技术实现步骤摘要】
一种电励磁双凸极直流发电机控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及直流发电机控制系统领域，尤其涉及一种电励磁双凸极直流发电机控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]常规电励磁双凸极直流发电机控制系统：
[0003]①
发电机控制系统需要安装励磁机或者辅助电源，或者在电机转子上安装磁钢才能工作。
[0004]②
发电机控制系统励磁主电路采用全桥电路，采用四只开关管，加上配套驱动电路，控制器硬件体积大，成本高。
[0005]③
发电机控制系统整流主主电路，励磁主电路相关元器件选型时，器件工作电压余量留的比较大，余量最高工作电压为为实际工作电压2倍以上。
[0006]④
发电机控制系统采用恒压控制，PI控制环采用多环(电压控制环，发电电流控制环，励磁电流控制环)控制方法，控制算法复杂，常规控制芯片不容易满足要求，对CPU性能要求高，硬件成本高。
[0007]直流发电机励磁控制电路的缺点与不足：
[0008]①
励磁机或者辅助电源需要更多空间和成本，在电动汽车本来空间就紧张的情况下，空间上不容许，同时励磁机或者辅助电源增加了发电系统成本。
[0009]发电机需要安装磁钢，对电机结构要求高，成本高，高速运行不可靠，不易高速运行。
[0010]②
励磁主电路需要全桥电路结构，电路复杂，硬件成本高。
[0011]③
增加了高压部件的选型难度，同时器件成本增高。
[0012]发电机控制器控制算法复杂，对硬件要求高，成本高。

技术实现思路

[0013]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种新的电励磁双凸极直流发电机控制系统即控制方法，发电机不需要安装磁钢。在没有电池组高压供电时，发电机在一定转速下，可以通过剩磁建立初始励磁电流，发电机就能输出电压，通过正反馈，直至最终满足额定功率发电。降低安装磁钢带来的高成本，同时由于没有安装磁钢，电机可以在高转速(高达10万转以上)可靠运行。
[0014]具体技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种双凸极直流发电机控制系统，包括无磁钢双凸极直流发电机和发电机控制器GCU，直流发电机和控制器GCU为一体结构。
[0015]所述双凸极直流发电机包括直流发电机和整流电路。所述发电机为无磁钢双凸极发电机，所述整流电路为三相半波整流电路或三相全桥整流电路。
[0016]所述发电机控制器GCU包括MCU、励磁主电路、逻辑保护驱动电路、发电电流检测电路、发电电压检测电路、励磁电流检测电路、发电机转速检测电路、发电机温度检测电路、发
电电流比较电路、电压比较电路和励磁电流比较电路；
[0017]所述发电电流检测电路、发电电压检测电路和励磁电流检测电路分别输出的发电电流信号IP、发电电压信号VP和励磁电流信号IF一路均与所述MCU连接，另一路分别与发电电流比较电路、电压比较电路和励磁电流比较电路连接；
[0018]所述发电机转速检测电路和发电机温度检测电路均与所述MCU连接；
[0019]所述逻辑保护驱动电路与所述MCU连接，所述逻辑保护驱动电路的输出端与所述励磁开关连接；
[0020]所述逻辑保护驱动电路包括与门Ⅰ、触发器、与门Ⅱ和反相器；所述与门Ⅰ输出4脚与触发器的R脚连接，触发器的Q脚和MCU输出PWM分别与反相器的2脚和1脚连接，与门Ⅱ的3脚与反相器的1脚连接，反相器的2脚与励磁开关连接。
[0021]优选地，所述发电电流检测电路将发电机输出电流采用分流器电阻或霍尔电流传感器，通过电流检测调理电路进行放大滤波处理后，一方面送入MCU用作算法控制处理，另一方面送入电流比较电路用作逻辑保护处理；
[0022]所述发电电压检测电路将发电机输出端电压VDC+通过电阻分压，隔离光耦后再经过信号调理电路进行放大滤波处理，一方面送入MCU用作算法控制处理，另一方面送入电压比较电路用作逻辑保护处理；
[0023]所述励磁电流检测电路将发电机励磁绕组输出电流IF采用分流器电阻或霍尔电流传感器，通过信号调理电路进行放大滤波处理后，一方面送入MCU用作算法控制处理，另一方面送入励磁比较电路用作逻辑保护处理；
[0024]所述发电机转速检测电路使用转速传感器，安装在发电机轴端，实时检测发电机转速。转速传感器输出信号通过滤波处理后，送入MCU用作控制处理；
[0025]所述发电机温度检测电路使用温度传感器PT100，安装在发电机绕组内部，实时检测发电机温度，温度传感器输出信号通过信号调理电路放大滤波处理后，送入MCU用作控制处理；
[0026]优选地，所述发电电流检测电路、发电电压检测电路和励磁电流检测电路分别输出的发电电流信号IP，发电电压信号VP，励磁电流信号IF分别将发电电流比较电路、电压比较电路和励磁电流比较电路比较输出的信号IP
‑
OV，VP
‑
OV，IF
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OV，同时送入与门Ⅰ，当出现故障信号后，与门Ⅰ输出出低电平，触发器输出低电平并封锁输出信号，经过与门Ⅱ，反相器后输出高电平，关闭励磁开关；当故障信号MCU_RST恢复后，MCU复位触发器，输出励磁开关驱动信号。
[0027]优选地，所述励磁主电路包括励磁绕组、二极管D1、励磁开关Q1和电流传感器；所述二极管D1与所述励磁开关Q1连接，所述电流传感器与所述励磁绕组连接，励磁绕组正端与双凸极直流发电机输出端VDC+连接，励磁绕组负端连接励磁开关Q1，在励磁绕组负端与励磁开关之间安装电流传感器，检测励磁电流。
[0028]优选地，所述发电机控制器GCU还包括灭磁控制电路，所述灭磁控制电路包括灭磁电阻R1和灭磁开关Q3，灭磁电阻R1一端连接励磁开关Q1连接，另一端与灭磁开关Q3连接，灭磁开关Q3与VDC+连接。
[0029]优选地，所述发电机控制器GCU还包括过流比较电路，所述过流比较电路包括第一比较器IC和第一电阻；通过发电电流检测电路输出的电流信号与第一比较器IC的反向输入
端连接，第一电阻分压组成的比较电压设定阀值与第一比较器IC的同向输入端连接，第一比较器IC输出端与逻辑保护驱动电路输入端连接。
[0030]优选地，所述发电机控制器GCU还包括过压比较电路，所述过压比较电路包括第二比较器IC和第二电阻；通过发电电压检测电路输出的电压信号与第二比较器IC的反向输入端连接，第二电阻分压组成的比较电压设定阀值与第二比较器IC的同向输入端连接，第二比较器IC输出端与逻辑保护驱动电路输入端连接。
[0031]优选地，所述发电机控制器GCU还包括励磁比较电路，所述励磁比较电路包括第三比较器IC和第三电阻；通过励磁电流检测电路输出的励磁信号与第三比较器IC的反向输入端连接，第三电阻分压组成的比较电压设定阀值与第三比较器IC的同向输入端连接，第三比较器IC输出端与逻辑保护驱动电路输入端连接。
[0032]优选地，还包括信号调理电路，所述发电电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电励磁双凸极直流发电机控制系统，其特征在于，包括双凸极直流发电机和发电机控制器GCU，直流发电机和控制器GCU为一体结构；所述双凸极直流发电机包括直流发电机和整流电路；所述直流发电机为无磁钢双凸极发电机，所述整流电路为三相半波整流电路或三相全桥整流电路；所述发电机控制器GCU包括MCU、励磁主电路、逻辑保护驱动电路、发电电流检测电路、发电电压检测电路、励磁电流检测电路、发电机转速检测电路、发电机温度检测电路、发电电流比较电路、电压比较电路和励磁电流比较电路；所述发电电流检测电路、发电电压检测电路和励磁电流检测电路分别输出的发电电流信号IP、发电电压信号VP和励磁电流信号IF一路均与所述MCU连接，另一路分别与发电电流比较电路、电压比较电路和励磁电流比较电路连接；所述发电机转速检测电路和发电机温度检测电路均与所述MCU连接；所述逻辑保护驱动电路与所述MCU连接，所述逻辑保护驱动电路的输出端与所述励磁开关连接；所述逻辑保护驱动电路包括与门Ⅰ、触发器、与门Ⅱ和反相器；所述与门Ⅰ输出4脚与触发器的R脚连接，触发器的Q脚和MCU输出PWM分别与反相器的2脚和1脚连接，与门Ⅱ的3脚与反相器的1脚连接，反相器的2脚与励磁开关连接。2.如权利要求1所述的电励磁双凸极直流发电机控制系统，其特征在于，所述发电电流检测电路、发电电压检测电路和励磁电流检测电路分别输出的发电电流信号IP，发电电压信号VP，励磁电流信号IF分别将发电电流比较电路、电压比较电路和励磁电流比较电路比较输出的信号IP
‑
OV，VP
‑
OV，IF
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OV，同时送入与门Ⅰ，当出现故障信号后，与门Ⅰ输出出低电平，触发器输出低电平并封锁输出信号，经过与门Ⅱ，反相器后输出高电平，关闭励磁开关；当故障信号MCU_RST恢复后，MCU复位触发器，输出励磁开关驱动信号。3.如权利要求1所述的电励磁双凸极直流发电机控制系统，其特征在于，所述励磁主电路包括励磁绕组、二极管D1、励磁开关Q1和电流传感器；所述二极管D1与所述励磁开关Q1连接，所述电流传感器与所述励磁绕组连接，励磁绕组正端与双凸极直流发电机输出端VDC+连接，励磁绕组负端连接励磁开关Q1，在励磁绕组负端与励磁开关之间安装电流传感器，检测励磁电流。4.如权利要求1所述的电励磁双凸极直流发电机控制系统，其特征在于，所述发电机控制器GCU还包括灭磁控制电路，所述灭磁控制电路包括灭磁电阻R1和灭磁开关Q3，灭磁电阻R1一端励磁开关Q1连接，另一端与灭磁开关Q3连接，灭磁开关Q3与VDC+连接。5.如权利要求1所述的电励磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈香玲，梅永强，李方，
申请(专利权)人：苏州达思灵新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：