一种实现能量双向流动的起发一体控制器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种实现能量双向流动的起发一体控制器及其控制方法，属于发动起启动技术领域，一种实现能量双向流动的起发一体控制器及其控制方法，包括发电机、双向AC/DC模块、双向DC/DC模块、防倒灌模块、电池管理模块、用电设备、启动电池模块、DI/DO模块和通信模块，所述启动电池模块的输出端与双向DC/DC模块的输入端连接，所述双向DC/DC模块的输出端与电池管理模块的输入端连接，它可以实现，发电功能具有防倒灌功能，可以与其它发电设备可靠并联输出不会影响其他发电设备和用电设备，使发电系统更可靠运行，保障用电设备的正常工作，对于需要起动和发电的设备，该实现能量双向流动的起发一体控制器几乎能满足所有需求，具有普适性。普适性。普适性。

【技术实现步骤摘要】
一种实现能量双向流动的起发一体控制器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及发动机启动
，更具体地说，涉及一种实现能量双向流动的起发一体控制器及其控制方法。

技术介绍

[0002]传统的发动机的起动和发电通常由独立起动控制器和发电控制器分别完成的，尤其在航空发动机起动和供电领域，由于对体积和重量的严苛要求，使得独立的起动控制器和发电控制器劣势明显，而且通常发动机起动过程和发动机带动发电机发电的过程是不重合的，发动机先开始起动当达到点火转速，发动机ECU控制点火，发动机的点火转速通常小于发动机开始带载发电转速，当达到发电转速才开始发电。
[0003]在传统的发动机起动过程通常由有刷直流电机或者无刷直流电机加控制器完成，当使用环境过低，电池的放电能力降低，电池电压下降，通常使发动机达不到点火转速。虽然由控制器通过相位超前或若磁可以使输出转速适当提高，但有时也不能满足要求，尤其在涡轴发动机、涡喷发动机等需要较高转速才能点火时，所以我们提出了一种实现能量双向流动的起发一体控制器及其控制方法来解决上述存在的问题。

技术实现思路

[0004]1.要解决的技术问题
[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种实现能量双向流动的起发一体控制器及其控制方法，它可以实现发电功能具有防倒灌功能，可以与其它发电设备可靠并联输出不会影响其他发电设备和用电设备，使发电系统更可靠运行，保障用电设备的正常工作，对于需要起动和发电的设备，该实现能量双向流动的起发一体控制器几乎能满足所有需求，具有普适性。
[0006]2.技术方案
[0007]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0008]一种实现能量双向流动的起发一体控制器及其控制方法，包括发电机、双向AC/DC模块、双向DC/DC模块、防倒灌模块、电池管理模块、用电设备、启动电池模块、DI/DO模块和通信模块，所述启动电池模块的输出端与双向DC/DC模块的输入端连接，所述双向DC/DC模块的输出端与电池管理模块的输入端连接，所述电池管理模块的输出端与双向AC/DC模块和防倒灌模块的输入端连接，所述双向AC/DC模块的输出端与发电机的输入端连接，所述发电机的输出端与电池管理模块的输入端连接，所述防倒灌模块的输出端与用电设备的输入端相连接。
[0009]进一步的，所述启动电池模块为锂电池，直接挂在用电设备侧，额定电压26VDC，所述起发一体控制器输出电压为28VDC。
[0010]进一步的，所述启动电磁模块功率部分由三个半桥电路组成，由MOSFET Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6组成，正向工作实现AC/DC，反向工作时实现DC/AC。
[0011]进一步的，所述双向DC/DC模块采用正向工作时为同步BUCK，反向工作时为同步BOOST拓扑，由MOSFET Q7，Q8，电感L1，电流传感器IS1组成。
[0012]进一步的，所述防倒灌模块采用MOSFET和驱动电路组成，发电输出电流可以达到100A，输出采样点处在空载到满载输出电压精度控制在
±
0.3V以内。
[0013]进一步的，所述起发一体控制器对外通过RS422、CAN2.0B、RS485通信，具有5路DI和2路DO输出，所述启动电池模块在启动过程中最大输出电流可达600Apeak，配合PMSM电机可以达到100Nm。
[0014]进一步的，包括以下步骤：
[0015](1)在起动过程中，一种实现能量双向流动的起发一体控制器接收到起动命令，该命令可为I/O命令或者串口命令或者两种的逻辑结合命令，在起动电池不欠压的情况且满足起动条件，电池管理模块使起动电池或超级电容直接连接到DC/DC模块的输出端，然后经过双向DC/DC逆变换升压到可驱动发动机达到点火转速的直流母线电压；然后经过双向AC/DC逆变换驱动电机转动，电机带动发动机达到点火转速，当点火成功或者出现故障停止起动过程。根据电机(BLDC、PMSM或者异步电机)的种类不同实施不同的控制方法，如方波控制、正弦波控制、矢量控制或VF控制等；
[0016](2)在发电过程中，当发动机转速达到发电转速，双向AC/DC模块进行正变换，将电机发出的交流电变换为直流电，以下称为直流母线，存储到大电容量电容里。双向DC/DC模块从直流母线获得能量，进行双向DC/DC正变换，得到所需电压，经防倒灌模块输出到用电设备，在发电过程中MCU实时采集采集点的电压进行输出电压修正实现高精度电压输出。发电过程控制策略采用电流内环电压外环的控制方法，提高输出响应速度，可以实现恒流恒压输出。在发电过程中实时响应通信命令，可以实现发电离网、发电并网、发电复位等功能，实时上传发电数据、起动数据和状态信息；
[0017](3)在起发一体控制器正常发电输出后，根据通信命令和起动电池或超级电容的状态对起动电池和超级电容充电管理，为下一次起动做好准备。
[0018]3.有益效果
[0019]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0020]将起动控制器和发电控制器合二为一，共用几乎所有的功率器件和控制器件，减少大电流线路走线，减轻控制器的重量，减少控制器的体积，实现更高的功率密度。起动过程中、发电过程和过程保护全数字控制，控制更加灵活，适用于更加复杂环境的起发控制，且能实时上传起发一体控制器的状态；因为双向DC/DC在起动过程中具有升压功能，可以使电机的转速实现较大范围的调整，适合各种起动情况。因为发电功能具有防倒灌功能，可以与其它发电设备可靠并联输出不会影响其他发电设备和用电设备，使发电系统更可靠运行，保障用电设备的正常工作。
[0021]对于需要起动和发电的设备，该实现能量双向流动的起发一体控制器几乎能满足所有需求，具有普适性。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的第一系统控制示意图；
[0023]图2为本专利技术的第二系统控制示意图；
[0024]图3为本专利技术的电路示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例：
[0027]请参阅图1
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3，一种实现能量双向流动的起发一体控制器及其控制方法，包括发电机、双向AC/DC模块、双向DC/DC模块、防倒灌模块、电池管理模块、用电设备、启动电池模块、DI/DO模块和通信模块，启动电池模块的输出端与双向DC/DC模块的输入端连接，双向DC/DC模块的输出端与电池管理模块的输入端连接，电池管理模块的输出端与双向AC/DC模块和防倒灌模块的输入端连接，双向AC/DC模块的输出端与发电机的输入端连接，发电机的输出端与电池管理模块的输入端连接，防倒灌模块的输出端与用电设备的输入端相连接。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现能量双向流动的起发一体控制器，其特征在于：包括发电机、双向AC/DC模块、双向DC/DC模块、防倒灌模块、电池管理模块、用电设备、启动电池模块、DI/DO模块和通信模块，所述启动电池模块的输出端与双向DC/DC模块的输入端连接，所述双向DC/DC模块的输出端与电池管理模块的输入端连接，所述电池管理模块的输出端与双向AC/DC模块和防倒灌模块的输入端连接，所述双向AC/DC模块的输出端与发电机的输入端连接，所述发电机的输出端与电池管理模块的输入端连接，所述防倒灌模块的输出端与用电设备的输入端相连接。2.根据权利要求1所述的一种实现能量双向流动的起发一体控制器，其特征在于：所述启动电池模块为锂电池，直接挂在用电设备侧，额定电压26VDC，所述起发一体控制器输出电压为28VDC。3.根据权利要求1所述的一种实现能量双向流动的起发一体控制器，其特征在于：所述启动电磁模块功率部分由三个半桥电路组成，由MOSFET Q1，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6组成，正向工作实现AC/DC，反向工作时实现DC/AC。4.根据权利要求1所述的一种实现能量双向流动的起发一体控制器，其特征在于：所述双向DC/DC模块采用正向工作时为同步BUCK，反向工作时为同步BOOST拓扑，由MOSFET Q7，Q8，电感L1，电流传感器IS1组成。5.根据权利要求1所述的一种实现能量双向流动的起发一体控制器，其特征在于：所述防倒灌模块采用MOSFET和驱动电路组成，发电输出电流可以达到100A，输出采样点处在空载到满载输出电压精度控制在
±
0.3V以内。6.根据权利要求1所述的一种实现能量双向流动的起发一体控制器，其特征在于：所述起发一体控制器对外通过RS...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘后军，郭晓，
申请(专利权)人：西安德赛控制系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：