单兵携带混合能源供电模块的制作方法
【专利摘要】一种单兵携带混合能源供电模块，变频油机的输出端连接到中频永磁发电机；中频永磁发电机的第一输出端连接到直流充电模块的第一输入端，第二输出端连接到逆变器的第一输入端；太阳能电池板的输出端连接到直流充电模块的第二输入端；直流充电模块的输出端连接到蓄电池组和直流母线，直流母线连接到逆变器的第二输入端；监控模块分别连接到中频永磁发电机、直流充电模块、逆变器、蓄电池组和直流母线。本实用新型的效果在于：1、适宜于各种恶劣环境；2、可极大降低燃油消耗，提高效率；3、燃油消耗降低约20%~70%，运行维护费用更加节省；4、可实行多模块并联工作，简单、方便地实现更大功率输出；5、模块单元重量较轻，适合单兵携带。
【专利说明】单兵携带混合能源供电模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及军用装备【技术领域】，特别是一种单兵携带混合能源供电模块。
【背景技术】
[0002]现有技术中的单兵太阳能供电方案一般应用于中东、阿富汗等日照较强的地区，而我国地形复杂、多变，很多地区日照不佳，单独的太阳能供电方案不适用。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种单兵携带混合能源供电模块。
[0004]实现本实用新型的技术方案如下:一种单兵携带混合能源供电模块，变频油机的输出端连接到中频永磁发电机；中频永磁发电机的第一输出端连接到直流充电模块的第一输入端，第二输出端连接到逆变器的第一输入端；太阳能电池板的输出端连接到直流充电模块的第二输入端；直流充电模块的输出端连接到蓄电池组和直流母线，直流母线连接到逆变器的第二输入端；监控模块分别连接到中频永磁发电机、直流充电模块、逆变器、蓄电池组和直流母线。
[0005]进一步地，所述太阳能电池板为2X50W的太阳能电池板，所述变频油机的功率为1KW，所述逆变器为功率IKW的220V交流电压单相逆变器。
[0006]本实用新型的效果在于:
[0007]1、适 宜于各种恶劣环境，并具有核生化防护能力，可满足各种军用场合的供电需求。
[0008]2、变频节能及混合能源的应用可极大降低燃油消耗，提高效率，使得燃料和维护保养方面大幅减少了保障能力。
[0009]3、燃油消耗降低约20%~70%，运行维护费用更加节省。
[0010]4、可实行多模块并联工作，可简单、方便的实现更大功率输出，且具有极佳的电气质量和更高的系统可靠性。
[0011]5、模块单元重量较轻，适合单兵携带，增强了单元的移动和运送能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的系统结构图。
[0013]图2是本实用新型中逆变器电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，单兵携带混合能源供电模块中，变频油机的输出端连接到中频永磁发电机；中频永磁发电机的第一输出端连接到直流充电模块的第一输入端，第二输出端连接到逆变器的第一输入端；太阳能电池板的输出端连接到直流充电模块的第二输入端；直流充电模块的输出端连接到蓄电池组和直流母线，直流母线连接到逆变器的第二输入端；监控模块分别连接到中频永磁发电机、直流充电模块、逆变器、蓄电池组和直流母线。其中，太阳能电池板为2X50W的太阳能电池板，变频油机的功率为1KW，逆变器为功率IKW的220V交流电压单相逆变器。CN201210321056.8及CN201230421715.6公开了中频永磁发电机。
[0015]本实用新型工作原理如下:1、在白天的有效日光照射下，太阳能电池板发电并通过直流充电模块为蓄电池组和直流母线供电。直流母线电压通过逆变器输出交流电压供交流负载使用，或由直流母线直接输出直流供电直流负载。当负载较小如空载或小于10%满载时，油机不启动，仅由太阳能电池供电。2、当负载增大超过太阳能供应的电量，但电池电量充足时，油机不启动，由太阳能及蓄电池能量为负载供电。3、当电池电量下降至系统预设值,监控模块提示电池需充电,此时启动油机工作。油机启动后即进入满载状态,带动中频永磁发电机旋转发电。中频永磁发电机的输出电压经直流充电模块变换为直流后一方面为蓄电池充电，一方面由逆变器输出为交流负载供电。即此时发电机的满载输出功率及太阳能发电功率由两部分负载分担构成:负载功率和蓄电池充电功率。当蓄电池充满电量后，油机停机，继续由太阳能及蓄电池组供电。系统如此循环工作，油机始终处于满载、间歇工作状态。4、当夜间无阳光照射下，系统工作状态相仿，不同之处在于没有太阳能功率输出。
5、任意多台混合能源模块的直流及交流输出端可以并联以输出更大功率。
[0016]使油机间歇、满载工作的原因在于:1、油机满载工作下，燃油充分燃烧、其系统效率最高、燃油消耗率最小，单位功率输出下，排放最小。举例而言，常用的IKW电机满载燃油消耗为420g/KW小时，但轻载如10%负载下，其耗油量上升为满载的3.8倍达约160g/KW小时。因此保证油机始终处于满载输出状态下，始终处于最高效率状态，燃油消耗最少，且系统排放最少、绿色环保。2、油机长期的轻载运行，可导致喷油嘴、火花塞的积碳并引起油机寿命的缩短。而间歇式的满载运行，除了可以使得油机充分燃烧，避免积碳现象外，还可有效降低温度，保障油机长时间可靠运行。提高油机运行的平均无故障时间，降低后勤保障的压力。
[0017]使用中频永磁发电机的原因在于:1、永磁发电机相比现有传统交流励磁电机，取消了励磁绕组，利用永磁体励磁发电，不需额外消耗励磁功率，因此效率相比传统交流励磁电机提高了 5?10%。2、中频发电机工作在400Hz左右的中频交流电，相对于传统的工频50Hz发电机，中频发电机工作在较高的频率，其切割磁力线的磁通变化率较高，因此发电机的体积、重量都大大降低。中频发电机的重量可降低传统工频电机的1/4，适合军方体积小、重量轻的要求。3、永磁发电机采用双面环形绕组设计的盘式结构、轴向磁场和无刷、无槽框架的结构。因而电机零部件少，产品安装简单、维护方便。并通过对定子和转子的优化设计，使电机的平均无故障时间大大提高。由此可见，中频永磁发电机具有效率高、体积小、重量轻、可靠性高的优点，满足军方对高效、节能、高可靠性、且便于移动作战的要求。
[0018]使用逆变器输出交流电压的原因在于:1、逆变器输出的电能质量最高，相比励磁发电的输出交流电压，其电压稳态精度、电压瞬态响应时间等关键指标都大大提闻。2逆变器可实行多台并联工作，可简单、方便的实现更大功率输出。图2示出了本实用新型中逆变器电路原理图。
[0019]使用蓄电池组的原因在于:1、如前所述，使油机始终工作在满载状态，降低油耗。
2、本系统选用高效的动力电池(>160Wh/kg)，5Kg电池可提供800Wh以上电量。3、使太阳能供电系统可以存储能量，为系统提供应急能源。
[0020]在野战的紧急状态下，可在一定时间内关闭油机，由蓄电池供电，以保持部队的红外辐射静默和噪音静默，提高我军电子对抗的能力。
[0021]单兵携带的IKW混合能源供电模块，其系统总重量(不含燃油)约为28Kg，满足单兵携带轻便易用的标准。当携带30Kg油量时，可不间断满功率发电输出峰值功率(1KW )38小时。由于通常野战、野营状态下，负载需求仅为半载(500W)或更小功率，故系统可持续发电工作一周以上时间。即使油料消耗完毕，也可通过太阳能电池板维持必要的作战用电量。
[0022]本系统各部件为模块化设计，可设计组合输出不同的功率等级，以满足班、排或个人不同功率等级的用电需求。例如当降低各部分的满载输出功率，使系统输出200W，可大大降低系统的体积、重量为IKW时的1/3，即系统重量IOKg左右。可大大提高系统的移动性能，并足以满足单兵或多人的用电需要。
【权利要求】
1.一种单兵携带混合能源供电模块，其特征在于，变频油机的输出端连接到中频永磁发电机；中频永磁发电机的第一输出端连接到直流充电模块的第一输入端，第二输出端连接到逆变器的第一输入端；太阳能电池板的输出端连接到直流充电模块的第二输入端；直流充电模块的输出端连接到蓄电池组和直流母线，直流母线连接到逆变器的第二输入端；监控模块分别连接到中频永磁发电机、直流充电模块、逆变器、蓄电池组和直流母线。
2.根据权利要求1所述的单兵携带混合能源供电模块，其特征在于，所述太阳能电池板为2X50W的太阳能电池板，所述变频油机的功率为1KW，所述逆变器为功率IKW的220V交流电压单相逆变器。
【文档编号】H02J7/35GK203632340SQ201320813419
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月7日 优先权日:2013年12月7日
【发明者】沈忠亭 申请人:成都乾威科技有限公司