一种新型增程式发电机组直流恒压发电系统的制作方法

本发明涉及发电，尤其涉及一种新型增程式发电机组直流恒压发电系统。

背景技术：

1、永磁同步发电机组在工业领域及增程式新能源汽车领域有诸多应用。对于新能源汽车领域中使用的以输出功率为控制目标的永磁同步发电机组，需要并联电池一起使用，脱离电池后无法独立为负载供电。如采取永磁同步发电机组加不控整流方式发电，其电压稳定性差，供电品质低。因此为了提高永磁同步发电机组供电稳定性，提升系统匹配灵活性，有必要设计一种新型恒压发电技术，使永磁同步发电机组可以根据使用需求，工作于直流恒压发电模式，在电池系统失效等工况下使用直流恒压发电模式。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的新型增程式发电机组直流恒压发电系统。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

3、本发明提供了一种新型增程式发电机组直流恒压发电系统，包括：设置永磁同步发电机组；

4、所述永磁同步发电机组包括：发动机、永磁同步发电机、发电机控制器和发电机组控制器；其中：

5、所述发动机，用于工作在转速控制模式，根据所述发电机组控制器下发的转速控制指令调整工作转速；

6、所述永磁同步发电机，用于工作在磁场等效电流控制模式，与所述发动机同轴连接，由所述发动机驱动所述永磁同步发电机旋转；

7、所述发电机控制器，用于采用矢量控制策略，通过坐标变换将所述发电机三相电流变换为磁场等效电流和转矩等效电流两个分量；在直流恒压发电模式下，控制磁场等效电流，将所述永磁同步发电机发出的交流电转换为期望的直流电压；

8、所述发电机组控制器，用于进行恒压发电功能使能选择，控制发动机工作在转速控制模式，控制所述永磁同步发电机工作在磁场等效电流控制模式，接收直流输出电压指令，设定发动机转速，通过直流电压闭环运算控制发电机磁场等效电流，控制所述发电机输出恒定直流电压。

9、其中，所述永磁同步发电机组在直流恒压发电模式下，所述发电机组控制器通过如下方式设定发动机转速：

10、通过总线指令将所述发动机工作转速调整至特定转速值nref；所述特定转速值nref满足如下约束条件：

11、nref＝nw-min

12、其中，nw-min为发动机外特性曲线上额定功率曲线上对应的发动机最低转速。

13、其中，所述永磁同步发电机组在直流恒压发电模式下，所述发电机控制器通过如下方式采用矢量控制策略，通过坐标变换将所述发电机三相电流变换为磁场等效电流和转矩等效电流两个分量；在直流恒压发电模式下，控制磁场等效电流，将所述永磁同步发电机发出的交流电转换为期望的直流电压：

14、通过坐标变换将发电机定子电流的空间相量分解为等效励磁电流分量和等效转矩电流分量；

15、通过以下公式，以输出电压为控制对象，设置闭环控制器，通过控制等效励磁电流分量的大小，控制所述发电机有效磁通实现对输出电压的控制：

16、

17、其中：

18、vout为输出电压，kf为电动势常数，为永磁体产生的有效磁通，为等效励磁电流产生的有效磁通，其中，与方向一致时为正，ωr为发电机角速度。

19、其中，所述发电机控制器通过如下方式控制等效励磁电流分量的大小：

20、基于输出电压反馈，采用励磁电流分量调节进行磁场补偿，通过一个电压外环实时调节励磁电流分量。

21、其中，所述永磁同步发电机组在直流恒压发电模式下，对所述等效励磁电流分量产生的磁通进行最大值限幅，对电机有效磁通进行最大值限幅。

22、其中，所述电机有效磁通最大值限幅的选取方法为增程式发电机组输出空载条件下，vout等于负载设备可允许最高输入电压的95％电压值时，对应的电机有效磁通值。

23、其中，所述永磁同步发电机组在直流恒压发电模式下，对所述等效励磁电流分量产生的磁通进行最小值限幅，对电机有效磁通进行最小值限幅。

24、其中，所述电机有效磁通最小值限幅的选取方法为增程式发电机组输出满载条件下，vout等于负载设备可允许最低输入电压的105％电压值时，对应的电机有效磁通值。

25、其中，系统还包括：散热系统；

26、所述散热系统，用于对所述发动机、所述永磁同步发电机和所述发电机控制进行散热。

27、其中，系统还包括：附件。

28、由此可见，通过本发明提供的新型增程式发电机组直流恒压发电方法及装置，通过设计特定的电压矢量控制策略，实现永磁同步发电机组直流恒压发电，其电压连续可调，解决功率控制模式下，无法脱离电池单独工作的问题。

技术特征：

1.一种新型增程式发电机组直流恒压发电系统，其特征在于，包括：设置永磁同步发电机组；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述永磁同步发电机组在直流恒压发电模式下，所述发电机组控制器通过如下方式设定发动机转速：

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述永磁同步发电机组在直流恒压发电模式下，所述发电机控制器通过如下方式采用矢量控制策略，通过坐标变换将所述发电机三相电流变换为磁场等效电流和转矩等效电流两个分量；在直流恒压发电模式下，控制磁场等效电流，将所述永磁同步发电机发出的交流电转换为期望的直流电压：

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述发电机控制器通过如下方式控制等效励磁电流分量的大小：

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述永磁同步发电机组在直流恒压发电模式下，对所述等效励磁电流分量产生的磁通进行最大值限幅，对电机有效磁通进行最大值限幅。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电机有效磁通最大值限幅的选取方法为增程式发电机组输出空载条件下，vout等于负载设备可允许最高输入电压的95％电压值时，对应的电机有效磁通值。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述永磁同步发电机组在直流恒压发电模式下，对所述等效励磁电流分量产生的磁通进行最小值限幅，对电机有效磁通进行最小值限幅。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电机有效磁通最小值限幅的选取方法为增程式发电机组输出满载条件下，vout等于负载设备可允许最低输入电压的105％电压值时，对应的电机有效磁通值。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：散热系统；

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：附件。

技术总结
本发明提供了一种新型增程式发电机组直流恒压发电系统，包括：设置永磁同步发电机组；永磁同步发电机组包括：发动机、永磁同步发电机、发电机控制器和发电机组控制器；其中：发动机，用于工作在转速控制模式，根据发电机组控制器下发的转速控制指令调整工作转速；永磁同步发电机，用于工作在磁场等效电流控制模式，与发动机同轴连接，由发动机驱动永磁同步发电机旋转；发电机控制器，用于采用矢量控制策略，通过坐标变换将发电机三相电流变换为磁场等效电流和转矩等效电流两个分量；在直流恒压发电模式下，控制磁场等效电流，将永磁同步发电机发出的交流电转换为期望的直流电压。解决功率控制模式下，无法脱离电池单独工作的问题。

技术研发人员：骆志伟,杨金波,温之绪,赵宏志,高枫,赵志刚,何刚,夏欢,王辉,董星言,李素双,王艳,李超,蒋雨菲,李泽宇,李瑞夫,宋生壮,张锦,许宝立,付英杰,李均锋,梁爽
受保护的技术使用者：北京航天发射技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4