一種新型機械傳動車載變頻交流自發電系統的製作方法
2023-04-24 17:46:11
一種新型機械傳動車載變頻交流自發電系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種新型機械傳動車載變頻交流自發電系統，包括取力器、傳動軸、發動機速度傳感器、中頻永磁發電機、逆變器和調速器。本實用新型可通過發動機變頻發電，有效降低發動機從輕載到滿載的全負載狀態下的燃油消耗，提高系統發電效率，提升輸出電能質量，降低排放，綠色環保，具備較高的社會效益和經濟效益。
【專利說明】一種新型機械傳動車載變頻交流自發電系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於車載發電領域，具體涉及一種車載變頻交流自發電系統。
【背景技術】
[0002]隨著在野外移動作業的用電設備對電力的需求越來越大，利用車輛發動機提供動力，並帶動發電機轉動供電的車載移動自發電系統在供電領域的獨特作用日益受到重視，它在工程搶險、石油探測以及軍事裝備等領域應用日益廣泛。
[0003]現有車載自發電系統通常採用機械傳動的自發電技術，在駐車狀態下，使用取力器或傳動軸帶動傳統勵磁發電機發電。為保證發電品質，需要保持輸出的工頻交流電壓頻率不變，即需穩定發動機轉速不變。為此發動機調速器可根據負載大小及變化情況控制發動機的供油量，保證得到需要的發動機轉速。
[0004]如上所述，這種傳統的自發電方案無論負載大小，發動機轉速都保持不變。倘若始終保持發動機在高速運行，則在輕載狀態下，發動機低負荷工作，效率較低，且極易出現活塞和噴油嘴嚴重積碳，引擎氣缸加速磨損，並最終造成發動機壽命下降。另一方面，若設置發動機工作在較低轉速，則其輸出功率較低，發動機的滿載輸出功率變小，發動機滿載時利用率較低。
【發明內容】
[0005]鑑於此，本實用新型目的在於提供一種新型機械傳動車載變頻交流自發電方案，發電機工作時，發動機轉速隨負載變化而變化，提高發動機的利用率。
[0006]為解決以上技術問題，本實用新型提供的技術方案是，提供一種新型機械傳動車載變頻交流自發電系統，包括，
[0007]取力器:通過齒輪與汽車變速箱連接；
[0008]傳動軸:連接取力器和中頻永磁發電機；
[0009]發動機速度傳感器:安裝在發動機動力輸出軸上；
[0010]還包括，
[0011]中頻永磁發電機:其動力輸入軸與傳動軸連接；
[0012]逆變器:其輸入端連接中頻永磁發電機電壓輸出端，其輸出端與最終用電負載連接，此外逆變器還輸出負載電流大小信號給調速器；
[0013]調速器:與逆變器輸出的負載電流大小信號連接，同時還與發動機速度傳感器信號連接。
[0014]與現有技術相比，上述技術方案中的一個技術方案具有如下優點:
[0015]1、本實用新型可通過發動機變頻發電，有效降低發動機從輕載到滿載的全負載狀態下的燃油消耗，提高系統發電效率，提升輸出電能質量，降低排放，綠色環保，具備較高的社會效益和經濟效益。
[0016]2、發動機和發電機都工作在變頻狀態，即重載時高速轉動，輕載時低速運行。由於在輕載狀態下，發動機及發電機轉速降低後，其燃油效率及發電效率可大大提升，故可大大提高系統效率，提高系統燃油消耗率，降低系統油耗約20%~70%，並降低系統排放，達到綠色環保節能的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是新型機械傳動車載變頻交流自發電系統結構示意圖。
[0018]圖2是新型變頻自發電系統發動機轉速與發電輸出功率的對應關係圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖與一個具體實施例進行說明。
[0020]參見圖1，以取力器、傳動軸、發動機速度傳感器、調速器、中頻永磁發電機、逆變器組成機械傳動自發電交流供電系統。本實施例所用調速器為上海允一公司電控的ESC9800型轉速控制器，所用中頻永磁發電機為乾威科技F25型12KW交流發電機，所用逆變器為乾威科技IW15K380型15KW三相逆變器。逆變器前端設有三相整流橋電路，永磁發電機輸出交流電壓，此交流電壓經三相整流橋會整流為直流電壓(即ACaDC的交直變換)，此直流電壓再通過逆變電路直交逆變為交流電壓(即DC0AC的直交變換)，此為通用的(AC0DC0AC)交直交變換逆變器。逆變器輸出電壓直接供給負載使用，並和其它檢測、保護電路等構成交流供電系統。由於逆變器自身可以檢測輸出電流的大小，在本專利中將此反映輸出電流大小的檢測信號(即負載大小信號)輸入至調速器，調速器可根據負載的大小控制發動機轉速。
[0021]當車輛駐車發電時，汽車發動機輸出動力，並由取力器通過傳動軸帶動中頻永磁發電機高速旋轉發電。由於中頻永磁發電機的輸出電壓為400Hz左右的中頻交流電壓，此交流電壓對很多用電設備而言無法直接使用。逆變器通過交-直-交變換，將此中頻交流電壓變換為50Hz/220V的工頻交流電壓供用電設備使用。
[0022]當逆變器處於某一負載狀態時，逆變器首先實時檢測出此時的負載電流大小?』然後計算出為了輸出此滿載功率，發動機所需要的轉速；再將此轉速值變換為電壓信號輸出至發動機調速器。調速器在接受到此所需轉速信號的同時，也接受發動機速度傳感器檢測輸出的發動機速度信號。調速器將發動機的實時轉速，與此時負載下所需的發動機轉速相比級後，計算出發動機轉速差及所需的油門變化量，並控制油門調節發動機轉速至所需轉速。
[0023]當負載發生變化，如負載突然降低時，發動機由於負載突然變小，在其油門未變，力矩未發生突變時，轉速將出現上升。同樣逆變器根據變化後的負載電流大小，計算出實際所需的發動機轉速。調速器對比兩個轉速，並控制油門調節發動機轉速至所需值。
[0024]如圖2所示，為當變頻發電時，負載大小與發動機轉速的對應關係。由圖中可見，發動機轉速隨發電系統的輸出功率變化而變化，且呈線性變化關係。即當發電系統無輸出功率時，發動機和發電機轉速處於最低值；此時發動機怠速運行，所需油耗最低。當發電系統輸出功率最大時，發動機和 發電機的轉速處於最高值；此時發動機高速運行，所需油耗最多。
[0025]因此發動機和發電機都工作在變頻狀態，即重載時高速轉動，輕載時低速運行。由於在輕載狀態下，發動機及發電機轉速降低後，發動機的燃油效率和發電機的發電效率都可以大大提升，故可大大提高系統效率，提高系統燃油消耗率，降低系統油耗約20%~70%，並降低系統排放，達到綠色環保節能的目的。
[0026]以上僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對本實用新型的限制，本實用新型的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，還可以做出若干改進和潤 飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種新型機械傳動車載變頻交流自發電系統，包括， 取力器:通過齒輪與汽車變速箱連接； 傳動軸:連接取力器和中頻永磁發電機； 發動機速度傳感器:安裝在發動機動力輸出軸上； 其特徵在於，還包括， 中頻永磁發電機:其動力輸入軸與傳動軸連接； 逆變器:其輸入端連接中頻永磁發電機電壓輸出端，其輸出端與最終用電負載連接，此外逆變器還輸出負載電流大小信號給調速器； 調速器:與逆變器輸出的負載電流大小信號連接，同時還與發動機速度傳感器信號連接。
【文檔編號】H02P9/04GK203590108SQ201320727660
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】沈忠亭 申請人:成都乾威科技有限公司