CN109525156B - 一种行车发电系统的直流并联控制方法 - Google Patents
一种行车发电系统的直流并联控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种行车发电系统的直流并联控制方法，所述行车发电系统包括发动机、交流发电机、直流发电机、发电控制器以及增功模块，发电控制器包括发电机控制模块和逆变模块，包括以下步骤：获取交流发电机当前运行转速，将交流发电机当前运行转速与设定的基准转速比较，当交流发电机当前运行转速大于基准转速时，由发电机控制器输出的电压单独支撑交流负载运行，当交流发电机运行转速小于等于基准转速时，利用增功模块和发电机控制器公共支撑交流负载运行；发电机的输出电压控制平稳，使得公共母线输出的功率分配合理，避免了发电机侧出现的过载工况，降低了发电机输出功率的波动。
Description
技术领域
本发明涉及取力发电技术领域，尤其涉及一种行车发电系统的直流并联控制方法。
背景技术
车载交流发电机取力发电系统即以车辆行驶发动机作为动力源，增设发电机取力窗口，配合合适的发电机形成一套独立交流电源系统，其具有在实现稳定供电的同时，减轻了车载电源的体积重量的优点，大多数用在军事作战车辆中，为雷达、计算机以及通讯等设备提供充足的电能。
取力发电系统在车辆行驶过程中，发动机通过皮带或者轴带带动发电机，发电机控制器控制发电机运行输出直流或交流电，大多数场合输出220V/50Hz交流电，为用电设备提供稳定可靠的电能。但是随着作战场地路况的随时变化以及车辆行驶状态的不断变化，使得发动机的转速也在实时变化。
目前，虽已有相关技术人员将增功模块并联在发电输出的母线上，以解决发动机低转速时的输出功率不足的问题；但是比如军用车辆在复杂路况行驶过程中，发动机转速较低，导致车载取力发电系统的转速检测变化较大，造成母线波动较大，对母线的电压检测影响较大，使母线输出的功率分配不合理；电机侧由于功率分配不合理会处于过载工况，使电机发热较快，触发电机过温保护，造成系统掉电。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种行车发电系统的直流并联控制方法，使得公共母线输出的功率分配合理。
本发明提出的一种行车发电系统的直流并联控制方法，所述行车发电系统包括发动机、交流发电机、直流发电机、发电控制器以及增功模块，发电控制器包括发电机控制模块和逆变模块，发动机分别与交流发电机和直流发电机连接以带动交流发电机和直流发电机转动，发电机控制模块与交流发电机连接以控制交流发电机运行输出电能，增功模块的输入端分别与直流发电机和蓄电池连接、其输出端与发电机控制模块输出端并联形成公共母线以作为逆变模块的输入，发电控制器通过CAN总线与增功模块通讯连接，包括以下步骤：
获取交流发电机当前运行转速；
将交流发电机当前运行转速与设定的基准转速比较；
当交流发电机当前运行转速大于基准转速时，由发电机控制器输出的电压单独支撑交流负载运行；
当交流发电机运行转速小于等于基准转速时，利用增功模块和发电机控制器公共支撑交流负载运行。
进一步地，所述利用增功模块和发电机控制器公共支撑负载运行，包括：
利用增功模块经CAN总线输出的直流公共母线采样值对发电机控制模块输出的电压进行修正；修正后的电压经逆变模块输出后支撑交流负载运行。
进一步地，所述利用增功模块经CAN总线输出的公共母线采样值对发电机控制模块输出的电压进行修正，包括：
获取交流负载输入端的母线电压值和电流值，计算交流负载功率；
判断所述负载功率是否大于所述交流发电机的额定功率；
若是，则修正所述发电机控制模块电压给定值；
若否，则读取发电机控制模块的电压给定值，该电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值。
进一步地，所述修正所述发电机控制模块电压给定值，包括：
保持所述增功模块的输出电压处于给定值不变；
读取当前交流发电机的实际发电功率；
判断交流发电机的实际发电功率是否大于1.05倍交流发电机的额定功率；
若是，获取交流发电机温度值并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，参数折算后的电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值；
若否，获取增功模块的温度值并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，参数折算后的电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值。
进一步地，所述获取交流发电机温度值并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，包括如下步骤：
读取当前交流发电机温度值和当前发电机控制模块的电压给定值；
减小发电机控制模块的电压给定值。
进一步地，所述减小发电机控制模块的电压给定值，包括：当前发电机控制模块的电压给定值减去0.003倍的交流发电机温度值，再减去0.05所得的值即为修正后的发电机控制模块的输出电压给定值，此输出电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值。
进一步地，所述获取增功模块的温度值并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，包括如下步骤：
判断交流发电机的实际发电功率是否小于0.95倍交流发电机的额定功率；
若否，则读取发电机控制模块的电压给定值，该电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值；
若是，读取当前增功模块温度值和当前发电机控制模块的电压给定值，增加发电机控制模块的电压给定值。
进一步地，所述，增加发电机控制模块的电压给定值，包括：当前发电机控制模块的电压给定值加上0.002倍的增功模块温度值，再加上0.05所得的值即为修正后的发电机控制模块的输出电压给定值，此输出电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值。
本发明提供的一种行车发电系统的直流并联控制方法的优点在于：本发明结构中提供的一种行车发电系统的直流并联控制方法，发电机控制器与增功模块通过CAN总线连接，在统一的控制策略下，使发电机控制器与增功模块互为备份，协调出力，针对不同的交流负载工况，通过修正发电机控制模块的输出电压值，不仅使发电机控制器与增功模块均不过载，而且减少了发电机发热量，避免了取力发电系统掉电；通过对发电机控制模块的实时修正，避免了交流负载因电压需求变化造成公共母线电压的波动，使得发电机控制模块的输出母线电压控制平稳，降低了发电机输出功率的波动。
附图说明
图1为本发明的行车发电系统示意图；
图2为本发明行车发电系统的直流并联控制方法示意图；
图3为本发明行车发电系统的直流并联控制方法中修正发电机控制模块电压给定值的流程示意图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
参照图1，本发明提出的一种行车发电系统的直流并联控制方法，所述行车发电系统包括发动机、交流发电机、直流发电机、发电控制器以及增功模块，发电控制器包括发电机控制模块和逆变模块，发动机分别与交流发电机和直流发电机连接以带动交流发电机和直流发电机转动，发电机控制模块与交流发电机连接以控制交流发电机运行输出电能，增功模块的输入端分别与直流发电机和蓄电池连接、其输出端与发电机控制模块输出端并联形成公共母线以作为逆变模块的输入，发电控制器通过CAN总线与增功模块通讯连接，包括以下步骤S1至S4：
S1：获取交流发电机当前运行转速；
S2：将交流发电机当前运行转速与设定的基准转速比较；
S3：当交流发电机当前运行转速大于基准转速时，由发电机控制器输出的电压单独支撑交流负载运行；
S4：当交流发电机运行转速小于等于基准转速时，利用增功模块和发电机控制器公共支撑交流负载运行。
根据当前运行转速的不同，通过增功模块和发电机控制器的组合方式支撑交流负载运行，避免了当前运行转速较低时，造成当前运行转速检测变化较大，公共母线波动较大，使得公共母线输出的功率分配不合理，造成发电机过载的现象。提高了发电机的运行寿命。
进一步地，所述利用增功模块和发电机控制器公共支撑负载运行，包括：
利用增功模块经CAN总线输出的直流公共母线采样值对发电机控制模块输出的电压进行修正；
修正后的电压经逆变模块输出后支撑交流负载运行。
增功模块与发电机控制模块通过CAN总线连接，并在统一的控制策略下，发电机控制模块根据交流负载的不同需求进行相应的输出电压值调整，使得发电机和增功模块不过载。进而提高了发电机和增功模块的使用寿命。
如图2所示，进一步地，所述利用增功模块经CAN总线输出的公共母线采样值对发电机控制模块输出的电压进行修正，公共母线采样值为母线电压电流值，公共母线采样值通过均值滤波算法进行采样得到，包括：
S11：获取交流负载输入端的母线电压值和电流值，计算交流负载功率；
S12：判断所述负载功率是否大于所述交流发电机的额定功率，若是，则执行步骤S13，若否，则执行步骤S14；
S13：修正所述发电机控制模块电压给定值；
S14：读取发电机控制模块的电压给定值，该电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值。
因为当负载功率大于额定功率时，交流发电机的发电能力不足以支撑相应的负载功率的需求，必然导致交流发电机过载的现象。因此通过判断交流发电机的负载功率是否大于额定功率，来修正发电机控制模块电压给定值，以避免交流发电机过载的现象。
如图3所示，进一步地，所述修正所述发电机控制模块电压给定值，包括：
S21：保持所述增功模块的输出电压处于给定值不变；
S22：读取当前交流发电机的实际发电功率；
S23：判断交流发电机的实际发电功率是否大于1.05倍交流发电机的额定功率；若是，则执行步骤S24，若否，则执行步骤S25；
S24：获取交流发电机温度值并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，参数折算后的电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值；
S25：获取增功模块的温度值并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，参数折算后的电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值。
通过对交流发电机温度值和增功模块的温度值进行检测并进行相应的温度折算，相应的修正发电机控制模块的输出电压值，发电机控制模块的输出电压值的改变，使得交流发电机的输出功率改变，进而实现交流发电机的不过载。
如图3所示，进一步地，所述获取交流发电机温度值并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，包括如下步骤：
S241：通过采集发电机控制模块上的温度传感器检测的相关温度，读取当前交流发电机温度值和当前发电机控制模块的电压给定值；
S242：减小发电机控制模块的电压给定值，当前发电机控制模块的电压给定值减去0.003倍的交流发电机温度值，再减去0.05所得的值即为修正后的发电机控制模块的输出电压给定值，此输出电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值。
通过步骤S242的相关计算具体修正发电机控制模块的电压给定值，得到发电机控制模块的输出电压值，此输出电压值进一步修正交流发电机的输出功率，进而调整交流发电机与交流负载相对应，避免交流发电机的过载现象。
如图3所示，进一步地，所述获取增功模块的温度值并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，包括如下步骤：
S251：判断交流发电机的实际发电功率是否小于0.95倍交流发电机的额定功率，若否，则执行步骤S252，若是，则执行步骤S253；
S252：读取发电机控制模块的电压给定值，该电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值；
S253：通过采集增功模块上的温度传感器检测的相关温度，读取当前增功模块温度值和当前发电机控制模块的电压给定值，增加发电机控制模块的电压给定值，包括：当前发电机控制模块的电压给定值加上0.002倍的增功模块温度值，再加上0.05所得的值即为修正后的发电机控制模块的输出电压给定值，此输出电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值。
通过步骤S253的相关计算具体修正发电机控制模块的电压给定值，得到发电机控制模块的输出电压值，此输出电压值进一步修正交流发电机的输出功率，进而调整交流发电机与交流负载相对应，避免交流发电机的过载现象。
发电机控制器包括发电机控制模块和逆变模块，发电机控制器与增功模块互为备份，通过以上方法对发电机控制模块的修正，不仅使得发电机控制器与增功模块均不过载，而且减少发电机发热量，避免了取力发电系统掉电。
通过以上方法修正发电机控制模块的输出电压值，与电压保持不变的增功模块共同输出的电压通过公共母线输送到逆变模块中，通过逆变模块将直流电转换成交流负载使用的交流电，以对交流负载供电。
交流发电机电机中安装有旋转变压器，旋转变压器输出正余弦信号幅值随着旋转角度的变化而变化。发电机控制模块对旋转变压器输出的正余弦信号进行解码，得到旋转角度，从而通过计算得到交流发电机的转速。
发动机与交流发电机通过皮带或者轴带连接，发动机与直流发电机通过皮带连接。
发电机的输出功率与交流发电机转速线性相关，其线性关系为：
在收到开机指令后，发电机控制模块测取交流发电机转速，当交流发电机转速在交流发电机基准转速以上，所有负载功率由发电机控制器单独承担供能，当交流发电机转速在交流发电机基准转速以下，则分别由蓄电池通过增功模块、交流发电机共同对负载进行供能，此时对发电机控制模块的输出电压给定值进行修正。
根据负载功率的大小、发电机转速、发电机和增功模块的发热情况，在保持增功模块输出电压给定值不变的前提下，调整发电机控制模块向负载输出的电压给定值，通过逆变模块下垂发电机控制模块的输出电压值。使发电机控制模块和增功模块的输出功率处于动态调整之中，兼顾了两种控制器的工作状态，从而达到最优控制。针对不同的负载工况，分别控制取力发电系统和增功模块的对负载的功能出力大小，使发电机与增功模块不过载。
发电机控制器与增功模块互为让冗余备份，减少掉电可能性。
直流发电机的输出端分成三路，一路与增功模块连接，用于供给增功模块，一路与用于支撑直流负载运行，一路用于供给蓄电池充电。
增功模块的输入端分成两路，一路与直流发电机的输出端连接，一路与蓄电池的输入端连接，直流发电机和蓄电池分别对增功模块进行供能，以确保增功模块输出端的电压给定值保持不变。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种行车发电系统的直流并联控制方法，其特征在于，所述行车发电系统包括发动机、交流发电机、直流发电机、发电控制器以及增功模块，发电控制器包括发电机控制模块和逆变模块，发动机分别与交流发电机和直流发电机连接以带动交流发电机和直流发电机转动，发电机控制模块与交流发电机连接以控制交流发电机运行输出电能，增功模块的输入端分别与直流发电机和蓄电池连接、其输出端与发电机控制模块输出端并联形成公共母线以作为逆变模块的输入，发电控制器通过CAN总线与增功模块通讯连接，包括以下步骤：
获取交流发电机当前运行转速；
将交流发电机当前运行转速与设定的基准转速比较；
当交流发电机当前运行转速大于基准转速时，由发电机控制器输出的电压单独支撑交流负载运行；
当交流发电机运行转速小于等于基准转速时，利用增功模块和发电机控制器公共支撑交流负载运行；
所述增功模块和发电机控制器公共支撑交流负载运行，具体包括：
获取交流负载输入端的母线电压值和电流值，计算交流负载功率；
判断所述负载功率是否大于所述交流发电机的额定功率；
若是，则保持所述增功模块的输出电压处于给定值不变；读取当前交流发电机的实际发电功率；判断交流发电机的实际发电功率是否大于1.05倍交流发电机的额定功率；若是，获取交流发电机温度参数并对温度参数进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，参数折算后的电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值；若否，获取增功模块的温度参数并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，参数折算后的电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值；
若否，则读取发电机控制模块的电压给定值，该电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值，所述输出电压值经逆变模块输出后支撑交流负载运行。
2.根据权利要求1所述的行车发电系统的直流并联控制方法，其特征在于，所述获取交流发电机温度值并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，包括如下步骤：
读取当前交流发电机温度值和当前发电机控制模块的电压给定值；
减少发电机控制模块的电压给定值。
3.根据权利要求2所述的行车发电系统的直流并联控制方法，其特征在于，所述减少发电机控制模块的电压给定值，包括：当前发电机控制模块的电压给定值减去0.003倍的交流发电机温度值，再减去0.05所得的值即为修正后的发电机控制模块的输出电压给定值，此输出电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值。
4.根据权利要求1所述的行车发电系统的直流并联控制方法，其特征在于，所述获取增功模块的温度参数并对温度值进行参数折算，通过参数折算修正发电机控制模块的输出电压给定值，包括如下步骤：
判断交流发电机的实际发电功率是否小于0.95倍交流发电机的额定功率；
若否，则读取发电机控制模块的电压给定值，该电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值；
若是，读取当前增功模块温度值和当前发电机控制模块的电压给定值，增加发电机控制模块的电压给定值。
5.根据权利要求4所述的行车发电系统的直流并联控制方法，其特征在于，所述增加发电机控制模块的电压给定值，包括：当前发电机控制模块的电压给定值加上0.002倍的增功模块温度值，再加上0.05所得的值即为修正后的发电机控制模块的输出电压给定值，此输出电压给定值作为发电机控制模块的输出电压值。
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