一种新型机械传动车载变频交流自发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种新型机械传动车载变频交流自发电系统，包括取力器、传动轴、发动机速度传感器、中频永磁发电机、逆变器和调速器。本实用新型可通过发动机变频发电，有效降低发动机从轻载到满载的全负载状态下的燃油消耗，提高系统发电效率，提升输出电能质量，降低排放，绿色环保，具备较高的社会效益和经济效益。
【专利说明】一种新型机械传动车载变频交流自发电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于车载发电领域，具体涉及一种车载变频交流自发电系统。
【背景技术】
[0002]随着在野外移动作业的用电设备对电力的需求越来越大，利用车辆发动机提供动力，并带动发电机转动供电的车载移动自发电系统在供电领域的独特作用日益受到重视，它在工程抢险、石油探测以及军事装备等领域应用日益广泛。
[0003]现有车载自发电系统通常采用机械传动的自发电技术，在驻车状态下，使用取力器或传动轴带动传统励磁发电机发电。为保证发电品质，需要保持输出的工频交流电压频率不变，即需稳定发动机转速不变。为此发动机调速器可根据负载大小及变化情况控制发动机的供油量，保证得到需要的发动机转速。
[0004]如上所述，这种传统的自发电方案无论负载大小，发动机转速都保持不变。倘若始终保持发动机在高速运行，则在轻载状态下，发动机低负荷工作，效率较低，且极易出现活塞和喷油嘴严重积碳，引擎气缸加速磨损，并最终造成发动机寿命下降。另一方面，若设置发动机工作在较低转速，则其输出功率较低，发动机的满载输出功率变小，发动机满载时利用率较低。
【发明内容】
[0005]鉴于此，本实用新型目的在于提供一种新型机械传动车载变频交流自发电方案，发电机工作时，发动机转速随负载变化而变化，提高发动机的利用率。
[0006]为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是，提供一种新型机械传动车载变频交流自发电系统，包括，
[0007]取力器:通过齿轮与汽车变速箱连接；
[0008]传动轴:连接取力器和中频永磁发电机；
[0009]发动机速度传感器:安装在发动机动力输出轴上；
[0010]还包括，
[0011]中频永磁发电机:其动力输入轴与传动轴连接；
[0012]逆变器:其输入端连接中频永磁发电机电压输出端，其输出端与最终用电负载连接，此外逆变器还输出负载电流大小信号给调速器；
[0013]调速器:与逆变器输出的负载电流大小信号连接，同时还与发动机速度传感器信号连接。
[0014]与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点:
[0015]1、本实用新型可通过发动机变频发电，有效降低发动机从轻载到满载的全负载状态下的燃油消耗，提高系统发电效率，提升输出电能质量，降低排放，绿色环保，具备较高的社会效益和经济效益。
[0016]2、发动机和发电机都工作在变频状态，即重载时高速转动，轻载时低速运行。由于在轻载状态下，发动机及发电机转速降低后，其燃油效率及发电效率可大大提升，故可大大提高系统效率，提高系统燃油消耗率，降低系统油耗约20%~70%，并降低系统排放，达到绿色环保节能的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是新型机械传动车载变频交流自发电系统结构示意图。
[0018]图2是新型变频自发电系统发动机转速与发电输出功率的对应关系图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图与一个具体实施例进行说明。
[0020]参见图1，以取力器、传动轴、发动机速度传感器、调速器、中频永磁发电机、逆变器组成机械传动自发电交流供电系统。本实施例所用调速器为上海允一公司电控的ESC9800型转速控制器，所用中频永磁发电机为乾威科技F25型12KW交流发电机，所用逆变器为乾威科技IW15K380型15KW三相逆变器。逆变器前端设有三相整流桥电路，永磁发电机输出交流电压，此交流电压经三相整流桥会整流为直流电压(即ACaDC的交直变换)，此直流电压再通过逆变电路直交逆变为交流电压(即DC0AC的直交变换)，此为通用的(AC0DC0AC)交直交变换逆变器。逆变器输出电压直接供给负载使用，并和其它检测、保护电路等构成交流供电系统。由于逆变器自身可以检测输出电流的大小，在本专利中将此反映输出电流大小的检测信号(即负载大小信号)输入至调速器，调速器可根据负载的大小控制发动机转速。
[0021]当车辆驻车发电时，汽车发动机输出动力，并由取力器通过传动轴带动中频永磁发电机高速旋转发电。由于中频永磁发电机的输出电压为400Hz左右的中频交流电压，此交流电压对很多用电设备而言无法直接使用。逆变器通过交-直-交变换，将此中频交流电压变换为50Hz/220V的工频交流电压供用电设备使用。
[0022]当逆变器处于某一负载状态时，逆变器首先实时检测出此时的负载电流大小?’然后计算出为了输出此满载功率，发动机所需要的转速；再将此转速值变换为电压信号输出至发动机调速器。调速器在接受到此所需转速信号的同时，也接受发动机速度传感器检测输出的发动机速度信号。调速器将发动机的实时转速，与此时负载下所需的发动机转速相比级后，计算出发动机转速差及所需的油门变化量，并控制油门调节发动机转速至所需转速。
[0023]当负载发生变化，如负载突然降低时，发动机由于负载突然变小，在其油门未变，力矩未发生突变时，转速将出现上升。同样逆变器根据变化后的负载电流大小，计算出实际所需的发动机转速。调速器对比两个转速，并控制油门调节发动机转速至所需值。
[0024]如图2所示，为当变频发电时，负载大小与发动机转速的对应关系。由图中可见，发动机转速随发电系统的输出功率变化而变化，且呈线性变化关系。即当发电系统无输出功率时，发动机和发电机转速处于最低值；此时发动机怠速运行，所需油耗最低。当发电系统输出功率最大时，发动机和 发电机的转速处于最高值；此时发动机高速运行，所需油耗最多。
[0025]因此发动机和发电机都工作在变频状态，即重载时高速转动，轻载时低速运行。由于在轻载状态下，发动机及发电机转速降低后，发动机的燃油效率和发电机的发电效率都可以大大提升，故可大大提高系统效率，提高系统燃油消耗率，降低系统油耗约20%~70%，并降低系统排放，达到绿色环保节能的目的。
[0026]以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种新型机械传动车载变频交流自发电系统，包括， 取力器:通过齿轮与汽车变速箱连接； 传动轴:连接取力器和中频永磁发电机； 发动机速度传感器:安装在发动机动力输出轴上； 其特征在于，还包括， 中频永磁发电机:其动力输入轴与传动轴连接； 逆变器:其输入端连接中频永磁发电机电压输出端，其输出端与最终用电负载连接，此外逆变器还输出负载电流大小信号给调速器； 调速器:与逆变器输出的负载电流大小信号连接，同时还与发动机速度传感器信号连接。
【文档编号】H02P9/04GK203590108SQ201320727660
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】沈忠亭 申请人:成都乾威科技有限公司