起动发电系统及其驱动方法

本发明实施例涉及电机驱动，尤其涉及一种起动发电系统及其驱动方法。

背景技术：

1、起动发电机是具有电动模式和发电模式的电机，广泛应用于航空航天、和新能源车辆等有限能源系统中。目前，现有起动发电机的问题主要在于工作模式的切换过程复杂，在切换过程中，还存在功率需求快速变化导致的原动机怠速的问题，如何快速、可靠、平稳地实现电动到发电的工作模式切换，对于起动发电系统来说至关重要。

2、传统控制方法中，通常采用一个电机和一套驱动系统同时实现起动发电机的电动模式和发电模式，利用软件控制算法实现从电动到发电的逐步切换。这种切换方法在切换过渡区域会引起系统的振荡，同时对切换的滞环区间、响应的实时性都会产生影响，当出现故障时还会导致整机停止运行，上述问题亟待解决。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种起动发电系统及其驱动方法，有助于提升起动发电系统的稳定性，并提升起动发电系统在电动状态和发电状态之间进行切换的速度，从而提升起动发电系统的响应速度。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种起动发电系统，包括：

3、模块化电机，包括至少两个三相电机；

4、与所述三相电机一一对应设置的电机驱动模块，所述电机驱动模块包括直流电源端和交流电源端，所述电机驱动模块的交流电源端连接对应的所述三相电机的三相绕组，所述电机驱动模块用于在第一工作模式下，将所述直流电源端输入的直流电转换为交流电，以驱动所述三相电机工作于电动状态，在第二工作模式下，将所述三相电机输出的交流电转换为直流电，以使所述三相电机工作于发电状态。

5、可选地，所述直流电源端包括第一直流电源端和第二直流电源端，所述电机驱动模块包括三相桥式电路，所述三相桥式电路包括并联于所述第一直流电源端和所述第二直流电源端之间的第一桥臂支路、第二桥臂支路和第三桥臂支路，所述第一桥臂支路、所述第二桥臂支路和所述第三桥臂支路均包括串接的第一开关和第二开关；

6、所述交流电源端包括a相电源端、b相电源端和c相电源端，所述a相电源端位于所述第一桥臂支路中的所述第一开关和所述第二开关之间，所述b相电源端位于所述第二桥臂支路中的所述第一开关和所述第二开关之间，所述c相电源端位于所述第三桥臂支路中的所述第一开关和所述第二开关之间，所述三相电机的a相绕组连接所述a相电源端，所述三相电机的b相绕组连接所述b相电源端，所述三相电机的c相绕组连接所述c相电源端。

7、可选地，所述三相电机包括三相永磁同步电机，所述第一开关和所述第二开关同为绝缘栅双极型晶体管或金属-氧化物半导体场效应晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管和所述金属-氧化物半导体场效应晶体管包括碳化硅晶体管或氮化镓晶体管。

8、第二方面，本发明实施例提供了一种起动发电系统的驱动方法，所述起动发电系统包括模块化电机和电机驱动模块，所述模块化电机包括至少两个三相电机；所述电机驱动模块与所述三相电机一一对应设置，所述电机驱动模块包括直流电源端和交流电源端，所述电机驱动模块的交流电源端连接对应的所述三相电机的三相绕组；所述起动发电系统的驱动方法包括：

9、控制所述电机驱动模块在第一工作模式下，将所述直流电源端输入的直流电转换为交流电，以驱动所述三相电机工作于电动状态；

10、控制所述电机驱动模块在第二工作模式下，将所述三相电机输出的交流电转换为直流电，以使所述三相电机工作于发电状态。

11、可选地，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

12、在起动阶段，控制所述模块化电机的部分所述三相电机对应的所述电机驱动模块处于所述第一工作模式，以驱动所述三相电机工作于电动状态；

13、在所述模块化电机的输出功率满足所述起动阶段的功率需求时，进入发电阶段，控制所述模块化电机的其余所述三相电机中的至少部分所述三相电机对应的所述电机驱动模块处于所述第二工作模式，以使所述三相电机工作于发电状态。

14、可选地，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

15、在所述起动阶段，当所述模块化电机的输出功率不满足所述起动阶段的功率需求时，增加处于所述第一工作模式的所述电机驱动模块的数量，以增加工作于电动状态的所述三相电机的数量。

16、可选地，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

17、在所述发电阶段，当所述模块化电机的输出功率不满足所述发电阶段的功率需求时，控制至少部分处于所述第一工作模式的所述电机驱动模块切换至所述第二工作模式，以使对应的所述三相电机由电动状态切换为发电状态。

18、可选地，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

19、在所述发电阶段，当所述模块化电机的输出功率不满足负载的功率需求时，控制部分处于所述第二工作模式的所述电机驱动模块切换至所述第一工作模式，以使对应的所述三相电机由发电状态切换为电动状态。

20、可选地，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

21、在所述发电阶段，当所述模块化电机的输出功率超过负载的功率需求时，控制部分所述三相电机及其对应的所述电机驱动模块停止工作。

22、可选地，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

23、在所述三相电机处于故障状态时，控制所述三相电机及其对应的所述电机驱动模块停止工作。

24、本发明实施例提供的起动发电系统及其驱动方法，利用模块化电机作为起动发电机，且模块化电机中的每个三相电机均可通过对应的电机驱动模块进行独立控制，通过各个控制电机驱动模块在第一工作模式下进行电能逆变，在第二工作模式下进行整流，使得每个三相电机均可进行电动状态和发电状态的切换。通过控制模块化电机中不同的三相电机及其对应的电机驱动模块的工作状态，可以使起动发电系统实现多种驱动方式，以提升功率调整的便捷性。在起动阶段，通过电机驱动模块控制部分三相电机工作于电动状态，在发电阶段，通过电机驱动模块控制另一部分三相电机工作于发电状态，使得模块化电机在进行功率驱动时，能够顺利从电动状态切换至发电状态，有助于提升起动发电系统的稳定性，并提升起动发电系统在电动状态和发电状态之间进行切换的速度，从而提升起动发电系统的响应速度。

25、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种起动发电系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的起动发电系统，其特征在于，所述直流电源端包括第一直流电源端和第二直流电源端，所述电机驱动模块包括三相桥式电路，所述三相桥式电路包括并联于所述第一直流电源端和所述第二直流电源端之间的第一桥臂支路、第二桥臂支路和第三桥臂支路，所述第一桥臂支路、所述第二桥臂支路和所述第三桥臂支路均包括串接的第一开关和第二开关；

3.根据权利要求2所述的起动发电系统，其特征在于，所述三相电机包括三相永磁同步电机，所述第一开关和所述第二开关同为绝缘栅双极型晶体管或金属-氧化物半导体场效应晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管和所述金属-氧化物半导体场效应晶体管包括碳化硅晶体管或氮化镓晶体管。

4.一种起动发电系统的驱动方法，其特征在于，所述起动发电系统包括模块化电机和电机驱动模块，所述模块化电机包括至少两个三相电机；所述电机驱动模块与所述三相电机一一对应设置，所述电机驱动模块包括直流电源端和交流电源端，所述电机驱动模块的交流电源端连接对应的所述三相电机的三相绕组；所述起动发电系统的驱动方法包括：

5.根据权利要求4所述的起动发电系统的驱动方法，其特征在于，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

6.根据权利要求5所述的起动发电系统的驱动方法，其特征在于，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

7.根据权利要求5所述的起动发电系统的驱动方法，其特征在于，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

8.根据权利要求5所述的起动发电系统的驱动方法，其特征在于，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

9.根据权利要求5所述的起动发电系统的驱动方法，其特征在于，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

10.根据权利要求4-9中任一所述的起动发电系统的驱动方法，其特征在于，所述起动发电系统的驱动方法还包括：

技术总结
本发明实施例公开了一种起动发电系统及其驱动方法。起动发电系统包括：模块化电机和电机驱动模块；模块化电机包括至少两个三相电机；电机驱动模块与三相电机一一对应设置，电机驱动模块包括直流电源端和交流电源端，电机驱动模块的交流电源端连接对应的三相电机的三相绕组，电机驱动模块用于在第一工作模式下，将直流电源端输入的直流电转换为交流电，以驱动三相电机工作于电动状态，在第二工作模式下，将三相电机输出的交流电转换为直流电，以使三相电机工作于发电状态。本发明实施例的技术方案，有助于提升起动发电系统的稳定性，并提升起动发电系统在电动状态和发电状态之间进行切换的速度，从而提升起动发电系统的响应速度。

技术研发人员：刘家曦,曹继伟,李立毅
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13