[发明专利]一种复合式无刷直流起动发电机系统及其控制方法

权利要求书

1.一种复合式无刷直流起动发电机系统，其特征在于，包括：无刷直流起动发电机、桥式不控整流电路、切换开关、双向桥式功率变换电路、不对称半桥电路、检测单元、蓄电池、起动切换控制单元以及发电控制单元；所述无刷直流起动发电机包括转子同轴连接的电励磁双凸极电机和永磁电机；电励磁双凸极电机电枢绕组输出端与桥式不控整流电路的桥臂中点连接，桥式不控整流电路的输出端构成复合式无刷起动发电机系统的发电输出端；永磁电机电枢绕组与双向桥式功率变换电路的桥臂中点连接；双向桥式功率变换电路的负输出端与不对称半桥电路的一个输出端、蓄电池的负极共同连接；所述切换开关包括静触点和第一动触点、第二动触点，静触点与双向桥式功率变换电路的正输出端连接，第一动触点与蓄电池的正极连接，第二动触点与不对称半桥电路的另一个输出端连接；不对称半桥电路的两个桥臂中点分别与电励磁双凸极电机的励磁绕组两端连接；所述起动切换控制单元分别与双向桥式功率变换电路的控制端、切换开关的控制端连接；所述发电控制单元与不对称半桥电路的控制端连接；所述检测单元用于对永磁电机电枢绕组相电流及电压、电励磁双凸极电机励磁电流、复合式无刷起动发电机系统发电输出端的输出电流及电压进行检测，并将永磁电机电枢绕组相电流及电压的检测信息传输至起动切换控制单元，将电励磁双凸极电机励磁电流、复合式无刷起动发电机系统发电输出端的输出电流及电压的检测信息传输至发电控制单元。

2.如权利要求1所述复合式无刷直流起动发电机系统，其特征在于，所述双向桥式功率变换电路为直流输出端带有滤波电容的双向桥式功率变换电路。

3.如权利要求1所述复合式无刷直流起动发电机系统，其特征在于，所述桥式不控整流电路为输出端带有滤波电容的桥式不控整流电路。

4.如权利要求1所述复合式无刷直流起动发电机系统，其特征在于，永磁电机电枢绕组与双向桥式功率变换电路的桥臂中点通过一可控开关装置连接，该可控开关装置的控制端分别与起动切换控制单元、发电控制单元连接。

5.如权利要求1所述复合式无刷直流起动发电机系统，其特征在于，所述永磁电机为转子永磁型永磁电机或定子永磁型永磁电机。

6.如权利要求1所述复合式无刷直流起动发电机系统，其特征在于，还包括一内部辅助电源；蓄电池正极和切换开关静触点分别通过一个二极管与内部辅助电源的输入正端连接，内部辅助电源的输入负端与蓄电池负极相连；所述起动切换控制单元和发电控制单元均由所述内部辅助电源供电。

7.如权利要求1至6任一项所述复合式无刷直流起动发电机系统的控制方法，其特征在于，起动过程中，起动切换控制单元首先通过控制切换开关的静触点与第一动触点闭合，使蓄电池接入所述双向桥式功率变换电路的直流输入端；然后起动切换控制单元控制双向桥式功率变换电路驱动所述永磁电机，同时通过检测单元所检测的永磁电机电枢绕组相电压的频率，判断起动是否完成，如是，则起动切换控制单元控制切换开关的静触点与第二动触点闭合，并且断开双向桥式功率变换电路中的功率开关管，此时永磁电机进入发电状态；发电控制单元根据检测单元所检测的复合式无刷直流起动发电系统的输出电压与输出电流，通过控制所述不对称半桥电路来调节电励磁双凸极电机励磁电流，达到控制发电输出的目的。

8.如权利要求7所述复合式无刷直流起动发电机系统的控制方法，其特征在于，起动切换控制单元控制双向桥式功率变换电路驱动所述永磁电机时，使用无位置反馈的控制方法，或者位置信号反馈的无刷直流方波控制方法，或者位置信号反馈的永磁同步电机正弦波控制方法。