[发明专利]自升压双凸极无刷直流发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种双凸极无刷直流发电系统，尤其涉及一种自升压双凸极无刷直流发电系统，属于双凸极无刷直流发电技术领域。

背景技术

串联式混合动力汽车是一种采用车载直流发电机组和动力蓄电池组构成双动力源的纯电驱动的混合动力汽车。发动机与车轮之间没有机械动力耦合，发动机转速的变化与车轮转速没有机械联系，使得发动机在最佳效率点恒转速运行，提高了燃油经济性，降低排放。并联式混合动力汽车中，发动机与车轮之间存在机械耦合，因而与发动机同轴安装的车载直流发电机工作于变转速条件下。

车载直流发电机要求结构紧凑，采用水循环冷却方式，而功率变换电路部分与电机本体分离，需要另一套水冷系统，增加了成本和体积。

电励磁双凸极电机定转子结构简单，定子上嵌绕有励磁绕组，外接不控整流单元构成电励磁双凸极无刷直流发电系统，通过调节励磁绕组中的励磁电流，可以方便调节输出电压与电流，适合用于混合动力汽车与飞机等中的直流电源系统，例如发明专利CN102358198A公开了一种电动车车载发电系统及其控制方法，发电系统使用了电励磁双凸极电机与混合励磁双凸极电机作为车载直流发电机方案，简化了系统结构，降低了系统成本。然而电励磁双凸极无刷直流发电系统需要外部励磁源为励磁绕组提供励磁功率，降低了发电系统效率，混合励磁双凸极无刷直流发电系统中，混合励磁双凸极电机定子上需要永磁磁钢，提高了系统成本，由于永磁体在振动与高温环境中有不可逆退磁风险，降低了系统可靠性。

另一方面，电励磁双凸极无刷直流发电系统输出电压值被钳位在与其并联的动力蓄电池组电压值相同的直流母线上，通过调节安装在定子上的励磁绕组中的励磁电流，使发电系统输出给定的电流，满足动力蓄电池组充电与后级驱动系统的功率需求，然而电励磁双凸极无刷直流发电系统的输出特性是，随着励磁电流以及转速变化，发电系统输出的最大功率点对应的电压值并不能一直保持与外接的直流母线电压值相等，因此，转速或者励磁电流改变，电励磁双凸极无刷直流发电系统不能一直维持高效工作,甚至难以实现怠速发电。

如果在电励磁双凸极无刷直流发电系统后级增加升压电路，在不同励磁电流或者转速条件下，提高发电系统输出电压，使最大功率点对应的电压与母线电压保持一致，就可以最大效率地利用电励磁双凸极电机，提高了系统效率，然而升压电路前级需要大电感，而大电感体积重量较大，难以系统集成，并且会引起较大的电磁干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有双凸极无刷直流发电系统所存在的不足，提供一种高效紧凑的自升压双凸极无刷直流发电系统。

本发明的自升压双凸极无刷直流发电系统，包括：双凸极电机、整流电路、DC-DC变换电路、发电机检测控制单元、直流励磁源，以及一个电容、一个功率开关管、一个二极管；所述双凸极电机包括电枢绕组，以及相互之间磁耦合的两套励磁绕组：第一励磁绕组、第二励磁绕组，第一励磁绕组和第二励磁绕组分别具有第一端和第二端；所述电枢绕组与整流电路的输入端连接，第一励磁绕组的第一端与整流电路的正输出端连接，第一励磁绕组的第二端与所述功率开关管漏极、所述二极管的阳极共同连接，所述二极管的阴极与所述电容的正极共同相连，构成自升压双凸极无刷直流发电系统输出正端，所述电容的负极与所述功率开关管的源极相连接，构成自升压双凸极无刷直流发电系统输出负端；直流励磁源的正、负输出端分别与所述DC-DC变换电路的正、负输入端连接，DC-DC变换电路的正、负输出端分别与第二励磁绕组的第一端、第二端连接；第一励磁绕组的第一端与第二励磁绕组的第一端互为同名端；所述发电机检测控制单元对第二励磁绕组中的励磁电流以及自升压双凸极无刷直流发电系统的输出电流、输出电压进行检测，并根据检测结果对DC-DC变换电路及所述功率开关管进行控制。

进一步地，所述双凸极电机还包括电机冷却装置；所述整流电路、功率开关管、二极管、电容、DC-DC转换电路与发电机检测控制单元集成于所述双凸极电机的端盖上，并通过所述电机冷却装置进行冷却。