[发明专利]一种以永磁同步发电机组为主的车载供电站输出方法

说明书

本发明公开了一种以永磁同步发电机组为主的车载供电站输出方法，其步骤为：（1）建立以永磁同步发电机组为主的车载供电站：发电机组由发动机驱动永磁同步发电机产生三相或六相交流电，经过全波整流滤波后输出直流电U_dcg；发电机组与车载动力电池组并联组成车载供电站；（2）车载供电站采用三种供电模式：（2.1）发电机组和车载动力电池组并联供电，发动机工作在高效能耗区；（2.2）由发电机组单独供电，发动机工作在经济燃油消耗区；（2.3）由车载动力电池组单独供电，发动机停机。本发明具有原理简单、控制方便、能有效节约燃料消耗的等优点。

技术领域

本发明主要涉及到车载供电站的供电方法领域，特指一种以永磁同步发电机组为主的车载供电站输出方法，即指一种发动机和永磁同步发电机组成发电机组、采用全波不控整流输出、与车载动力电池组成的车载式供电站，为客车（或船）的电驱动系统供电、满足整车的动力需求。

背景技术

在电传动车辆和船舶中，为了降低客车（或船）的能源消耗，驱动系统一般采用交流变频调速传动系统，交流变频调速传动系统由车载供电站提供直流电。由于车载供电站的容量有限，直流电压U_dc实际在一个范围内波动，即工作电压范围为U_dcmin～U_dcmax，交流变频调速传动系统在此范围稳定的运行，将电功率转成机械功率，为整车提供动力。交流调速传动系统根据整车动力需求和直流电压U_dc，采用有效的控制策略降低本身的损耗，以提高驱动系统的效率。如图1所示的交流变频调速传动系统高效动力输出特性图谱。如果车载供电站在任何负荷下也能高效率地提供电能，输出性能完全匹配客车（或船）的电驱动系统，客车（或船）的能源消耗将较低。

目前，所有的车载供电站，均由发动机和交流同步发电机组成发电机组，发动机驱动交流发电机，交流发电机输出三相（或六相）交流电，经过整流和滤波后对外输出直流电；在混合动力客车中，常常并联动力电池组一起对外输出，供电策略是保持输出电压恒定，即同步发电机在一个固定转速下运行，不区分车载供电站负载的大小，通过调节励磁和可控整流调节输出电压，保持电压恒定。客车（或船）设计时，只考虑在额定工况下的负荷功率匹配、发动机运转在经济油耗区。客车（或船）实际运行过程中，由于路况多变引起负荷变化，速度和功率需求经常变化，要求电驱动系统调整输出，导致供电站的负荷经常变化。如果在发电机的功率输出变化时，要求发电机的输出电压恒定、发动机在固定转速运行，从图2所示的发动机万有特性曲线可以看出，输出变化时发动机的燃油消耗指标相差很大，尤其是轻载和空载工况，发动机运转在耗能区，发电机的转化效率更低，这样的供电方法不利于客车（或船）节能降耗。动力电池组的输出电压与储能有关，储能多端电压较高，恒压输出也不能充分利用动力电池组的储能。如果充分利用动力电池组的储能，让输出电压随储能波动，调节发电机的功率励磁保持整流输出电压和动力电池组输出电压一致，在满足电功率输出的同时，使发动机运转在经济能耗区，有利于客车（或船）节能降耗。这种供电方式，需要调节发动机的工作转速和励磁，实际运行中额定转速以下的工作区段，发电机的励磁调节非常繁琐，发动机满负荷输出时发电机内部磁场常处在高饱和状态，发电机组的能量转换效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、控制方便、能有效节约燃料消耗的以永磁同步发电机组为主的车载供电站输出方法，在车载电站输出较低电功率时，同样能够降低发动机的燃料消耗，从而克服了现有车载供电站在不同的负载下、发动机不是完全运行在经济燃油消耗区的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种以永磁同步发电机组为主的车载供电站输出方法，其步骤为：

（1）建立以永磁同步发电机组为主的车载供电站：发电机组由发动机驱动永磁同步发电机产生三相或六相交流电，经过全波整流滤波后输出直流电U_dcg；发电机组与车载动力电池组并联组成车载供电站；

（2）车载供电站采用三种供电模式：