CN109713957B - 一种双通道交直流混合供电起动发电*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种双通道交直流混合供电起动发电***，涉及电机控制技术领域，在电机的起动阶段使用传统的功率变换器即可实现起动控制，技术成熟且控制简单，相比于传统的电励磁电机，功率密度和效率也更高。具体的，并列式混合励磁电机中永磁同步电机有三套绕组，电励磁双凸极电机有两套绕组，永磁同步电机作直流发电端、并列式混合励磁交流发电端和励磁源，励磁源引入独立的励磁机，主电源只有一种电源体制的问题，双通道交直流混合供电起动发电机和起动发电机控制器集成在一个电机壳体内。本发明适用于无刷电机的起动控制。

Description

一种双通道交直流混合供电起动发电***

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种双通道交直流混合供电起动发电***。

背景技术

无刷直流起动发电技术是提高飞机电气化程度，实现多电/全电飞机目标的重要基础。目前大多数飞机上同时存在交流电网和直流电网。在起动发电机中实现主电源的双通道交直流混合供电简化了机上电源***结构，提高了***的可靠性，同时可以满足不同的负载需求。

在目前的类似方案中，存在一种永磁和变磁阻并列式混合励磁无刷电机，电机为同轴连接的永磁同步电机和磁阻电机，永磁同步电机与磁阻电机共用一套电枢绕组，作为发电机使用只能实现单一电源体制的输出，且磁阻电机部分需要外部的励磁源为电机提供励磁，这种方案存在***结构较为复杂的问题，难以在航空器上得到进一步的发展。在目前的类似方案中，也存一种双凸极高压直流起动发电方案，其中的起动发电机包括同轴连接的两段式电励磁双凸极电机和永磁励磁机，永磁励磁机为励磁绕组提供励磁电流，而电励磁电机作为发电机使用，这种方案存在***的功率密度较低的问题，举例实用化还存在相当长的距离。

因此，如何在保证***结构简洁、控制方式简单的情况下，相比于目前的电励磁电机方案提供更高的功率密度和运行效率，成为了进一步的研究发展方向。

发明内容

本发明的实施例提供一种双通道交直流混合供电起动发电***，在电机的起动阶段使用传统的功率变换器即可实现起动控制，技术成熟且控制简单，相比于传统的电励磁电机，功率密度和效率也更高。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本实施例中的双通道交直流混合供电起动发电***包括并列式混合励磁电机和起动发电机控制器。并列式混合励磁电机包括转子同轴连接的电励磁双凸极电机和永磁同步电机，电励磁双凸极电机有一套电枢绕组和一套励磁绕组，永磁同步电机有三套电枢绕组。永磁同步电机第一电枢绕组输出端与全功率变换器交流端连接，全功率变换器直流端作为起动发电***的起动输入端和直流发电输出端；电励磁双凸极电机电枢绕组输出端与永磁同步电机第二电枢绕组输入端串联后与交流继电器连接，作为起动发电***的交流发电输出端；永磁同步电机第三电枢绕组输出端与整流滤波单元和励磁功率电路连接，作为电励磁双凸极电机的励磁源。

由于并列式混合励磁电机中永磁同步电机有三套绕组，电励磁双凸极电机有两套绕组，永磁同步电机作直流发电端、并列式混合励磁交流发电端和励磁源，解决了电励磁双凸极电机功率密度低、励磁源引入独立的励磁机，主电源只有一种电源体制的问题，双通道交直流混合供电起动发电机和起动发电机控制器集成在一个电机壳体内，提供一种高功率密度、结构紧凑、控制简单的集成起动发电***。

且由于永磁同步电机的存在，起动阶段使用传统的功率变换器即可实现起动控制，技术成熟、控制简单。并且***结构与控制简单，相比于传统的电励磁电机，功率密度和效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的双通道交直流混合供电起动发电***结构图；

图2为双通道交直流混合供电起动发电***截面示意图；

图3为并列式混合励磁电机结构示意图；

图4为电励磁双凸极电机结构示意图；

图5为永磁同步电机结构示意图；

图6为双通道交直流混合供电起动发电***的全功率变换器结构图；

图7为双通道交直流混合供电起动发电***的整流滤波单元结构图；

图8为双通道交直流混合供电起动发电***的励磁功率电路结构图；

图9为双通道交直流混合供电起动发电***的起动控制框图；

图10为双通道交直流混合供电起动发电***的发电控制框图；

图11为双凸极高压直流起动发电***的起动发电控制方法流程图；

附图中各标识符号的说明：

转轴(1)、电励磁双凸极电机的励磁绕组(2)、电励磁双凸极电机的电枢绕组(3)、永磁同步电机的第三电枢绕组(4)、永磁同步电机的第一电枢绕组(5)、永磁同步电机的第二电枢绕组(6)、永磁体(7)；

电励磁双凸极电机的转子(8-1)、永磁同步电机的转子(8-2)；

电励磁双凸极电机的定子(9-1)、永磁同步电机的定子(9-2)；

交流接触器(10)、全功率变换器(11)、直流接触器(12)、起动发电控制单元(13)、起动接触器(14)；

前端盖(15-1)、中端板(15-2)、后端盖(15-3)；

机壳(16)、轴承(17)、出线槽(18)、槽口区域(19)、槽中区域(20)、槽底区域(21)。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明实施例提供一种双通道交直流混合供电起动发电***，如图1和图2所示，包括：

所述***由并列式混合励磁电机和起动发电机控制器组成。

所述并列式混合励磁电机，包括：与发送机的转子同轴连接的永磁同步电机和电励磁双凸极电机。

所述起动发电机控制器，包括：全功率变换器11、整流滤波单元、励磁功率电路、检测器组和起动发电控制单元13。

所述检测器组用于对全功率变换器11的交流端电流、所述***的直流发电输出端的输出电流、所述***的直流发电输出端的输出电压、所述***的交流发电输出端的输出电流、所述***的交流发电输出端的输出电压、电励磁双凸极电机励磁绕组2的电流和起动发电机的转子位置进行检测，并将检测到的数据传输至起动发电控制单元13。起动发电控制单元13连接第二外部电源，起动发电控制单元13通过外部数据总线与外接设备进行数据交互。

其中，所述检测器组包括了设置在所述***中的传感器：全功率变换器(11)的交流端电流传感器、所述***的直流发电输出端电流传感器、所述***的直流发电输出端电压传感器、所述***的交流发电输出端电流传感器、所述***的交流发电输出端电压传感器、电励磁双凸极电机励磁绕组(2)的电流传感器和起动发电机的转子位置传感器。

起动发电控制单元(13)中包括了整流滤波单元和励磁功率电路。

其中，如图3-5所示的，永磁同步电机的定子9-2上设置三套电枢绕组，包括：永磁同步电机第一电枢绕组5、永磁同步电机第二电枢绕组6和永磁同步电机第三电枢绕组4。

所述电励磁双凸极电机的定子9-1上设置两套绕组，包括：电励磁双凸极电机电枢绕组3和电励磁双凸极电机励磁绕组2。

从而实现了将双通道交直流供电体制集成在同一个起动发电***内，复用起动功率变换器，结构简单、***功率密度高。

在本实施例中，所述永磁同步电机的第一电枢绕组5的输入端采用星形接法连接，永磁同步电机第一电枢绕组5的输出端与全功率变换器11的交流端连接，全功率变换器11直流正端与起动接触器14的第一触点连接(例如图1中的K₁即可作为起动接触器14)，所述起动接触器14的第二触点构成所述双通道交直流混合供电起动发电***的起动输入正端，其中，起动接触器(14)的第一和第二触点可以理解为图1中起动接触器K₁左右两侧通过数字1、2分别标出的空心圆点。需要说明的是，星形接法指的是是三相交流电源与三相用电器的一种接线方法，属于本领域的常识性的知识。电励磁双凸极电机电枢绕组3的输入端采用星形接法连接，电励磁双凸极电机电枢绕组3的输出端与永磁同步电机的第二电枢绕组6的输入端连接，永磁同步电机的第二电枢绕组6的输出端与交流接触器10的第一触点连接，交流接触器10的第二触点构成所述***交流发电输出端。

永磁同步电机的第三电枢绕组4的输入端采用星形接法连接，永磁同步电机第三电枢绕组4的输出端与所述励磁继电器的第一触点连接，所述励磁继电器的第二触点与所述整流滤波单元的输入端连接，所述整流滤波单元的输出端与所述励磁功率电路的输入端连接，所述励磁功率电路的输出端与电励磁双凸极电机的励磁绕组2两端连接。其中，励磁继电器的第一和第二触点可以理解为图1中起动接触器K₄左右两侧通过数字1、2分别标出的空心圆点

例如图1所示的并列式混合励磁电机中，包括转子同轴连接的永磁同步电机部分和电励磁双凸极电机部分。所述永磁同步电机部分定子上有三套电枢绕组，分别是永磁同步电机第一电枢绕组W_a1、永磁同步电机第二电枢绕组W_a2和永磁同步电机第三电枢绕组W_a3。所述电励磁双凸极电机部分定子上有两套绕组，分别是电励磁双凸极电机电枢绕组W_a和电励磁双凸极电机励磁绕组W_f。所述起动发电机控制器，包括全功率变换器、整流滤波单元、励磁功率电路、检测器组、起动发电控制单元。

永磁同步电机第一电枢绕组W_a1的一端采用星形接法连接，永磁同步电机第一电枢绕组W_a1输出端分别与全功率变换器交流端连接，全功率变换器直流正端与起动接触器K₁的第1触点连接，起动接触器K₁的第2触点构成所述双通道交直流混合供电起动发电***的起动输入正端，全功率变换器直流负端构成所述双通道交直流混合供电起动发电***的起动输入负端，所述双通道交直流混合供电起动发电***的起动输入正端与所述双通道交直流混合供电起动发电***的起动输入负端构成所述双通道交直流混合供电起动发电***的起动输入端，所述双通道交直流混合供电起动发电***的起动输入端与电源1连接。

全功率变换器直流正端与直流接触器K₂的第1触点连接，直流接触器K₂的第2触点构成所述双通道交直流混合供电起动发电***的直流发电输出正端，全功率变换器直流负端构成所述双通道交直流混合供电起动发电***的直流发电输出负端，所述双通道交直流混合供电起动发电***的直流发电输出正端与所述双通道交直流混合供电起动发电***的直流发电输出负端构成所述双通道交直流混合供电起动发电***的直流发电输出负端。其中，直流接触器的第一和第二触点可以理解为图1中交流接触器K₄左右两侧通过数字1、2分别标出的空心圆点。

电励磁双凸极电机电枢绕组W_a的一端采用星形接法连接，电励磁双凸极电机电枢绕组W_a输出端分别与永磁同步电机第二电枢绕组W_a2输入端连接，永磁同步电机第二电枢绕组W_a2输出端分别与交流接触器K₃的第1触点连接，交流接触器K₃的第2触点构成所述双通道交直流混合供电起动发电***交流发电输出端，其中，其中，交流接触器的第一和第二触点可以理解为图1中交流接触器K₃左右两侧通过数字1、2分别标出的空心圆点。

永磁同步电机第三电枢绕组W_a3的一端采用星形接法连接，永磁同步电机第三电枢绕组W_a3输出端分别与励磁继电器K₄的第1触点连接，励磁继电器K₄的第2触点分别与整流滤波单元输入端连接，整流滤波单元输出端分别与励磁功率电路输入端连接，励磁功率电路输出端分别与电励磁双凸极电机励磁绕组W_f两端连接。

所述检测器组用于对全功率变换器交流端电流i_as,i_cs、所述双通道交直流混合供电起动发电***的直流发电输出端输出电流I_dc、所述双通道交直流混合供电起动发电***的直流发电输出端输出电压U_dc、所述双通道交直流混合供电起动发电***的交流发电输出端输出电流i_a,i_c、所述双通道交直流混合供电起动发电***的交流发电输出端输出电压u_a,u_c、电励磁双凸极电机励磁绕组W_f电流I_f、起动发电机转子位置θ进行检测并传输至起动发电控制单元。起动发电控制单元连接电源2，起动发电控制单元与外部数据总线相互通信。

由于本实施例中的永磁同步电机除了交流、直流主功率绕组，也有励磁源绕组，可作为励磁源使用，绕组之间互相独立，结构紧凑且调节灵活。

在本实施例中，全功率变换器11的直流负端作为所述***的起动输入负端，所述***的起动输入正端与所述***的起动输入负端作为所述***的起动输入端，所述***的起动输入端与第一外部电源连接。

全功率变换器11的直流正端与直流接触器12的第一触点连接，直流接触器12的第二触点作为所述***的直流发电输出正端，全功率变换器11的直流负端作为所述***的直流发电输出负端，所述***的直流发电输出正端与所述***的直流发电输出负端构成所述***的直流发电输出负端。

例如图2所示。并列式混合励磁电机和起动发电机控制器安装在同一壳体内，并列式混合励磁电机与交流接触器10、全功率变换器11、直流接触器12、起动发电控制单元、整流滤波单元和励磁功率电路13之间有中端板15-2分隔。并列式混合励磁电机位于壳体16中的前端盖15-1与中端板15-2之间的空间。永磁同步电机第三电枢绕组4与后端盖15-3上的整流滤波单元输入端连接，永磁同步电机定子9-2外圆均布三个出线槽18，电励磁双凸极电机电枢绕组3输出端分别从出线槽18中穿过，与后端盖15-3上的励磁功率电路输出端连接。交流接触器10、直流接触器12、位于壳体16中的中端板15-2与后端盖15-3之间的空间，全功率变换器11布置于中端板上，起动发电控制单元、整流滤波单元和励磁功率电路13布置于后端盖上。

通过将并列式混合励磁电机和起动发电机控制器集成在同一个壳体内，全功率变换器11利用电机机壳16和端盖进行散热，省去了独立的散热器，提高了***的功率密度。例如图6为双通道交直流混合供电起动发电***的全功率变换器结构图。包括T1、T2、T3、T4、T5和T6共六个功率开关管，D1、D2、D3、D4、D5和D6共六个二极管，电容C1，起动控制单元输出控制信号PWM_T1～T6，控制全功率变换器开关管T1～T6斩波。

图7为双通道交直流混合供电起动发电***的整流滤波单元结构图。包括D7、D8、D9、D10、D11和D12共六个二极管，电容C2。

并且在起动阶段无需控制励磁，仅使用传统的全功率变换器11即可实现起动控制，控制简单，也提高了***可靠性。

在本实施例中，永磁同步电机的定子9-2的外圆区域均布有三个槽。电励磁双凸极电机的励磁绕组2从所述三个槽中引出，并与励磁功率电路的输出端连接，其中，双凸极电机的励磁绕组需要与励磁功率电路输出端连接，所以需要引出线到励磁功率电路。

具体的，所述并列式混合励磁电机中的永磁同步电机的定子槽，每个定子槽都分为槽口区域19、槽中区域20和槽底区域21。永磁同步电机的第一电枢绕组5绕制在每个定子槽的槽口区域19，永磁同步电机的第二电枢绕组6绕制在每个定子槽的槽中区域20，永磁同步电机的第三电枢绕组4绕制在每个定子槽的槽底区域21。例如：图3为并列式混合励磁电机结构示意图。其中并列式混合励磁电机电励磁双凸极电机部分转子8-1，永磁同步电机部分转子8-2同转轴1连接。图4为电励磁双凸极电机结构示意图。而图5为永磁同步电机结构示意图。其中槽口区域19放置永磁同步电机第三电枢绕组W_a3，槽中区域20放置永磁同步电机第一电枢绕组W_a1，槽底区域21放置永磁同步电机第二电枢绕组W_a2。

图8为双通道交直流混合供电起动发电***的励磁功率电路结构图。包括T7、T8、T9和T10共四个功率开关管，D13、D14、D15和D16共四个二极管，电容C2，发电控制单元输出控制信号PWM_T7～T10，控制励磁功率电路开关管T7～T10的斩波。

在本实施例的优选方案中，所述永磁同步电机为转子永磁同步电机。且所述永磁同步电机的极对数与所述电励磁双凸极电机的转子的极数一致。其中，“一致”指的是永磁同步电机的极对数的数值与电励磁双凸极电机的转子的极数的数值相等。

基于本实施例中的双通道交直流混合供电起动发电***，还提供一种用于该***的控制方法，其中包括：

所述双通道交直流混合供电起动发电***接收起动信号后，执行自检程序，完成自检后，起动发电控制单元13输出开关控制信号，闭合起动接触器14，起动发电机控制器进行起动控制，带动发动机起动，通过检测反馈的状态量，判断发动机转速是否到达预设的脱开转速，若没有达到预设的脱开转速，表明起动失败，起动接触器14断开，同时停止起动程序，再经过预设的等待时间，双通道交直流混合供电起动发电***再次接收起动信号，若达到脱开转速，等待接收起动/发电控制器连接的数据总线传递的起动完毕信号，若未接收到起动完毕信号，则表明起动失败，起动接触器14断开，同时停止起动程序，再经过预设的等待时间，双通道交直流混合供电起动发电***再次接收起动信号，若接收到起动完毕信号，表明起动成功，起动接触器14断开，同时停止起动程序，通过检测反馈的状态量，判断起动发电机转速是否到达预设的发电运行转速，若未达到发电运行转速，等待发动机转速继续上升至发电运行转速，若达到发电运行转速，等待接收起动发电机控制器连接的数据总线传递的可加载信号，当接收到可加载信号后，发电控制单元输出开关控制信号，闭合直流接触器12、交流接触器10、励磁继电器，起动发电机控制器进行发电控制，为直流负载和交流负载提供电能。

所述起动控制为，检测得到的永磁同步电机第三电枢绕组4的电压信号，通过无位置算法得到起动发电机与发动机转子位置信号与转速信号，起动发电机转速信号与起动发电机转速给定信号进行比较后，经过P I调节环节后，得到相电流给定信号，检测得到的全功率变换器11交流端电流信号经过相电流调理环节，得到相电流调理信号，相电流调理信号与相电流给定信号进行比较后，经过PI调节环节，生成相电流斩波控制信号，起动发电机与发动机转速信号、起动发电机转子位置信号与检测得到的全功率变换器11直流端电压信号同时经过相电流控制角度选择环节，生成相电流控制角度，相电流控制角度与相电流斩波控制信号共同经过相电流斩波换相控制算法，生成全功率变换器11开关管斩波控制信号，控制全功率变换器11开关管斩波，从而控制相电流大小，控制起动发电机输出转矩与起动转速，带动发动机起动。

例如图9为双通道交直流混合供电起动发电***的起动控制框图。检测得到的永磁同步电机第三电枢绕组的电压信号u₃，通过无位置算法得到起动发电机与发动机转子位置信号与转速信号n，起动发电机转速信号n与起动发电机转速给定信号n_ref进行比较后，经过PI调节环节后，得到相电流给定信号i_phref，检测得到的全功率变换器交流端电流信号i_as,i_cs经过相电流调理环节，得到相电流调理信号i_ph，相电流调理信号i_ph与相电流给定信号i_phref进行比较后，经过PI调节环节，生成相电流斩波控制信号PWM_i，起动发电机与发动机转速信号n、起动发电机转子位置信号与检测得到的全功率变换器直流端电压信号u_s同时经过相电流控制角度选择环节，生成相电流控制角度，相电流控制角度与相电流斩波控制信号PWM_i共同经过相电流斩波换相控制算法，生成全功率变换器开关管斩波控制信号PWM_T1～T6，控制全功率变换器开关管斩波，从而控制相电流i_as,i_cs大小，控制起动发电机输出转矩与起动转速n，带动发动机起动。

所述发电控制为，检测得到的交流发电输出端输出电压信号经过电压调理环节，得到交流发电输出端电压调理信号，与交流发电输出端输出电压给定信号进行比较后，经过PI调节环节，生成励磁绕组电流给定信号，检测得到的励磁绕组电流信号与励磁绕组电流给定信号相比较后，经过PI调节环节与斩波换向控制环节，生成励磁功率电路开关管斩波控制的脉宽调制信号，控制励磁功率电路开关管开关状态，从而控制上述双通道交直流混合供电起动发电***交流输出电压。检测得到的直流发电输出端输出电压信号，与直流发电输出端输出电压给定信号进行比较后，经过PI调节环节与斩波换向控制环节，生成全功率变换器11开关管斩波控制的脉宽调制信号，控制全功率变换器11开关管开关状态，从而控制上述双通道交直流混合供电起动发电***直流输出电压。

例如图10为双通道交直流混合供电起动发电***的发电控制框图。检测得到的交流发电输出端输出电压信号u_a,u_c经过电压调理环节，得到交流发电输出端电压调理信号u_ph，与交流发电输出端输出电压给定信号u_phref进行比较后，经过PI调节环节，生成励磁绕组电流给定信号i_fref，检测得到的励磁绕组电流信号i_f与励磁绕组电流给定信号i_fref相比较后，经过PI调节环节与斩波换向控制环节，生成励磁功率电路开关管斩波控制的脉宽调制信号PWM_T7～T10，控制励磁功率电路开关管开关状态，从而控制上述双通道交直流混合供电起动发电***交流输出电压u_a,u_c。检测得到的直流发电输出端输出电压信号U_dc，与直流发电输出端输出电压给定信号U_dcref进行比较后，经过PI调节环节与斩波换向控制环节，生成全功率变换器开关管斩波控制的脉宽调制信号PWM_T1～T6，控制全功率变换器开关管开关状态，从而控制上述双通道交直流混合供电起动发电***直流输出电压U_dc。

例如图11为双凸极高压直流起动发电***的起动发电控制方法流程图。所述双通道交直流混合供电起动发电***接收起动信号后，执行自检程序，完成自检后，起动发电控制单元输出开关控制信号S_K1，闭合起动接触器K₁，起动发电机控制器进行起动控制，带动发动机起动，通过检测反馈的状态量，判断发动机转速是否到达预设的脱开转速v₁，若没有达到预设的脱开转速v₁，表明起动失败，起动接触器K₁断开，同时停止起动程序，再经过预设的等待时间t₁，双通道交直流混合供电起动发电***再次接收起动信号，若达到脱开转速v₁，等待接收起动发电机控制器连接的数据总线传递的起动完毕信号，若未接收到起动完毕信号，则表明起动失败，起动接触器K₁断开，同时停止起动程序，再经过预设的等待时间t₁，双通道交直流混合供电起动发电***再次接收起动信号，若接收到起动完毕信号，表明起动成功，起动接触器K₁断开，同时停止起动程序，通过检测反馈的状态量，判断起动发电机转速是否到达预设的发电运行转速v₂，若未达到发电运行转速v₂，等待发动机转速继续上升至发电运行转速v₂，若达到发电运行转速v₂，等待接收起动发电机控制器连接的数据总线传递的可加载信号，当接收到可加载信号后，发电控制单元输出开关控制信号S_K2,S_K3,S_K4，闭合直流接触器K₂、交流接触器K₃、励磁继电器K₄，起动发电机控制器进行发电控制，为直流负载和交流负载提供电能。

从而本实施例实现了在起动阶段无需控制励磁，仅使用传统的全功率变换器11即可实现起动控制，控制简单，***可靠性高。

本实施例提供了一种双通道交直流混合供电起动发电***。并列式混合励磁电机中永磁同步电机有三套绕组，电励磁双凸极电机有两套绕组，永磁同步电机作直流发电端、并列式混合励磁交流发电端和励磁源，解决了电励磁双凸极电机功率密度低、励磁源要引入独立的励磁机，主电源只有一种电源体制的问题，双通道交直流混合供电起动发电机和起动发电机控制器集成在一个电机壳体16内，提供一种高功率密度、结构紧凑、控制简单的集成起动发电***。

混合励磁电机将永磁同步电机和电励磁电机有机结合：由于永磁同步电机的存在，起动阶段使用传统的功率变换器即可实现起动控制，技术成熟、控制简单；起动功率变换器在发电阶段可以作为发电控制器使用，控制***输出直流电，实现部件复用；由于电励磁电机的存在，仅需要调节直流励磁电流即可实现交流输出调压。***结构与控制简单，相比于传统的电励磁电机，功率密度和效率更高。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种双通道交直流混合供电起动发电***，其特征在于，所述***由并列式混合励磁电机和起动发电机控制器组成；

所述并列式混合励磁电机，包括：

与起动发电机的转子同轴连接的永磁同步电机和电励磁双凸极电机；

所述起动发电机控制器，包括：

全功率变换器（11）、检测器组和起动发电控制单元（13）；所述检测器组用于对全功率变换器（11）的交流端电流、所述***的直流发电输出端的输出电流、所述***的直流发电输出端的输出电压、所述***的交流发电输出端的输出电流、所述***的交流发电输出端的输出电压、电励磁双凸极电机励磁绕组（2）的电流和起动发电机的转子位置进行检测，并将检测到的数据传输至起动发电控制单元（13）；起动发电控制单元（13）连接第二外部电源，起动发电控制单元（13）通过外部数据总线与外接设备进行数据交互；

永磁同步电机的定子（9-2）上设置三套电枢绕组，包括：永磁同步电机第一电枢绕组（5）、永磁同步电机第二电枢绕组（6）和永磁同步电机第三电枢绕组（4）；

所述电励磁双凸极电机的定子（9-1）上设置两套绕组，包括：电励磁双凸极电机电枢绕组（3）和电励磁双凸极电机励磁绕组（2）；

所述永磁同步电机的第一电枢绕组（5）的输入端采用星形接法连接，永磁同步电机第一电枢绕组（5）的输出端与全功率变换器（11）的交流端连接，全功率变换器（11）直流正端与起动接触器（14）的第一触点连接，所述起动接触器（14）的第二触点构成所述***的起动输入正端；

电励磁双凸极电机电枢绕组（3）的输入端采用星形接法连接，电励磁双凸极电机电枢绕组（3）的输出端与永磁同步电机的第二电枢绕组（6）的输入端连接，永磁同步电机的第二电枢绕组（6）的输出端与交流接触器（10）的第一触点连接，交流接触器（10）的第二触点构成所述***交流发电输出端；

永磁同步电机的第三电枢绕组（4）的输入端采用星形接法连接，永磁同步电机第三电枢绕组（4）的输出端与励磁继电器的第一触点连接，所述励磁继电器的第二触点与整流滤波单元的输入端连接，所述整流滤波单元的输出端与励磁功率电路的输入端连接，所述励磁功率电路的输出端与电励磁双凸极电机的励磁绕组（2）两端连接；

全功率变换器（11）的直流负端作为所述***的起动输入负端，所述***的起动输入正端与所述***的起动输入负端作为所述***的起动输入端，所述***的起动输入端与第一外部电源连接；

全功率变换器（11）的直流正端与直流接触器（12）的第一触点连接，直流接触器（12）的第二触点作为所述***的直流发电输出正端，全功率变换器（11）的直流负端作为所述***的直流发电输出负端，所述***的直流发电输出正端与所述***的直流发电输出负端构成所述***的直流发电输出端；

永磁同步电机的定子（9-2）的外圆区域均布有三个定子槽；

电励磁双凸极电机的励磁绕组（2）从所述三个定子槽中引出；

所述并列式混合励磁电机中的永磁同步电机的定子槽，每个定子槽都分为槽口区域（19）、槽中区域（20）和槽底区域（21）；

永磁同步电机的第一电枢绕组（5）绕制在每个定子槽的槽口区域（19），永磁同步电机的第二电枢绕组（6）绕制在每个定子槽的槽中区域（20），永磁同步电机的第三电枢绕组（4）绕制在每个定子槽的槽底区域（21）；

所述永磁同步电机为转子永磁同步电机；

所述永磁同步电机的极对数与所述电励磁双凸极电机的转子的极数一致；

并列式混合励磁电机和起动发电机控制器安装在同一机壳（16）的壳体内，并列式混合励磁电机与交流接触器（10）、全功率变换器（11）、直流接触器（12）、所述励磁功率电路、整流滤波单元和起动发电控制单元（13）之间有中端板（15-2）分隔；

并列式混合励磁电机位于机壳（16）中的前端盖（15-1）与中端板（15-2）之间的空间；

交流接触器（10）、直流接触器（12）位于机壳（16）中的中端板（15-2）与后端盖（15-3）之间的空间，全功率变换器（11）布置于中端板上，所述励磁功率电路、整流滤波单元和起动发电控制单元（13）布置于后端盖上；

通过将并列式混合励磁电机和起动发电机控制器集成在同一个机壳（16）的壳体内，全功率变换器（11）利用机壳（16）和端盖进行散热。

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