一種直流發(fā)電機(jī)組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及直流發(fā)電機(jī)組及其輸出穩(wěn)壓電路，特別涉及由柴油或汽油引擎驅(qū)動(dòng)的直流發(fā)電機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些以蓄電池作為主要儲(chǔ)能單元的供電系統(tǒng)中，通常備有柴油或汽油發(fā)電機(jī)組。當(dāng)蓄電池中儲(chǔ)存電量不足，而其它能源又不能及時(shí)對(duì)其充電的情況下，啟動(dòng)柴油或汽油發(fā)電機(jī)組對(duì)蓄電池充電。比較典型的就是通訊基站，特別無市電供電的通訊基站，柴油發(fā)電機(jī)組可以直接作為主要的充電供電設(shè)備。
[0003]以前，通訊基站多采用傳統(tǒng)交流發(fā)電機(jī)組，通過通信電源將其輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電供給通訊設(shè)備或者給蓄電池充電。這種供電方式中，傳統(tǒng)交流發(fā)電機(jī)組多采用電勵(lì)磁的電機(jī)，所以整個(gè)系統(tǒng)效率偏低，特別是在一些負(fù)載比較輕的場(chǎng)合，由于發(fā)電機(jī)組要保持相對(duì)穩(wěn)定的頻率，機(jī)組的油耗偏高。
[0004]近幾年，隨著技術(shù)的進(jìn)步，一些通訊基站開始使用直流發(fā)電機(jī)組。目前市場(chǎng)上的直流發(fā)電機(jī)組的輸出部分大體有兩種結(jié)構(gòu):
[0005]第一種采用多相電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，輸出低壓交流電，再經(jīng)過大功率整流裝置，直接供給負(fù)載。這種機(jī)組由于直接輸出直流電，而不需要通信電源模塊降壓轉(zhuǎn)換，整體效率有了一定的提升，但由于輸出電壓沒有專用的穩(wěn)壓裝置，電壓波動(dòng)偏大，多用在要求不高的一些蓄電池充電場(chǎng)合。
[0006]第二種采用多極永磁發(fā)電機(jī)，輸出200V左右的交流電，再由帶高頻變壓器的降壓開關(guān)電源模塊將電壓轉(zhuǎn)換為48V左右直流電供給系統(tǒng)。這種發(fā)電機(jī)組其實(shí)是永磁發(fā)電機(jī)和通信開關(guān)電源的一種直接組合，該類發(fā)電機(jī)組與前面介紹的采用多相低壓交流電直接整流技術(shù)的發(fā)電機(jī)組相比，除了具有其能提高整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率和降低油耗的優(yōu)點(diǎn)外，由于采用了通信開關(guān)電源模塊，其輸出電壓穩(wěn)定性問題得到了很好的解決，可以直接用于通信基站的充電和供電。
[0007]綜合上面兩種機(jī)構(gòu)的直流發(fā)電機(jī)組，第一種輸出電壓穩(wěn)定性偏低，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；第二種輸出電壓精度得到了很好的保證，但由于通信電源多采用帶高頻變壓器隔離的開關(guān)電源技術(shù)，其電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，特別是對(duì)振動(dòng)較大的柴油發(fā)電機(jī)組，其成本和可靠性都存在一定挑戰(zhàn)。另外，這兩種發(fā)電機(jī)組對(duì)負(fù)載的適應(yīng)性不夠，比如有些基站需要24V和48V可切換供電，這兩種結(jié)構(gòu)的直流發(fā)電機(jī)組只能在保證一種輸出電壓的情況下，降低最大功率提供第二種輸出電壓，比如48V/5kW的發(fā)電機(jī)組當(dāng)輸出24V時(shí)，只能提供2.5kff左右輸出功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對(duì)現(xiàn)有直流發(fā)電機(jī)組輸出電壓穩(wěn)定性、系統(tǒng)復(fù)雜性和不同負(fù)載電壓機(jī)組全功率輸出等問題，提供基于多路串并聯(lián)非隔離式開關(guān)電源(BUCK)電路技術(shù)的直流發(fā)電機(jī)組，不但可以提高整機(jī)發(fā)電效率、降低油耗和提高輸出電壓的穩(wěn)定性，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)不同輸出電壓機(jī)組全功率輸出，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，降低成本的同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性。
[0009]本實(shí)用新型提供的直流發(fā)電機(jī)組，其特征在于:包括永磁發(fā)電機(jī)和整流控制器；所述永磁發(fā)電機(jī)具有三相或三相以上繞組，其極數(shù)多于兩極；所述整流控制器包括全橋整流電路、非隔離式降壓開關(guān)電源電路；所述全橋整流電路用于將所述永磁發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電并輸出；所述非隔離式降壓開關(guān)電源電路用于對(duì)所述全橋整流電路輸出的直流電進(jìn)行降壓處理，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的直流輸出。本實(shí)用新型采用多極多相永磁同步發(fā)電機(jī)和基于非隔離式降壓開關(guān)電源(BUCK)電路的整流控制器，提高整機(jī)的效率、降低穩(wěn)壓電路的復(fù)雜性，降低成本提高系統(tǒng)可靠性。
[0010]本實(shí)用新型還提供一種直流發(fā)電機(jī)組，包括永磁發(fā)電機(jī)和整流控制器；所述永磁發(fā)電機(jī)具有三相或三相以上繞組，其極數(shù)多于兩極，該永磁發(fā)電機(jī)具有兩套或兩套以上完全隔離的繞組；所述整流控制器具有兩路或兩路以上可隔離的全橋整流穩(wěn)壓電路，所述全橋整流穩(wěn)壓電路與所述永磁發(fā)電機(jī)組的繞組一一對(duì)應(yīng)；所述全橋整流穩(wěn)壓電路包括全橋整流電路和非隔離式降壓開關(guān)電源電路；所述全橋整流電路用于將所述永磁發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電并輸出；所述非隔離式降壓開關(guān)電源電路用于對(duì)所述全橋整流電路輸出的直流電進(jìn)行降壓處理，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的直流輸出。
[0011]優(yōu)選地，所述整流控制器包括兩相或兩相以上的非隔離式降壓開關(guān)電源電路，該兩相或兩相以上的非隔離式降壓開關(guān)電源電路交錯(cuò)并聯(lián)。通過調(diào)節(jié)非隔離式降壓開關(guān)電源電路的功率開關(guān)器件的PWM脈寬，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的直流輸出。
[0012]優(yōu)選地，所述全橋整流穩(wěn)壓電路包括兩相或兩相以上的非隔離式降壓開關(guān)電源電路，該兩相或兩相以上的非隔離式降壓開關(guān)電源電路交錯(cuò)并聯(lián)。
[0013]優(yōu)選地，每套繞組發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電并降壓處理后，串聯(lián)或并聯(lián)輸出。兩路或兩路以上隔離的穩(wěn)定的直流輸出串聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓相加；如果輸出電壓相等，兩路輸出并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)輸出電流相加，即對(duì)應(yīng)不同的電壓需求，都能實(shí)現(xiàn)負(fù)載滿功率輸出。
[0014]優(yōu)選地，所述全橋整流電路包括多個(gè)功率二極管和/或可控硅晶閘管。所述全橋整流電路可采用同步整流技術(shù)，即所述多個(gè)功率二極管和/或可控硅晶閘管部分或全部替換為金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，實(shí)現(xiàn)降低損耗的目的。
[0015]優(yōu)選地，所述非隔離式降壓開關(guān)電源電路包括續(xù)流二極管、電容、功率開關(guān)器件和電感；所述功率開關(guān)器件接在全橋整流電路的正輸出端和續(xù)流二極管的陰極端之間，所述電感一端接在續(xù)流二極管的陰極端，另一端接在電容的輸出正極，所述電容的輸出負(fù)極還和續(xù)流二極管陽(yáng)極端、全橋整流電路的負(fù)輸出端連接。為降低損耗，所述功率開關(guān)器件使用金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。所述非隔離式降壓開關(guān)電源電路采用同步整流技術(shù)，即所述續(xù)流二極管替換金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，實(shí)現(xiàn)降低損耗的目的。
[0016]優(yōu)選地，所述整流控制器還包括控制單元，該控制單元通過檢測(cè)外部負(fù)載的電壓或電流反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)功率開關(guān)器件的PWM脈寬，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的直流輸出。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:采用多極多相永磁同步發(fā)電機(jī)和基于非隔離式降壓開關(guān)電源(BUCK)電路的整流控制器，提高整機(jī)的效率、降低穩(wěn)壓電路的復(fù)雜性，降低成本提高系統(tǒng)可靠性，同時(shí)通過對(duì)隔離的整流控制器器串聯(lián)或并聯(lián)實(shí)現(xiàn)不同輸出電壓情況下機(jī)組的滿功率輸出。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1 ;
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2 ;
[0020]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3 ；
[0021]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例4 ;
[0022]圖5 (a)、圖5(b)是兩種米用同步整流技術(shù)的全橋整流電路原理不意圖；
[0023]圖6是采用同步整流技術(shù)的非隔離式降壓開關(guān)電源電路原理示意圖。
[0024]圖中:1，永磁發(fā)電機(jī)；2，整流控制器；lla、llb，永磁發(fā)電機(jī)組兩套獨(dú)立三相繞組；20-25、20a-25a、20b-25b，功率二極管;26、26a、26b、26c、26d，續(xù)流二極管；27、27a、27b、27c、27d，功率開關(guān)器件;28、28a、28b、28c、28d，電感；29、29a、29b，電容；21’_27’，金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步說明:
[0026]實(shí)施例1
[0027]如圖1所示，直流發(fā)電機(jī)組包括永磁發(fā)電機(jī)I和整流控制器2，永磁發(fā)電機(jī)I具有兩套三相繞組，整流控制器2具有兩路可隔離的全橋整流穩(wěn)壓電路，全橋整流穩(wěn)壓電路包括全橋整流電路和兩相非隔離式降壓開關(guān)電源電路；第一套三相繞組Ila發(fā)出三相交流電經(jīng)過功率二極管20a_25a組成的全橋整流電路轉(zhuǎn)換成直流電輸出。該直流電輸出一路經(jīng)過由續(xù)流二極管26a、功率開關(guān)器件27a、電感28a、電容29a組成的一相非隔尚式降壓開關(guān)電源電路(BUCK降壓電路);另一路經(jīng)過由續(xù)流二極管26b、功率開關(guān)器件27b、電感28b、電容29a組成另一相非隔離式降壓開關(guān)電源電路(BUCK降壓電路)。兩相降壓電路交錯(cuò)并聯(lián)，可通過控制單元(圖中未示出)控制兩相降壓電路的移相交錯(cuò)并聯(lián)，該控制單元還檢測(cè)輸出電壓或電流反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)功率開關(guān)器件27a、27b的PffM脈寬，實(shí)現(xiàn)一路穩(wěn)定的直流輸出。
[0028]同理，永磁發(fā)電機(jī)I的第二套三相繞組Ilb發(fā)出三相交流電經(jīng)過功率二極管組成20b-25b的全橋整流電路轉(zhuǎn)換成直流電輸出。該直流電輸出一路經(jīng)過由續(xù)流二極管26c、功率開關(guān)器件27c、