一種新型液壓定頻車載變頻交流自發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種新型液壓定頻車載變頻交流自發(fā)電系統(tǒng)，包括液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓泵控制器、中頻永磁交流發(fā)電機(jī)、逆變器和發(fā)動機(jī)調(diào)速器。相對傳統(tǒng)方案，本實用新型可有效實現(xiàn)車載駐車和行車自發(fā)電，并顯著提高輸出電能質(zhì)量，提高系統(tǒng)可靠性及通用性；當(dāng)用電設(shè)備用電量加大時，可通過多機(jī)并聯(lián)增大輸出功率。由于液壓傳動系統(tǒng)安裝靈活，不需對底盤進(jìn)行改裝，這也大大降低了其系統(tǒng)成本及安裝難度，可滿足軍用及民用的各種應(yīng)用需求。由于系統(tǒng)變頻發(fā)電中可有效降低發(fā)動機(jī)的燃油消耗并同時提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率、降低排放污染和維護(hù)費用，滿足綠色環(huán)保的要求，因此本方案具備較高的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益，及重要的戰(zhàn)略意義。
【專利說明】一種新型液壓定頻車載變頻交流自發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種發(fā)電裝置，具體涉及一種車載發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著在野外移動作業(yè)的用電設(shè)備對電力的需求越來越大，利用車輛發(fā)動機(jī)提供動力，并帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動供電的車載移動自發(fā)電系統(tǒng)在供電領(lǐng)域的獨特作用日益受到重視，它在工程搶險、石油探測以及軍事裝備等領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。
[0003]現(xiàn)有車載自發(fā)電系統(tǒng)通常采用機(jī)械傳動的自發(fā)電技術(shù)，使用取力器或傳動軸帶動傳統(tǒng)勵磁發(fā)電機(jī)發(fā)電。但這種方案需要對車體進(jìn)行底盤改裝，成本較高，改裝難度大。而且這種機(jī)械傳動方式只能在車輛駐車時發(fā)電，車輛行駛時無法發(fā)電。
[0004]因此為解決行車發(fā)電的難題，近來出現(xiàn)了利用液壓傳動實現(xiàn)自發(fā)電的技術(shù)。通過發(fā)動機(jī)或取力器驅(qū)動液壓傳動裝置，液壓調(diào)速控制系統(tǒng)控制液壓泵和液壓馬達(dá)，使其轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。而后液壓馬達(dá)帶動工頻勵磁交流發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，并輸出供用電設(shè)備使用。
[0005]然而當(dāng)車輛行駛時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化劇烈，一般在600rpnT2400rpm。液壓調(diào)速控制系統(tǒng)常常只能穩(wěn)定液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)，如2500±200rpm。這將使得勵磁發(fā)電機(jī)輸出電壓和頻率發(fā)生波動，引起供電質(zhì)量嚴(yán)重下降。如果采用非常精確的液壓調(diào)速控制系統(tǒng)，系統(tǒng)成本將大大上升，其體積重量也將大幅增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于此，本實用新型目的在于提供一種成本低、輸出電能質(zhì)量高、發(fā)電效率高的液壓定頻車載變頻交流自發(fā)電設(shè)備。
[0007]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供的技術(shù)方案是，提供一種新型液壓定頻車載變頻交流自發(fā)電系統(tǒng)，包括:
[0008]液壓泵:進(jìn)油管通過管道連接汽車發(fā)動機(jī)油箱，出油管通過管道連接液壓馬達(dá)，同時，該液壓泵還與液壓泵控制器信號連接；
[0009]液壓馬達(dá):通過管道與液壓泵連接，同時，液壓馬達(dá)還與液壓泵控制器信號連接；
[0010]液壓泵控制器:
[0011]中頻永磁交流發(fā)電機(jī):與液壓馬達(dá)連接；
[0012]逆變器:其輸入端連接中頻永磁發(fā)電機(jī)電壓輸出端，其輸出端與最終用電負(fù)載連接，此外逆變器還輸出負(fù)載電流大小信號給調(diào)速器；
[0013]發(fā)動機(jī)調(diào)速器:與逆變器輸出的負(fù)載電流大小信號連接、與液壓泵控制器信號連接、與汽車發(fā)動機(jī)油門控制信號連接。
[0014]逆變器向發(fā)動機(jī)調(diào)速器反饋負(fù)載狀態(tài)信號，發(fā)動機(jī)調(diào)速器向發(fā)動機(jī)油門控制器輸出電信號，控制汽車發(fā)動機(jī)油門大小，以調(diào)整發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。調(diào)速器同時像液壓泵控制器輸出電信號，以調(diào)整液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:在維持原有液壓系統(tǒng)基本不變的狀態(tài)下，采用中頻永磁交流發(fā)電機(jī)替換原有的交流勵磁發(fā)電機(jī)；同時增加逆變器電路，使輸出電能質(zhì)量極大提高，滿足國家軍標(biāo)I1、III級電源標(biāo)準(zhǔn)，及各種用電設(shè)備的需求。此外在駐車發(fā)電的狀態(tài)下，系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)載大小變化發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，發(fā)動機(jī)變頻工作，因而發(fā)電過程高效、節(jié)能。
[0016]相對傳統(tǒng)方案，本實用新型可有效實現(xiàn)車載駐車和行車自發(fā)電，并顯著提高輸出電能質(zhì)量，提高系統(tǒng)可靠性及通用性；當(dāng)用電設(shè)備用電量加大時，可通過多機(jī)并聯(lián)增大輸出功率。由于液壓傳動系統(tǒng)安裝靈活，不需對底盤進(jìn)行改裝，這也大大降低了其系統(tǒng)成本及安裝難度，可滿足軍用及民用的各種應(yīng)用需求。由于系統(tǒng)變頻發(fā)電中可有效降低發(fā)動機(jī)的燃油消耗并同時提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率、降低排放污染和維護(hù)費用，滿足綠色環(huán)保的要求，因此本方案具備較高的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益，及重要的戰(zhàn)略意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型一較佳實施例的新型液壓定頻車載變頻交流自發(fā)電系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實用新型一較佳實施例的新型液壓定頻車載變頻交流自發(fā)電系統(tǒng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)電輸出功率的對應(yīng)關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖與一個具體實施例進(jìn)行說明。
[0020]參見圖1。本實施例所描述的新型液壓定頻車載變頻交流自發(fā)電系統(tǒng)由液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓泵控制器、中頻永磁交流發(fā)電機(jī)、逆變器、發(fā)動機(jī)調(diào)速器組成。本實施例所用發(fā)動機(jī)調(diào)速器為上海允一公司電控的ESC9800型轉(zhuǎn)速控制器，所用中頻永磁發(fā)電機(jī)為乾威科技F25型12KW交流發(fā)電機(jī)，所用逆變器為乾威科技IW15K380型15KW三相逆變器。逆變器前端設(shè)有三相整流橋電路，永磁發(fā)電機(jī)輸出的是交流電壓，此交流電壓經(jīng)三相整流橋會整流為直流電壓(即AC0DC的交直變換)，此直流電壓再通過逆變電路直交逆變?yōu)榻涣麟妷?即DC0AC的直交變換)，此為通用的(AC0DC0AC)交直交變換逆變器。逆變器輸出電壓直接供給負(fù)載使用，并和其它檢測、保護(hù)電路等構(gòu)成交流供電系統(tǒng)。由于逆變器自身可以檢測輸出電流的大小，在本專利中將此反映輸出電流大小的檢測信號(即負(fù)載大小信號)輸入至調(diào)速器，調(diào)速器可根據(jù)負(fù)載的大小控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0021]當(dāng)車輛處于駐車或勻速行駛狀態(tài)時，由汽車發(fā)動機(jī)飛輪殼或風(fēng)扇皮帶輪，或者使用專用取力器驅(qū)動液壓泵；液壓泵帶動高速液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動在設(shè)定轉(zhuǎn)速，再由液壓馬達(dá)驅(qū)動中頻永磁發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。由于中頻永磁發(fā)電機(jī)的輸出電壓為400Hz左右的中頻電壓，此交流電壓對很多用電設(shè)備而言無法直接使用。逆變器通過交-直-交變換，將此中頻交流電壓變換為50Hz/220V的工頻交流電壓供用電設(shè)備使用。
[0022]當(dāng)車輛處于行駛狀態(tài)且車速變化劇烈時，液壓泵控制器將通過控制液壓泵的壓力使液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速盡可能穩(wěn)定在設(shè)定轉(zhuǎn)速附近。但由于控制誤差的存在，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速將出現(xiàn)一定程度的偏差，此時發(fā)電機(jī)的輸出電壓頻率也將出現(xiàn)較大變化。但由于逆變器首先將輸入的交流電壓整流為直流，然后再逆變?yōu)楣ゎl交流電壓，即其可輸入近乎任意頻率的交流電壓。故發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化，及其所引起的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速及發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率變化，不會引起逆變器輸出電壓的任何變化。最終，自發(fā)電系統(tǒng)將始終輸出穩(wěn)定的工頻電壓。由于逆變器工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，在負(fù)載突變時其輸出電壓的瞬態(tài)響應(yīng)較快，輸出電壓的失真度較低。因此相比傳統(tǒng)勵磁發(fā)電機(jī)而言，逆變器的輸出電能質(zhì)量有很大提高。另外，由于逆變器并聯(lián)技術(shù)成熟、可靠，在需要更大功率輸出時，可將多臺車輛的逆變器并聯(lián)，構(gòu)建小型電網(wǎng)輸出。
[0023]在本實用新型中采用了中頻永磁交流發(fā)電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的勵磁交流發(fā)電機(jī)。由于中頻永磁發(fā)電機(jī)在發(fā)電過程中利用永磁材料代替原有的勵磁線圈，也即不需額外的勵磁電流和勵磁功率，故發(fā)電效率較傳統(tǒng)勵磁發(fā)電機(jī)提高5°/Tio%。此外中頻永磁發(fā)電機(jī)的發(fā)電頻率通常在400Hz左右，比傳統(tǒng)工頻交流勵磁電機(jī)的50Hz增大較多，由于發(fā)電機(jī)工作在較高的頻率，其切割磁力線的磁通變化率較高，即其發(fā)電時的功率密度較大。因此其在輸出相同功率的電能時，體積、重量較傳統(tǒng)勵磁電機(jī)降低50%以上。這也降低了發(fā)電機(jī)的成本，提高了發(fā)電效率。
[0024]當(dāng)車輛駐車發(fā)電時，發(fā)動機(jī)調(diào)速器啟動工作。其具體工作原理為:當(dāng)逆變器檢測到負(fù)載滿載，即負(fù)載電流為額定值，向發(fā)動機(jī)調(diào)速器反饋負(fù)載狀態(tài)信息，發(fā)動機(jī)調(diào)速器控制發(fā)動機(jī)保持在額定高轉(zhuǎn)速下工作。當(dāng)負(fù)載下降，即逆變器檢測到負(fù)載電流下降時，逆變器向調(diào)速器反饋負(fù)載狀態(tài)信息，調(diào)速器控制發(fā)動機(jī)油門，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降。調(diào)速器同時輸出速度信號給液壓泵控制器，相應(yīng)降低液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
[0025]如圖2所示，當(dāng)變頻發(fā)電時，負(fù)載大小與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的對應(yīng)關(guān)系。由圖中可見,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速隨發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率變化而變化，且呈線性變化關(guān)系。即當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)無輸出功率時，發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速處于最低值，如600rpm。此時發(fā)動機(jī)怠速運行，所需油耗最低。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)輸出功率 最大時，發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速處于最高值，如2400rpm。此時發(fā)動機(jī)高速運行，所需油耗最多。
[0026]因此發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)都工作在變頻狀態(tài)，即重載時高速轉(zhuǎn)動，輕載時低速運行。由于在輕載狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低后，發(fā)動機(jī)的燃油效率和發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率都可以大大提升，故可大大提高系統(tǒng)效率，提高系統(tǒng)燃油消耗率，降低系統(tǒng)油耗約209^70%，并降低系統(tǒng)排放，達(dá)到綠色環(huán)保節(jié)能的目的。
[0027]綜上所述，本實用新型的新型液壓傳動交流自發(fā)電系統(tǒng)，有效解決了傳統(tǒng)方案質(zhì)量不高、系統(tǒng)油耗難以降低的固有難題，可在車輛行駛及駐車狀態(tài)下自發(fā)電輸出極高電能質(zhì)量的交流電壓。且本方案具有效率高，結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)成本低，輸出電能質(zhì)量高、可并聯(lián)輸出更大功率等優(yōu)點。當(dāng)駐車發(fā)電時，系統(tǒng)進(jìn)入變頻發(fā)電狀態(tài)，可降低系統(tǒng)油耗和廢氣排放，綠色環(huán)保，具有巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
[0028]以上僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應(yīng)視為對本實用新型的限制，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型液壓定頻車載變頻交流自發(fā)電系統(tǒng)，包括: 液壓泵:進(jìn)油管通過管道連接汽車發(fā)動機(jī)油箱，出油管通過管道連接液壓馬達(dá)，同時，該液壓泵還與液壓泵控制器信號連接； 液壓馬達(dá):通過管道與液壓泵連接，同時，液壓馬達(dá)還與液壓泵控制器信號連接； 液壓泵控制器； 其特征在于，還包括以下裝置: 中頻永磁交流發(fā)電機(jī):與液壓馬達(dá)連接； 逆變器:其輸入端連接中頻永磁發(fā)電機(jī)電壓輸出端，其輸出端與最終用電負(fù)載連接，此外逆變器還輸出負(fù)載電流大小信號給調(diào)速器； 發(fā)動機(jī)調(diào)速器:與逆變器輸出的負(fù)載電流大小信號連接、與液壓泵控制器信號連接、與汽車發(fā)動機(jī)油門控制信號連接。
【文檔編號】B60L11/00GK203580673SQ201320728980
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】沈忠亭 申請人:成都乾威科技有限公司