一種車載變速取力發(fā)電系統(tǒng)設計

謝艷寶　路爾旺

【摘 要】一種車載變速取力發(fā)電系統(tǒng)設計實現了軸帶取力系統(tǒng)的小型化和輕量化，解決了中小型車載武器裝備取力系統(tǒng)的難題，本文介紹了一種車載變速取力發(fā)電系統(tǒng)設計。

【關鍵詞】車載；變速；取力發(fā)電系統(tǒng)

中圖分類號： TM61；TM343 文獻標識碼： A 文章編號：2095-2457（2018）08-0261-001

Design of Power Take-off Generation System Vehicle–mounted with Variable Speed

XIE Yan-bao LU Er-wang

（Tellhow Sci-tech Co.，Ltd，Nanchang 330096，China）

【Abstract】Design of power take-off generation system vehicle–mounted with variable speed realized shaft power take-off system miniaturization with light weight. It resolves the problems of small and medium weaponry power take-off system. This article introduces the design of power take-off generation system vehicle –mounted with variable speed.

【Key words】Vehicle-mounted； Variable speed； Power take-off generation system

傳統(tǒng)的車載供電系統(tǒng)多采用柴油發(fā)電機組，但柴油發(fā)電機組存在尾氣排放、噪聲等環(huán)境污染，同時對電磁環(huán)境、高低溫環(huán)境、濕熱環(huán)境的適應性差、成本高、售后維護復雜，經過分析，市場對此類產品的需求為：低成本、小型化、適合復雜電磁及氣候環(huán)境、后期維護方便、對維護人員技術要求較低。

1 電站總體結構概述

軸帶取力發(fā)電系統(tǒng)通過汽車底盤分動箱驅動傳動軸，由軸帶發(fā)電機旋轉。取力發(fā)電系統(tǒng)主要為系統(tǒng)提供380V、50Hz的三相交流電，其中行車狀態(tài)時輸出功率10kW、駐車狀態(tài)時輸出功率20kW。

2 設計特點

2.1 行車過程中，轉速變化時輸出電壓的穩(wěn)定性設計

軸帶取力發(fā)電系統(tǒng)由汽車發(fā)動機通過分動箱取力口驅動傳動軸，帶動軸帶發(fā)電機旋轉。軸帶取力發(fā)電系統(tǒng)分為兩種工作狀態(tài)，一種為駐車狀態(tài)，一種為行駛狀態(tài)。由于該系統(tǒng)的動力為汽車發(fā)電機，而汽車發(fā)動機在行駛過程中，轉速是時刻變化的，導致取力系統(tǒng)的轉速也是時刻變化的，所以取力的輸出電壓無法穩(wěn)定。如何實現行車狀態(tài)下輸出電壓穩(wěn)定，是該項目的一個難點。

當軸帶取力發(fā)電系統(tǒng)處于駐車狀態(tài)時，軸帶取力發(fā)電系統(tǒng)的轉速是固定的，發(fā)電機的電壓是恒定輸出，此時，發(fā)電機的電壓變化在±20%UN以內，通過AC-AC逆變單元轉化為穩(wěn)定輸出電壓。

當軸帶取力發(fā)電系統(tǒng)處于行駛狀態(tài)時，軸帶取力發(fā)電系統(tǒng)的轉速是變化的，發(fā)電機輸出電壓隨之變化，通過設計，使發(fā)電機轉速在750r/min～2700r/min范圍內電壓為100V～600V，之后再通過AC-DC-AC逆變單元輸出穩(wěn)定的電壓。

2.2 高效風路散熱和屏蔽技術設計

溫升對發(fā)電機的壽命有重大影響，為了控制發(fā)電機繞組溫升，提高發(fā)電機的散熱能力，軸帶取力發(fā)電系統(tǒng)采用永磁體低損耗高效率的磁路設計，同時采用大風量的前傾角風扇。為解決發(fā)電機電磁屏蔽的問題，發(fā)電機采用上進風和排風的結構，并且在風口處安裝了屏蔽波導網進行防電磁屏蔽。在發(fā)電機的進風罩、出風罩端口處粘貼波導管，屏蔽發(fā)電機電磁場對外界的電磁干擾，該技術通過在發(fā)電機未屏蔽處增加濾波裝置來實現寬頻帶的電磁場高屏蔽效能。

2.3 串聯型逆變模塊控制設計

（1）三相逆變器對不平衡負載的適應性。采用三相四橋臂結構的逆變器，采用各相獨立的三次諧波注入控制方式予以解決，并可以提高系統(tǒng)的可靠性，在原理樣機系統(tǒng)中取得很好的試驗效果。

（2）低頻/低壓交流輸入條件下三重升壓變換器的升穩(wěn)壓控制。受體積和重量的限制，在控制箱內難以安裝更大容量的濾波電容器，因而在低頻/低壓且重載的情況下，二極管整流輸出顯著波動，并使的逆變器前端直流電壓6倍頻紋波含量顯著增加，勢必引起逆變輸出交流電壓的諧波含量增加，甚至可能導致整個系統(tǒng)失穩(wěn)。通過設計專門的控制策略予以解決，在原理樣機系統(tǒng)中取得很好的控制效果。

（3）三重升壓變換器三個升壓支路的電流均衡控制。受各支路占空比微小差異及電路參數不一致的影響，可導致各支路電流顯著不平衡，嚴重時可能僅由一個電感支路承受絕大部分負載電流，而致使其飽和短路損壞系統(tǒng)。通過設計專門的均流控制器予以解決，可以取得很好的控制效果。

3 結論

車載變速取力發(fā)電系統(tǒng)擔負著設備系統(tǒng)的供電任務，自動化程度高、體積小、功率密度高，復雜電磁及氣候環(huán)境適應能力強等特點，技術性能優(yōu)異，符合模塊化、小型化、系列化發(fā)展方向。該項目考慮了電磁環(huán)境、高低溫環(huán)境、濕熱環(huán)境下的工作可靠性，人機工程設計，能適應于各種特殊要求的軍用環(huán)境條件，具有起點高、技術功能齊全、人機環(huán)境合理等特點，具有廣闊的市場前景，產品具有長期的市場壽命。

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