CN113492780A - 一种行车自发电系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及行车发电技术领域，并提供一种行车自发电系统及控制方法，所述行车自发电系统包括三相发电机、监控装置和至少两个电源变换装置，三相发电机包括至少两个三相绕组，各电源变换装置的输入端分别与各三相绕组的输出端电连接并形成各条回路，各电源变换装置的输出端分别与负载电连接，监控装置与三相绕组电连接，并适用于采集所述三相绕组的运行状态数据，监控装置与电源变换装置电连接，用于根据运行状态数据控制各所述三相绕组所在回路对应的所述电源变换装置运行或关断；本发明通过关断三相发电机中异常三相绕组所在回路对应的电源变换装置，并启动运行正常三相绕组所在回路对应的电源变换装置，从而可以保证行车自发电系统的可靠性。

Description

一种行车自发电系统及控制方法

技术领域

本发明涉及行车发电技术领域，具体而言，涉及一种行车自发电系统及控制方法。

背景技术

随着技术的不断进步，一些民用大型车辆比如抢险救灾车、临时通讯辅助车、直播车、房车等一些装载较多电气设备的车型，也开始装载行车自发电系统。传统的行车自发电系统主要包括三相交流发电机和电力电子变换器，电力电子变换器的输出端与负载电连接，以给负载进行供电，但是一旦行车自发电系统中发电机和电力电子变换器中至少一个出现故障，都会使整个系统无法运行，从而导致行车自发电系统的发电可靠性较差。

发明内容

本发明解决的问题是如何提高行车自发电系统的供电可靠性。

为解决上述问题，本发明提供一种行车自发电系统，包括：

三相发电机，所述三相发电机包括至少两个三相绕组，不同所述三相绕组之间设置标定相位差；

至少两个电源变换装置，各所述电源变换装置的输入端分别与各所述三相绕组的输出端电连接并形成回路，各所述电源变换装置的输出端分别与负载电连接；

监控装置，所述监控装置与所述三相绕组电连接，以采集所述三相绕组的运行状态数据，所述监控装置与所述电源变换装置电连接，以根据所述运行状态数据控制各所述三相绕组所在回路对应的所述电源变换装置的通断。

可选地，所述电源变换装置包括依次电连接的整流结构、第一直流变换结构和逆变结构，所述整流结构与所述三相绕组电连接，用于将所述三相绕组输出的三相交流电转换为高压直流电并输送至所述第一直流变换结构，所述逆变结构与所述负载电连接。

可选地，还包括低压存储结构，所述电源变换装置还包括第二直流变换结构，所述第二变换结构的输入端与所述整流结构的输出端电连接，所述第二变换结构的输出端与所述低压存储结构电连接。

可选地，一个所述电源变换装置中的所述第二直流变换结构的输出和所述低压存储结构短接后与另一个所述电源变换装置中的所述第一直流变换结构和所述逆变结构电连接，用于给另一个所述电源变换装置中的所述第一直流变换结构和所述逆变结构提供低压电源。

可选地，所述监控装置的数量与所述三相绕组的数量相匹配，所述监控装置包括检测组件和控制组件，所述检测组件与所述三相绕组电连接，以采集所述三相绕组的所述运行状态数据，所述检测组件与所述控制组件电连接，所述控制组件与所述第一直流变换结构和所述逆变结构电连接，以控制所述三相绕组所对应的所述第一直流变换结构和所述逆变结构通断。

可选地，所述检测组件包括分别与所述控制组件电连接的相电压检测结构和线电流检测结构，所述相电压检测结构和所述线电流检测结构分别用于采集所述三相绕组作为所述运行状态数据的相电压数据和线电流数据。

可选地，所述检测组件还包括与所述控制组件电连接的温度检测结构，所述温度检测结构用于采集所述三相绕组的温度数据。

与现有技术相比，本发明通过三相发电机的至少两个具有相位差的三相绕组分别通过至少两个电源变换装置分别给负载供电，从而实现采用多条回路给负载供电作业，在进行行车自发电作业时，通过监控装置同时采集各回路中三相绕组的运行状态数据，并根据运行状态数据判定至少两个三相绕组是否运行正常，若三相绕组运行异常，则控制异常的三相绕组所在回路对应的电源变换装置关断，若其他三相绕组中任一个运行正常，则控制三相绕组所在回路对应的电源变换装置正常运行，从而使异常的三相绕组不会影响其他回路的正常运行，进而确保行车自发电系统的可靠性。

本发明还提供一种行车自发电系统的控制方法，基于如上述所述的行车自发电系统，包括如下步骤：

获取三相发电机中的至少两个三相绕组的运行状态数据；

将各组所述运行状态数据与监控装置中的预设数值范围进行比对，根据比对结果判定所述三相绕组是否出现故障，以控制各所述三相绕组所在回路对应的所述电源变换装置的通关断；所述行车自发电系统的控制方法的有益效果同所述行车自发电系统的有益效果，在此不再赘述。

可选地，所述获取三相发电机中的至少两个三相绕组的运行状态数据包括：

通过所述监控装置同时采集至少两个所述三相绕组作为运行状态数据的相电压数据和线电流数据；

所述将各组所述运行状态数据与监控装置中的预设数值范围进行比对包括：

所述监控装置根据至少两个所述三相绕组中每组所述运行状态数据中所述相电压数据和所述线电流数据计算出电压电流相位差数据；

再将所述电压电流相位差数据与第一数值范围进行比对，其中，在所述监控装置内预先设置所述三相发电机在正常工作状态时，根据每个所述三相绕组的电压电流相位差的最高值和最低值确定所述第一数值范围。

可选地，所述根据比对结果判定所述三相绕组是否出现故障，以控制各所述三相绕组所在回路对应的所述电源变换装置的通断包括：

若标定的所述三相绕组的所述电压电流相位差未处于所述第一数值范围内，则判定标定的所述三相绕组已出现故障，控制标定的所述三相绕组所在回路对应的一个所述电源变换装置中第一直流变换结构和逆变结构关断；

若其他的所述三相绕组的所述电压电流相位差处于所述第一数值范围内，则判定所述三相绕组未出现故障，控制其他的所述三相绕组所在回路对应的另一个所述电源变换装置中第一直流变换结构和逆变结构正常运行。

可选地，所述获取三相发电机中的至少两个三相绕组的运行状态数据还包括：

通过所述监控装置采集至少两个所述三相绕组的作为所述运行状态数据的温度数据；

所述将各所述运行状态数据与监控装置中的预设数值范围进行比对包括：

所述监控装置采集至少两个所述三相绕组的每组所述运行状态数据中的所述温度数据；

再将所述温度数据与第二数值范围进行比对，其中，在所述监控装置内预先设置所述三相发电机在正常工作状态时，根据每个所述三相绕组的最高值和最低值之间的数值确定所述第二数值范围。

可选地，所述根据比对结果判定所述三相绕组是否出现故障，以控制各所述三相绕组所在回路对应的所述电源变换装置的通断还包括：

若标定的所述三相绕组的所述温度数据未处于所述第二数值范围内，则判定标定的所述三相绕组已出现故障，控制所述三相绕组所在回路对应的一个所述电源变换装置中第一直流变换结构和逆变结构关断；

若其他的所述三相绕组的所述温度数据处于所述第二数值范围内，则判定所述三相绕组未出现故障，控制其他的所述三相绕组所在回路对应的另一个所述电源变换装置中第一直流变换结构和逆变结构正常运行。

附图说明

图1为本发明实施例中行车自发电系统的整体原理框图；

图2为本发明实施例中行车自发电系统的局部结构示意图；

图3为本发明实施例中行车自发电系统的电路原理结构示意图；

图4为本发明实施例中行车自发电系统的控制方法的流程示意图；

图5为本发明实施例中行车自发电系统的控制方法的逻辑框图。

附图标记说明：

1-三相发电机；11-三相绕组；2-电源变换装置；21-整流结构；22-第一直流变换结构；23-逆变结构；24-第二直流变换结构；3-监控装置；31-检测组件；311-相电压检测结构；312-线电流检测结构；313-温度检测结构；32-控制组件；4-低压存储结构；5-负载。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。

为解决上述技术问题，结合图1所示，本发明实施例提供一种行车自发电系统，包括：

三相发电机1，所述三相发电机1包括至少两个三相绕组11，不同所述三相绕组11之间设置标定相位差；

至少两个电源变换装置2，各所述电源变换装置2的输入端分别与各所述三相绕组11的输出端电连接并形成回路，各所述电源变换装置2的输出端分别与负载5电连接；

监控装置3，所述监控装置3与所述三相绕组11电连接，以采集所述三相绕组11的运行状态数据，所述监控装置3与所述电源变换装置2电连接，以根据所述运行状态数据控制各所述三相绕组11所在回路对应的所述电源变换装置2的通断。

需要说明的是，行车自发电系统是一种将车辆发动机与发电系统相结合的供电模式，其中，行车自发电系统中三相发电机利用车辆发动机作为动力输出电压和频率且随着发动机转速变化而变化，故行车自发电系统应用于带有发动机的车辆上。电源变换装置2的数量与三相绕组11的数量相匹配。三相发电机1为三相交流发电机，当三相绕组11的数量为两个时，此时两个三相绕组之间设置的标定相位差可为30度、45度或60度，电源变换装置2的数量也为两个，此时三相发电机1为双定子三相交流发电机，每个定子上均设有定子绕组，三相绕组11为定子绕组。若三相绕组11的数量为三个，则电源变换装置2的数量也为三个，在此不再赘述。各电源变换装置2分别与各三相绕组11电连接，用于将每个三相绕组11输出的三相交流电转换为可为负载5正常工作所需要的电能。监控装置3用于实时采集三相绕组11的运行状态数据，并根据各组运行状态数据控制各电源变换装置2的通断。监控装置3的数量可以为一个，即通过一个监控装置3可以同时采集三相发电机1中至少两个三相绕组11的运行状态数据，并同时控制至少两个电源变换装置2的通断，从而可以减少监控装置3的数量，以降低监控装置3的成本。监控装置3的数量还可以为至少两个，即监控装置3与三相绕组11和电源变换装置2的数量相匹配，即通过各监控装置3可以同时分别采集三相发电机1中各三相绕组11的运行状态数据，并根据各三相绕组11的运行状态数据的正常或异常，以分别控制各电源变换装置2的导通或关断，从而保证对各三相绕组11的运行状态数据的采集和电源变换装置2控制的独立性，使其不会相互干扰，进而保证监控装置3对三相发电机1的三相绕组11运行状态数据的采集和电源变换装置2控制的准确度。

本发明通过三相发电机1的至少两个三相绕组11分别通过至少两个电源变换装置2分别给负载5供电，从而实现采用多条回路给负载5供电作业，在进行行车自发电作业时，通过监控装置3同时采集各回路中三相绕组11的运行状态数据，并根据运行状态数据判定至少两个三相绕组11是否运行正常，若三相绕组11运行异常，则控制异常的三相绕组11所在回路对应的电源变换装置2关断，若其他三相绕组11中任一个运行正常，则控制三相绕组11所在回路对应的电源变换装置2正常运行，从而使异常的三相绕组11不会影响其他回路的正常运行，进而确保行车自发电系统的可靠性。

在本发明的一个实施例中，结合图3所示，所述电源变换装置2包括依次电连接的整流结构21、第一直流变换结构22和逆变结构23，所述整流结构21与所述三相绕组11电连接，用于将所述三相绕组11输出的三相交流电转换为高压直流电并输送至所述第一直流变换结构22，所述逆变结构23与所述负载5电连接。

需要说明的是，整流结构21采用市场上常用的整流器，其为用于将交流电转换为直流电的装置；整流结构21的输入端电压与三相绕组11的输出端电压相匹配，通过整流结构21的输入端与三相绕组11的输出端电连接，从而便于将三相绕组11输出的三相交流电转换为高压直流电。第一直流变换结构22可采用DC/DC直流变换器，通过第一直流变换结构22的输出端与逆变结构23的输入端电连接，从而便于将高压直流电转换为便于逆变器接收的低压直流电。逆变结构23可采用用于将直流电转换为交流电的逆变器，通过第一直流变换结构22的输出端与逆变结构23电连接，从而便于将第一直流变换结构22输出的低压直流电转换为低压交流电，进而为负载5提供了工作电源；其中，所述负载5为低压交流负载。

在本发明的一个实施例中，结合图3所示，行车自发电系统还包括低压存储结构4，所述电源变换装置2还包括第二直流变换结构24，所述第二变换结构的输入端与所述整流结构21的输出端电连接，所述第二变换结构的输出端与所述低压存储结构4电连接。

需要说明的是，所述低压存储结构4为蓄电池，第二直流变换结构24可采用DC/DC直流变换器；第二变换结构的输入端电压与整流结构21的输出端电压相匹配，第二变换结构的输出端电压与低压存储结构4的存储电压相匹配，通过第二变换结构的输入端与所述整流结构21的输出端电连接，第二变换结构的输出端与低压存储结构4电连接，从而便于将整流结构21输出的高压直流电转换为低压直流电并存储于低压存储结构4内。

在本发明的一个实施例中，结合图3所示，一个所述电源变换装置2中的所述第二直流变换结构24的输出端和所述低压存储结构4短接后与另一个所述电源变换装置2中的第一直流变换结构22和逆变结构23电连接，用于给另一个所述电源变换装置2中的所述第一直流变换结构22和所述逆变结构23提供低压电源。

需要说明的是，图3中电源变换装置2的数量为两个，将图3中位于上面的电源变换装置2定义为第一电源变换装置，将图3中位于下面的电源变换装置2定义为第二电源变换装置；在图3中，第一电源变换装置中第二直流变换结构24的输出端与低压存储结构4电连接，便于将低压直流电能存储至低压存储结构4内；在第一电源变换装置处于正常工作状态而第二电源变换装置处于备用待机状态时，通过第一电源变换装置中的第二直流变换结构24和低压存储结构4短接后再与第二电源变换装置中的第一直流变换结构22和逆变结构23电连接，从而不仅通过处于工作状态的第一电源变换装置中第二直流变换结构24或通过低压存储结构4同时分别给处于备用待机状态下的第二电源变换装置中第一直流变换结构22和所述逆变结构23提供低压工作电源，即第二电源变换装置中第一直流变换结构22和所述逆变结构23具有第一电源变换装置中第二直流变换结构24和低压存储结构4这两个双电源，提高对第二电源变换装置2中第二直流变换结构24和低压存储结构4的电源供电可靠性，而且还使第一直流变换结构22和所述逆变结构23在备用待机状态下一直带电，减少第一电源变换装置2和第二电源变换装置2分别在工作状态和备用状态的切换时间，进一步提高行车自发电系统为负载5的供电可靠性。

同时，在图3中，第二电源变换装置中第二直流变换结构24的输出端与低压存储结构4电连接，便于将低压直流电能存储至低压存储结构4内；在第二电源变换装置处于正常工作状态而第一电源变换装置处于备用待机状态时，通过第二电源变换装置中的第二直流变换结构24和低压存储结构4短接后再与第一电源变换装置中的第一直流变换结构22和逆变结构23电连接，从而不仅通过处于工作状态的第二电源变换装置中第二直流变换结构24或通过低压存储结构4同时分别给处于备用待机状态下的第一电源变换装置中第一直流变换结构22和所述逆变结构23提供低压工作电源，即第一电源变换装置中第一直流变换结构22和所述逆变结构23具有第二电源变换装置中第二直流变换结构24和低压存储结构4这两个双电源，提高对第一电源变换装置中第二直流变换结构24和低压存储结构4的电源可靠性，而且还使第一直流变换结构22和所述逆变结构23在备用待机状态下一直带电，减少第二电源变换装置和第一电源变换装置分别在工作状态和备用状态的切换时间，进一步提高行车自发电系统为负载5的供电可靠性。

在本发明的一个实施例中，结合图3所示，所述监控装置3的数量与所述三相绕组11的数量相匹配，所述监控装置3包括检测组件31和控制组件32，所述检测组件31与所述三相绕组11电连接，以采集所述三相绕组11的所述运行状态数据，所述检测组件31与所述控制组件32电连接，所述控制组件32与所述第一直流变换结构22和所述逆变结构23电连接，以控制所述三相绕组11所对应的所述第一直流变换结构22和所述逆变结构23的通断。

需要说明的是，通过监控装置3的数量与三相绕组11的数量相匹配，从而便于通过一个监控装置3检测一个三相绕组11的运行参数，以对各三相绕组11的运行状态数据的检测过程互不干扰，从而提高对各三相绕组11的运行状态数据的检测准确度；通过检测组件31与所述三相绕组11电连接，从而便于对三相绕组11的运行状态数据进行实时检测，通过检测组件31与控制组件32电连接，从而便于将对三相绕组11检测到的运行状态数据传输至控制组件32，由控制组件32将三相绕组11对运行状态数据与控制组件32内部预设数值范围进行比对，根据比对结果判断三相绕组11是否出现故障；通过控制组件32与所述第一直流变换结构22和所述逆变结构23电连接，若控制组件32判断某三相绕组11出现故障，则控制组件32控制出现故障的三相绕组11所在回路对应的所述第一直流变换结构22和所述逆变结构23同时关断，与此同时，控制组件32控制运行正常的三相绕组11所在回路对应的所述第一直流变换结构22和所述逆变结构23同时运行，从而使故障的三相绕组11不会影响运行正常的三相绕组11所在回路对应的电源变换装置2正常工作，以保证行车自发电系统的发电可靠性。在本实施例中，当控制组件32判断出某个三相绕组11出现故障时，由控制组件32控制为DC/DC直流变换器的第一直流变换结构22和为逆变器的逆变结构23关闭或在故障消除后启动是成熟的现有技术，在此不再赘述。

在本发明的一个实施例中，所述检测组件31包括分别与所述控制组件32电连接的相电压检测结构311和线电流检测结构312，所述相电压检测结构311和所述线电流检测结构312分别用于采集所述三相绕组11作为所述运行状态数据的相电压数据和线电流数据。

需要说明的是，结合图3所示，相电压检测结构311可采用相-相电压传感器，用于对三相绕组11中任意一相的最高值/峰值电压进行检测，如可对三相绕组11中的U相定子绕组两端的最高值/峰值电压进行采集以作为三相绕组11中U相绕组的相电压数据，用Um表示；线电流检测结构312可采用线电流传感器，用于对三相绕组11的任意一相的线电流进行检测，如可对三相绕组11中流经三相绕组11中U相定子绕组的最高值/峰值电流进行采集以作为U相的线电流数据，用Im表示；由于三相发电机1的三相绕组11为星型连接结构，结合图2所示，故三相绕组11任意一相的线电流等于对应的相电流，通过相电压检测结构311和线电流检测结构312分别将三相发电机1的各三相绕组11中某一相的相电压数据Um和线电流数据(相电流数据)Im传输至控制组件32，由控制组件32依据相电压数据和线电流数据(相电流数据)按照预先设定的如下计算公式，即u＝Umsin(ωt+φu)，i＝Im(ωt+φi)，φ＝φu-φi，其中，u为电压的瞬时值，i为电流的瞬时值，φ为电压电流相位差，相位差为两个同频率的正弦电量的相位之差，它也等于两个正弦量初相位之差，即用φ表示，ω为正弦电量在1秒时间内的电角度，ω＝2πf，f为周期，当周期为0.02s时，角频率ω为314rad/s，t为时间，ωt为在某个时间点的角频率，ωt+φ为相位，在t＝0时的相位称为初相位φ，通过φ＝φu-φi，从而可以获得三相发电机1中每个三相绕组11中某相的电压电流相位差数据，控制组件32通过计算出来的电压电流相位差数据与监控装置3中控制组件32的预设数值范围进行比对，以判断该三相绕组11是运行正常还是存在异常故障，相对单一采集三相绕组11的电压值或电流值相比而言，通过采集三相绕组11的相电压和线电流，并计算出三相绕组11中某相定子绕组的电压电流相位差数据作为三相绕组11是否运行异常的评判标准，可以更加准确的判断三相绕组11存在故障的定子绕组位置，从而也为后续维护提供了便利。

在本发明的一个实施例中，结合图3所示，所述检测组件31还包括与所述控制组件32电连接的温度检测结构313，所述温度检测结构313用于采集所述三相绕组11的温度数据。

需要说明的是，温度检测结构313可采用温度传感器或红外线测温仪，温度检测结构313的数量与三相绕组11的绕组数量相匹配，即三个温度检测结构313分别同时检测三相绕组11的三个定子绕组的温度数据；在相电压检测结构311和线电流检测结构312分别将三相绕组11的相电压数据和线电流数据采集并传输至控制组件32时，温度检测结构313也对三相发电机1中三相绕组11的绕组温度进行实时采集，并将温度数据传输至控制组件32，在控制组件32内部预先设置电压电流相位差阈值范围数据作为第一数值范围和对应的温度阈值范围数据作为第二数值范围，若三相绕组11的当前温度不在电压电流相位差对应的温度阈值范围内，则判断三相绕组11的温度异常，即通过同时采集三相绕组11的相电压数据、线电流数据和温度数据相结合，从而不仅判断某三相绕组11是否正常，而且还更加准确的判断出现故障的三相绕组11的具体定子绕组位置，为后续维护提供了便利。

在本发明的一个实施例中，行车自发电系统还包括转速检测结构，所述三相发电机1还包括转子轴，所述转速检测结构安装在所述转子轴上，用于采集所述转子轴的转速，所述转速检测结构与控制组件32电连接。

需要说明的是，转速检测结构可采用转速传感器，用于检测转子轴的转速，并将转速数据传输至控制组件32，在控制组件32内预设设置三相发电机1中转子的转速阈值范围作为第三数值范围，若采集到的转速数据不在转速阈值范围内，则判断整个三相发电机1出现故障。

本发明另一实施例提供一种行车自发电系统的控制方法，结合图4所示，基于如上述所述的行车自发电系统，包括如下步骤：

S1、获取三相发电机1中的至少两个三相绕组11的运行状态数据；

S2、将各组所述运行状态数据与监控装置3中的预设数值范围进行比对，根据比对结果判定所述三相绕组11是否出现故障，以控制各所述三相绕组11所在回路对应的所述电源变换装置2的通断。

需要说明的是，所述获取三相发电机1中的至少两个三相绕组11的运行状态数据包括：通过监控装置3中检测组件31同时分别采集至少两个三相绕组11的运行状态数据，并分别同时传输至监控装置3中的控制组件32内进行处理比对。且在监控装置3中控制组件32的内部预先设置三相绕组11的运行状态数据对应的数值范围，由控制组件32将三相绕组11运行状态数据与预设的数值范围进行比对，以判断三相绕组11是否运行正常或存在故障，从而由控制组件32控制存在故障的三相绕组11所在回路对应的电源变换装置2关断，并控制正常的三相绕组11所在回路的电源变换装置2启动运行；所述行车自发电系统的控制方法的有益效果同所述行车自发电系统的有益效果，在此不再赘述。

在本发明的一个实施例中，所述获取三相发电机1中的至少两个三相绕组11的运行状态数据包括：

通过所述监控装置3同时采集至少两个所述三相绕组11作为所述运行状态数据的相电压数据和线电流数据；

S2、所述将各组所述运行状态数据与监控装置3中的预设数值范围进行比对包括：

S21、所述监控装置3根据至少两个所述三相绕组11中每组所述运行状态数据中所述相电压数据和所述线电流数据，计算出电压电流相位差数据；

S22、再将所述电压电流相位差数据与第一数值范围进行比对，在所述监控装置3内预先设置所述三相发电机1在正常工作状态时，根据每个所述三相绕组11的电压电流相位差的最高值和最低值确定所述第一数值范围。

需要说明的是，由于监控装置3包括检测组件31和控制组件32，检测组件31包括相电压检测结构311和线电流检测结构312，且相电压检测结构311和线电流检测结构312分别与控制组件32电连接，从而由相电压检测结构311和线电流检测结构312同时分别采集三相绕组11的某相绕组如U相绕组的相电压峰值和流经如U相绕组的电流峰值分别作为相电压数据和线电流数据，并同时传输至控制组件32内。在控制组件32内设有数据库，即在三相发电机1正常运行时，通过检测组件31多次实时采集三相绕组11的相电压数据和线电流数据，并基于相电压数据和线电流数据通过上述电压电流相位差的计算公式(在此不再赘述)，计算出三相绕组11的如U相绕组的电压电流相位差的最大值和最小值，并将电压电流相位差的最大值和最小值之间的所有数值作为第一数值范围且存储在数据库中。其中，由于三相绕组11包括U相定子绕组、V相定子绕组和W相定子绕组，故在每个控制组件32的数据库中预先设置有三相绕组11中三组第一数值范围，分别为U相电压电流相位差数值范围，V相电压电流相位差数值范围和W相电压电流相位差数值范围，从而先有检测组件31采集三相绕组11中各相绕组的相电压数据和线电流数据，再将其传输至控制组件32内，由控制组件32计算出三相绕组11中某相绕组的电压电流相位差数据并与对应相的第一数值范围进行大小值比对，从而判断三相绕组11是否存在故障以及存在故障的具体绕组位置。

在本发明的一个实施例中，所述根据比对结果判定所述三相绕组11是否出现故障，以控制各所述三相绕组11所在回路对应的所述电源变换装置2的通断包括：

若标定的所述三相绕组11的所述电压电流相位差未处于所述第一数值范围内，则判定标定的所述三相绕组11已出现故障，控制标定的所述三相绕组11所在回路对应的一个所述电源变换装置2中第一直流变换结构22和逆变结构23关断；

若其他的所述三相绕组11的所述电压电流相位差处于所述第一数值范围内，则判定所述三相绕组11未出现故障，控制其他的所述三相绕组11所在回路对应的另一个所述电源变换装置2中第一直流变换结构22和逆变结构23正常运行。

需要说明的是，若所述三相绕组11的所述电压电流相位差未处于所述第一数值范围内，从而不仅可以判定出所述三相绕组11已出现故障，而且还可以判断出来存在故障的某相绕组，为后续维护提供了便利；若其他三相绕组11的所述电压电流相位差处于所述第一数值范围内，则判定所述三相绕组11未出现故障，即运行正常，则控制其他所述三相绕组11所在回路对应电源变换装置2中第一直流变换结构22和逆变结构23正常运行，从而便于给负载5进行供电。在判断三相绕组11出现故障后，通过控制组件32再控制所述三相绕组11所对应的一个所述电源变换装置2中第一直流变换结构22和逆变结构23关断，由另一个监控装置3中控制组件32控制所对应另一个电源变换装置2运行，使正常运行三相绕组11所在回路的电源变换装置2代替出现故障的三相绕组11所在回路的电源变换装置2，实现对负载5的双电源一用一备进行供电，提高对负载5的供电可靠性，而且通过立即关断三相绕组11所在回路对应的所述第一直流变换结构22和所述逆变结构23，以减少故障运行的三相绕组11的波及范围，防止故障进一步扩大。

在本实施例中，结合图5所示，在判定所述三相绕组11已出现故障之后，控制所述三相绕组11所在回路对应的所述第一直流变换结构22和所述逆变结构23关断之前，还包括步骤即发出报警信号，通过发出报警信号，从而对工作人员进行提示或警示，便于工作人员快速对出现故障的三相绕组11进行处理。

在本发明的一个实施例中，结合图5所示，所述获取三相发电机1中的至少两个三相绕组11的运行状态数据还包括：

通过所述监控装置3采集至少两个所述三相绕组11的作为所述运行状态数据的温度数据；

所述将各所述运行状态数据与监控装置3中的预设数值范围进行比对包括：

所述监控装置3采集至少两个所述三相绕组11中每组所述运行状态数据中的所述温度数据；

再将所述温度数据与所述第二数值范围进行比对，其中，在所述监控装置3内预先设置所述三相发电机1在正常工作状态时，根据每个所述三相绕组11的最高值和最低值之间的数值确定所述第二数值范围。

需要说明的是，在对三相发电机1的三相绕组11中某相的电压和电流进行采集的同时，通过检测组件31中温度检测结构313对某相绕组的温度也进行采集，并传输至控制组件32。由于三相绕组11的绕组数量为三个，分别为U相定子绕组、V相定子绕组和W相定子绕组，从而在监控装置3中每个控制组件32的数据库内也预先存储或设置三个第二数值范围，如分别为U相第二数值范围、V相第二数值范围和W相第二数值范围，通过利用至少三个温度检测结构313分别采集三相绕组11中三个绕组的温度数据，并分别与U相第二数值范围、V相第二数值范围和W相第二数值范围进行比对，不仅可以判断出三相绕组11是否出现故障，还可以准确判断出存在故障的三相绕组11的具体绕组位置，并与三相绕组11中三个绕组的电压电流相位差数据结合进行比对，从而进一步提高三相绕组11是否出现故障的判断准确度。

结合图5所示，在本实施例中，检测组件31还包括与控制组件32电连接的转速检测结构，三相发电机1还包括转子轴，转速检测结构安装在转子轴上，用于对转子轴上的转速进行实时检测；若三相发电机1的转子轴的数量为一个时，三相发电机1为同轴单转子双定子三相交流发电机，此时转速检测结构的数量也为一个；若三相发电机1的转子轴的数量为两个时，三相发电机1为双转子双定子三相交流发电机，此时转速检测结构的数量也为两个，从而通过两个转速检测结构可以分别同时检测两个转子轴的转速数据；在控制组件32内预先设置所述三相发电机1在正常工作状态时，每个所述转子轴的最高值和最低值之间的数值作为第三数值范围；在将实时采集到转速数据传输至控制组件32，此时所述监控装置3中控制组件32将每个转子轴的所述转速数据与所述第三数值范围进行比对；若所述转子轴的转速数据不在第三数值范围内，则判断三相发电机1的转子轴的转动异常，即存在故障，此时控制组件32发出报警信号，并同时关断电源变换装置2，若其他转子轴的转速数据在第三数值范围内，则判断三相发电机1的转子轴的转动正常，即三相发电机1运行正常。

在本发明的一个实施例中，所述根据比对结果判定所述三相绕组11是否出现故障，以控制各所述三相绕组11所在回路对应的所述电源变换装置2的通断还包括：

若标定的所述三相绕组11的所述温度数据未处于所述第二数值范围内，则判定标定的所述三相绕组11已出现故障，控制所述三相绕组11所在回路对应的一个所述电源变换装置2中第一直流变换结构22和逆变结构23关断；

若其他的所述三相绕组11的所述温度数据处于所述第二数值范围内，则判定所述三相绕组11未出现故障，控制其他的所述三相绕组11所在回路对应的另一个所述电源变换装置2中第一直流变换结构22和逆变结构23正常运行。

需要说明的是，在三相绕组11中某相绕组的电压电流相位差处于或未处于第一数值范围内时，只要某相绕组的温度数据未处于第二数值范围内，则可以准确的判断出三相绕组11中出现故障的具体绕组位置，然后再通过控制组件32控制出现故障三相绕组11所在回路对应的电源变换装置2中第一直流变换结构22和逆变结构23关断，并且还及时发出报警信号，便于工作人员及时对出现温度异常的绕组位置进行维护；而且在关断出现故障三相绕组11所在回路的电源变换装置2之后，若其他三相绕组中某相绕组的温度数据处于第二数值范围内，则判断其他三相绕组11未出现故障，则控制与其他任一三相绕组11电连接的电源变换装置2中所述第一直流变换结构22和所述逆变结构23正常运行，从而继续为负载5正常供电。不仅大大缩短出现故障时间，而且还可以提高对负载5的供电可靠性。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种行车自发电系统，其特征在于，包括：

三相发电机(1)，所述三相发电机(1)包括至少两个三相绕组(11)，不同所述三相绕组(11)之间设置标定相位差；

至少两个电源变换装置(2)，各所述电源变换装置(2)的输入端分别与各所述三相绕组(11)的输出端电连接并形成回路，各所述电源变换装置(2)的输出端分别与负载(5)电连接；

监控装置(3)，所述监控装置(3)与所述三相绕组(11)电连接，以采集所述三相绕组(11)的运行状态数据，所述监控装置(3)与所述电源变换装置(2)电连接，以根据所述运行状态数据控制各所述三相绕组(11)所在回路对应的所述电源变换装置(2)的通断。

2.根据权利要求1所述的行车自发电系统，其特征在于，所述电源变换装置(2)包括依次电连接的整流结构(21)、第一直流变换结构(22)和逆变结构(23)，所述整流结构(21)与所述三相绕组(11)电连接，用于将所述三相绕组(11)输出的三相交流电转换为直流电并输送至所述第一直流变换结构(22)，所述逆变结构(23)与所述负载(5)电连接。

3.根据权利要求2所述的行车自发电系统，其特征在于，还包括低压存储结构(4)，所述电源变换装置(2)还包括第二直流变换结构(24)，所述第二变换结构的输入端与所述整流结构(21)的输出端电连接，所述第二变换结构的输出端与所述低压存储结构(4)电连接。

4.根据权利要求3所述的行车自发电系统，其特征在于，一个所述电源变换装置(2)中的所述第二直流变换结构(24)的输出端和所述低压存储结构(4)短接后与另一个所述电源变换装置(2)中的所述第一直流变换结构(22)和所述逆变结构(23)电连接，用于给另一个所述电源变换装置(2)中的所述第一直流变换结构(22)和所述逆变结构(23)提供低压电源。

5.根据权利要求2至4任一项所述的行车自发电系统，其特征在于，所述监控装置(3)的数量与所述三相绕组(11)的数量相匹配，所述监控装置(3)包括检测组件(31)和控制组件(32)，所述检测组件(31)与所述三相绕组(11)电连接，以采集所述三相绕组(11)的所述运行状态数据，所述检测组件(31)与所述控制组件(32)电连接，所述控制组件(32)与所述第一直流变换结构(22)和所述逆变结构(23)电连接，以控制所述三相绕组(11)所对应的所述第一直流变换结构(22)和所述逆变结构(23)的通断。

6.根据权利要求5所述的行车自发电系统，其特征在于，所述检测组件(31)包括分别与所述控制组件(32)电连接的相电压检测结构(311)和线电流检测结构(312)，所述相电压检测结构(311)和所述线电流检测结构(312)分别用于采集所述三相绕组(11)中作为所述运行状态数据的相电压数据和线电流数据。

7.根据权利要求6所述的行车自发电系统，其特征在于，所述检测组件(31)还包括与所述控制组件(32)电连接的温度检测结构(313)，所述温度检测结构(313)用于采集所述三相绕组(11)的温度数据。

8.一种行车自发电系统的控制方法，基于如权利要求1至7任一项所述的行车自发电系统，其特征在于，包括如下步骤：

获取三相发电机(1)中的至少两个三相绕组(11)的运行状态数据；

将各组所述运行状态数据与监控装置(3)中的预设数值范围进行比对，根据比对结果判定所述三相绕组(11)是否出现故障，以控制各所述三相绕组(11)所在回路对应的电源变换装置(2)的通断。

9.根据权利要求8所述的行车自发电系统的控制方法，其特征在于，

所述获取三相发电机(1)中的至少两个三相绕组(11)的运行状态数据包括：

通过所述监控装置(3)同时采集至少两个所述三相绕组(11)中作为所述运行状态数据的相电压数据和线电流数据；

所述将各组所述运行状态数据与监控装置(3)中的预设数值范围进行比对包括：

所述监控装置(3)根据至少两个所述三相绕组(11)中每组所述运行状态数据中所述相电压数据和所述线电流数据，计算出电压电流相位差数据；

将所述电压电流相位差数据与第一数值范围进行比对，其中，在所述监控装置(3)内预先设置所述三相发电机(1)在正常工作状态时，根据每个所述三相绕组(11)的所述电压电流相位差的最高值和最低值确定所述第一数值范围。

10.根据权利要求9所述的行车自发电系统的控制方法，其特征在于，所述根据比对结果判定所述三相绕组(11)是否出现故障，以控制各所述三相绕组(11)所在回路对应的所述电源变换装置(2)的通断包括：

若标定的三相绕组(11)的所述电压电流相位差未处于所述第一数值范围内，则判定标定的所述三相绕组(11)已出现故障，控制标定的所述三相绕组(11)所在回路对应的一个所述电源变换装置(2)中第一直流变换结构(22)和逆变结构(23)关断；

若其他的所述三相绕组(11)的所述电压电流相位差处于所述第一数值范围内，则判定所述三相绕组(11)未出现故障，控制其他的所述三相绕组(11)所在回路对应的另一个所述电源变换装置(2)中第一直流变换结构(22)和逆变结构(23)正常运行。

11.根据权利要求9或10所述的行车自发电系统的控制方法，其特征在于，

所述获取三相发电机(1)中的至少两个三相绕组(11)的运行状态数据还包括：

通过所述监控装置(3)采集至少两个所述三相绕组(11)的作为所述运行状态数据的温度数据；

所述将各所述运行状态数据与监控装置(3)中的预设数值范围进行比对包括：

所述监控装置(3)采集至少两个所述三相绕组(11)中每组所述运行状态数据中的所述温度数据；

将所述温度数据与第二数值范围进行比对，其中，在所述监控装置(3)内预先设置所述三相发电机(1)在正常工作状态时，根据每个所述三相绕组(11)的最高值和最低值之间的数值确定所述第二数值范围。

12.根据权利要求11所述的行车自发电系统的控制方法，其特征在于，所述根据比对结果判定所述三相绕组(11)是否出现故障，以控制各所述三相绕组(11)所在回路对应的所述电源变换装置(2)的通断还包括：

若标定的所述三相绕组(11)的所述温度数据未处于所述第二数值范围内，则判定标定的所述三相绕组(11)已出现故障，控制所述三相绕组(11)所在回路对应的一个所述电源变换装置(2)中第一直流变换结构(22)和逆变结构(23)关断；

若其他的所述三相绕组(11)的所述温度数据处于所述第二数值范围内，则判定所述三相绕组(11)未出现故障，控制其他的所述三相绕组(11)所在回路对应的另一个所述电源变换装置(2)中第一直流变换结构(22)和逆变结构(23)正常运行。

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