CN114977646B - 一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统 - Google Patents

一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114977646B
CN114977646B CN202210451239.5A CN202210451239A CN114977646B CN 114977646 B CN114977646 B CN 114977646B CN 202210451239 A CN202210451239 A CN 202210451239A CN 114977646 B CN114977646 B CN 114977646B
Authority
CN
China
Prior art keywords
starting
controller
permanent magnet
magnet synchronous
synchronous motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210451239.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114977646A (zh
Inventor
郭万里
刘后军
吴荣球
万永峰
郭欣
陈党团
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xi'an Tesci Control System Co ltd
Original Assignee
Xi'an Tesci Control System Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xi'an Tesci Control System Co ltd filed Critical Xi'an Tesci Control System Co ltd
Priority to CN202210451239.5A priority Critical patent/CN114977646B/zh
Publication of CN114977646A publication Critical patent/CN114977646A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114977646B publication Critical patent/CN114977646B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1815—Rotary generators structurally associated with reciprocating piston engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统，属于控制系统领域，包括起发一体控制器，所述起发一体控制器一侧顶部设有用电设备，所述用电设备与起发一体控制器通过导线电性相连，所述起发一体控制器一侧底部设有启动电源，所述启动电源通过导线与起发一体控制器电性相连；本发明将起动控制器和发电控制器合二为一，共用大部分的功率器件和控制器件，减少大电流线路走线，减轻控制器的重量，减少控制器的体积，实现更高的功率密度；起动过程中、发电过程和过程保护全数字控制，控制更加灵活，适用于更加复杂环境的起发控制，该起发一体控制系统几乎能满足所有的起动功能和发电功能的需求，具有普适性。

Description

一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统
技术领域
本发明涉及控制系统领域，更具体地说，涉及一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统。
背景技术
起发一体控制系统主要应用于飞机平台、车辆平台或其他动力平台，用于起动发动机和给机载设备、车载设备等设备供电。在传统的发动机起动和发电系统中，发动机起动由独立的起动电机完成，发电也是由独立的发电机和发电控制器完成。传统的起动电机通常是有刷直流电机，通过减速机构带动发动机动力输出轴转动，当起动开始时由机械结构使起动电机的输出轴和减速机构连接，当起动结束后断开机械连接，结构复杂，配套设备多。而且起动过程的用时和起动目标转速固定，不能灵活设置，而且在低温和起动电池电压过低的时候使发动机起动不了到点火转速，而且起动时间变长。这种起动电机加配套的机械部件很多而且结构复杂，重量较重。有刷直流电机不需要控制器供电由起动电池供电，但有刷直流电机相较于无刷直流电机的寿命低。
在传统的发动机发电系统中，发电是由单独的发电机加发电控制器完成的，发电机的输出功率通常只有几百瓦，用于给蓄电池充电，设备供电。但随着用电设备的增加，用电设备负荷越来越大，传统发动机所带发电机功率达不到要求；而且通常的发电机是励磁电机，发电控制器只是整流单元，输出纹波较大，发电控制器的输出端要加很多滤波电容；传统的起动控制器和发电控制器是分开的，对应独立的起动电机和发电电机，配套零部件较多，整个系统的重量较重，功率密度低。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统，起发一体控制系统通过将起动电机和发电机集成用一个电机实现而且直接与发动机输出轴对接减少配套机械结构，极大减少系统体积；将起动控制器和发电控制器合二为一，共用大部分的功率器件和控制器件，减少大电流线路走线，减轻控制器的重量，减少控制器的体积，实现更高的功率密度；起动过程中、发电过程和过程保护全数字控制，控制更加灵活，适用于更加复杂环境的起发控制，且能实时上传起发一体控制器的状态；对于飞行平台、车辆平台和其他动力平台，该起发一体控制系统几乎能满足所有的起动功能和发电功能的需求，具有普适性。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统，包括起发一体控制器，所述起发一体控制器一侧顶部设有用电设备，所述用电设备与起发一体控制器通过导线电性相连，所述起发一体控制器一侧底部设有启动电源，所述启动电源通过导线与起发一体控制器电性相连，所述起发一体控制器底部设有其它控制系统，所述其它控制系统顶部一侧设有通信线束，所述通信线束一侧设有DI线速，所述其它控制系统分别通过通信线束和DI线速与起发一体控制器电性相连。
进一步的，所述起发一体控制器远离用电设备的一侧设有无刷永磁同步电机。
进一步的，所述无刷永磁同步电机一侧顶部设有动力线束，所述无刷永磁同步电机一侧顶部通过动力线束与起发一体控制器电性相连，所述动力线束用于对无刷永磁同步电机的电力传输。
进一步的，所述无刷永磁同步电机一侧底部设有信号线束，所述无刷永磁同步电机一侧底部通过信号线束与起发一体控制器电性相连，所述信号线束用于无刷永磁同步电机和起发一体控制器之间的信号传输。
进一步的，所述无刷永磁同步电机一侧设有发动机。
进一步的，所述起发一体控制器一侧底部还设有备用电源，所述备用电源通过导线与用电设备电性相连。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本技术方案起发一体控制系统通过将起动电机和发电机集成用一个电机实现而且直接与发动机输出轴对接减少配套机械结构，极大减少系统体积；将起动控制器和发电控制器合二为一，共用大部分的功率器件和控制器件，减少大电流线路走线，减轻控制器的重量，减少控制器的体积，实现更高的功率密度。
(2)本技术方案起动过程中、发电过程和过程保护全数字控制，控制更加灵活，适用于更加复杂环境的起发控制，且能实时上传起发一体控制器的状态。
(3)本技术方案对于飞行平台、车辆平台和其他动力平台，该起发一体控制系统几乎能满足所有的起动功能和发电功能的需求，具有普适性。
附图说明
图1为本发明的起动电源线路连接结构示意图；
图2为本发明的备用电源线路连接结构示意图；
图3为本发明的发动机连接结构示意图。
图中标号说明：
1、起发一体控制器；2、用电设备；201、启动电源；202、备用电源；3、其它控制系统；301、通信线束；302、DI线速；4、无刷永磁同步电机；401、动力线束；402、信号线束；5、发动机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1-3，一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统，包括起发一体控制器1，所述起发一体控制器1一侧顶部设有用电设备2，所述用电设备2与起发一体控制器1通过导线电性相连，所述起发一体控制器1一侧底部设有启动电源201，所述启动电源201通过导线与起发一体控制器1电性相连，所述起发一体控制器1底部设有其它控制系统3，所述其它控制系统3顶部一侧设有通信线束301，所述通信线束301一侧设有DI线速302，所述其它控制系统3分别通过通信线束301和DI线速302与起发一体控制器1电性相连。
参阅图1、图2，所述起发一体控制器1远离用电设备2的一侧设有无刷永磁同步电机4。
参阅图1、图2、图3，所述无刷永磁同步电机4一侧顶部设有动力线束401，所述无刷永磁同步电机4一侧顶部通过动力线束401与起发一体控制器1电性相连，所述动力线束401用于对无刷永磁同步电机4的电力传输。
参阅图1、图2、图3，所述无刷永磁同步电机4一侧底部设有信号线束402，所述无刷永磁同步电机4一侧底部通过信号线束402与起发一体控制器1电性相连，所述信号线束402用于无刷永磁同步电机4和起发一体控制器1之间的信号传输。
参阅图1、图2，所述无刷永磁同步电机4一侧设有发动机5。
参阅图1、图2，所述起发一体控制器1一侧底部还设有备用电源202，所述备用电源202通过导线与用电设备2电性相连。
在使用时：基于飞机或汽车的发动机5起动转速小于发电转速，起动过程和发电过程不会重合，通常在发动机5点火成功和开始发电输出之间还有一段转速空闲区间既不发电也不会起动。将飞机或汽车的发动机5的起动电机和发电机集成到一起，只用一个电机实现；将起动控制器和发电控制器集成到一起，共用大部分功率器件和控制器，使控制器的体积更小，重量更轻，实现更高的功率密度；使用无刷永磁同步电机4实现，功率密度高体积小重量轻，寿命更长，可以实现-50～85℃环境温度起动；具有刹车功能，当飞行器在降落滑行的过程中，由于螺旋桨会迎风转动，误引起发动机5重新点火或者逆转。刹车功能可将螺旋桨锁定；具有拨桨功能，当前置螺旋桨或者后置螺旋桨的飞行器在降落的过程中，因螺旋桨的直径很大，在落地的时候如果螺旋桨的位置不是很合适可能会把螺旋桨撞断，具有拨桨功能，将螺旋桨拨到指定位置；可以实现大扭矩输出驱动发动机5，最大扭矩可到100Nm以上；可以实现大电流输出为机载设备或车载供电；可测性强，起动过程和发电过程全数字控制，将发电机输出功率，电流，电压，系统状态，发动机5转速，发电机温度等信息上传到其它控制设备；控制灵活，可通CAN、RS42、RS485通信接口发送起动开始、起动停止、并网、离网、复位命令等，也可通过IO控制起动功能；本起发一体控制系统由带位置传感器的无刷永磁同步电机4和起发一体控制器1组成。无刷永磁同步电机4通过一束大电流动力线和一束电机位置温度小信号线与起发一体控制连接，结构简单可靠。无刷永磁同步电机4直接对接到发动机5的输出轴，不需要减速机构，结构简单，起发一体控制器1可以灵活的放到任意位置，布置灵活；在起动的时候，起发一体控制器1接收到起动命令，起动命令可以为IO命令、通信命令或者两种命令逻辑组合，起发一体控制器1从起动电池或者超级电容获取能量，经过双向AC/DC变换根据电机的位置驱动电机转动实现大扭矩输出，带动发动机5转动到发动机5点火转速；当发动机5转速达到发电转速，无刷永磁同步电机4输出的交流电，经过起发一体控制器1的双向AC/DC正变换输出稳定的直流母线电压，然后经过控制器内部的DC/DC变换输出稳定的定压，用于给负载供电；在发动机5起动的过程和发电的过程，起发一体控制器1通过双向AC/DC，或也经过双向DC/DC，实现起动功率、控制部分和发电功率、控制部分共用，实现有机整合，减小系统体积，重量，实现更高的功率密度；在螺旋桨前后布置的飞机平台上，且螺旋桨的直径大于飞机中心高度时，当发动机5停车的时候由于螺旋桨位置不固定，有时会在垂直方向上，在飞机着地时会引起螺旋桨撞击地面对整个飞机造成影响。本起发一体控制系统具有拨桨功能和螺旋桨刹车功能，根据获得的电机转子的绝对位置，将发动机5螺旋桨拨动到安全位置，而且锁定螺旋桨在安全位置，起发一体控制系统如图1所示，起动电源只作为起动电源使用，提供大电流输出。当起动电源接到用电设备2侧可以当备用电池用，可以既可以实现起动过程供电功能，也可以在起发一体控制器1没有输出的时候，给用电设备2供电，当作备用电池，是系统更加简洁，进一步较少整个系统的体积重量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；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，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统，包括起发一体控制器(1)，其特征在于：所述起发一体控制器(1)一侧顶部设有用电设备(2)，所述用电设备(2)与起发一体控制器(1)通过导线电性相连，所述起发一体控制器(1)一侧底部设有启动电源(201)，所述启动电源(201)通过导线与起发一体控制器(1)电性相连，所述起发一体控制器(1)底部设有其它控制系统(3)，所述其它控制系统(3)顶部一侧设有通信线束(301)，所述通信线束(301)一侧设有DI线速(302)，所述其它控制系统(3)分别通过通信线束(301)和DI线速(302)与起发一体控制器(1)电性相连；
所述起发一体控制器(1)远离用电设备(2)的一侧设有无刷永磁同步电机(4)；所述无刷永磁同步电机(4)为带位置传感器的无刷永磁同步电机(4)；
所述无刷永磁同步电机(4)一侧设有发动机(5)；
所述起发一体控制系统用于螺旋桨前后布置的飞机平台时，所述起发一体控制系统具有拨桨功能和螺旋桨刹车功能，所述螺旋桨刹车功能指的是，当飞行器在降落滑行的过程中，由于螺旋桨会迎风转动，误引起发动机(5)重新点火或者逆转，通过刹车功能将螺旋桨锁定；在螺旋桨前后布置的飞机平台上，且螺旋桨的直径大于飞机中心高度时，当发动机(5)停止的时候由于螺旋桨位置不固定，有时会在垂直方向上，在飞机着地时会引起螺旋桨撞击地面对整个飞机造成影响，因此，所述拨桨功能指的是，当前置螺旋桨或者后置螺旋桨的飞行器在降落的过程中，因螺旋桨的直径很大，在落地的时候如果螺旋桨的位置不合适会把螺旋桨撞断，通过拨桨功能，根据获得的电机转子的绝对位置，将发动机(5)螺旋桨拨动到安全位置，而且锁定螺旋桨在安全位置。
2.根据权利要求1所述的一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统，其特征在于：所述无刷永磁同步电机(4)一侧顶部设有动力线束(401)，所述无刷永磁同步电机(4)一侧顶部通过动力线束(401)与起发一体控制器(1)电性相连，所述动力线束(401)用于对无刷永磁同步电机(4)的电力传输。
3.根据权利要求1所述的一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统，其特征在于：所述无刷永磁同步电机(4)一侧底部设有信号线束(402)，所述无刷永磁同步电机(4)一侧底部通过信号线束(402)与起发一体控制器(1)电性相连，所述信号线束(402)用于无刷永磁同步电机(4)和起发一体控制器(1)之间的信号传输。
4.根据权利要求1所述的一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体
控制系统，其特征在于：所述起发一体控制器(1)一侧底部还设有备用电源(202)，
所述备用电源(202)通过导线与用电设备(2)电性相连。
CN202210451239.5A 2022-04-27 2022-04-27 一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统 Active CN114977646B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210451239.5A CN114977646B (zh) 2022-04-27 2022-04-27 一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210451239.5A CN114977646B (zh) 2022-04-27 2022-04-27 一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114977646A CN114977646A (zh) 2022-08-30
CN114977646B true CN114977646B (zh) 2024-04-16

Family

ID=82979398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210451239.5A Active CN114977646B (zh) 2022-04-27 2022-04-27 一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114977646B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1870393A (zh) * 2006-06-12 2006-11-29 南京航空航天大学 混合励磁无刷直流起动发电机
CN102386829A (zh) * 2011-08-24 2012-03-21 南京航空航天大学 一种电动汽车起动发电系统
CN109353513A (zh) * 2018-11-20 2019-02-19 飞智控（天津）科技有限公司 整体式物流无人机
CN110242470A (zh) * 2019-05-30 2019-09-17 西安交通大学 一种油电混合无人机用起动发电一体式系统及控制方法
CN112810822A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 河南三和航空工业有限公司 一种具有起发一体功能的航空飞行器及其控制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9493235B2 (en) * 2002-10-01 2016-11-15 Dylan T X Zhou Amphibious vertical takeoff and landing unmanned device
US7508086B2 (en) * 2006-03-24 2009-03-24 General Electric Company Aircraft engine starter/generator and controller
US8083557B2 (en) * 2008-01-18 2011-12-27 Steven Sullivan Method and apparatus for powering of amphibious craft

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1870393A (zh) * 2006-06-12 2006-11-29 南京航空航天大学 混合励磁无刷直流起动发电机
CN102386829A (zh) * 2011-08-24 2012-03-21 南京航空航天大学 一种电动汽车起动发电系统
CN109353513A (zh) * 2018-11-20 2019-02-19 飞智控（天津）科技有限公司 整体式物流无人机
CN110242470A (zh) * 2019-05-30 2019-09-17 西安交通大学 一种油电混合无人机用起动发电一体式系统及控制方法
CN112810822A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 河南三和航空工业有限公司 一种具有起发一体功能的航空飞行器及其控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于航空高压直流电源系统的永磁同步电机起动发电系统设计;李岩;苏学军;李运;;电机与控制应用;20170110(01);第60-64页 *
张树团.《电工技术》.2013,132. *
高振兴.《民航飞机电气仪表及通信系统》.2018,118. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114977646A (zh) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210214094A1 (en) Aircraft propulsion system
CN102971216B (zh) 用于飞行器的混合动力驱动系统和能量系统
CN109094790B (zh) 一种用于直升机的混合动力系统的功率配置方案及控制方法
CN102741082B (zh) 具有大功率负载的微混合动力机动车的蓄电池系统
RU2673033C2 (ru) Способ и система быстрой реактивации газотурбинного двигателя
CN212501058U (zh) 一种高速混合动力无人机
CN114977646B (zh) 一种具有大扭矩位置可控输出大电流的起发一体控制系统
CN209756815U (zh) 一种纯电动车用增程式系统
CN101630875B (zh) 电动车多功能电机
CN2538600Y (zh) 一种汽车多功能发电系统
CN110481800A (zh) 用于多旋翼飞行器的混合动力系统及多旋翼飞行器
CN206364568U (zh) 一种可远程控制启动发电一体的无人机电路系统
CN214247559U (zh) 汽油发动机无线遥控一键启动装置
CN110963050B (zh) 一种用于无人机的多能量混合推进动力系统
CN107600438A (zh) 一种机载串联式油电混合动力系统
CN110014860B (zh) 一种车辆超级电容放电方法及控制系统
CN207712304U (zh) 一种机载串联式油电混合动力装置
CN105083563A (zh) 双电池供电的飞行器及其供电控制方法
CN118238978A (zh) 一种系留浮空器
CN219215355U (zh) 一种集成电磁离合器的混合动力水上推进动力系统及船舶
US20230083409A1 (en) Power system, power system control method, uav and uav control method
CN218862690U (zh) 一种可抛离的外置式发电装置
US20230264823A1 (en) Charging System for Aircraft and Drones
CN208325618U (zh) 一种油转电型六旋翼无人机
CN114759675B (zh) 一种模块化大电流可并联起发一体控制器及控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant