CN202333945U - 直流变速发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种直流变速发电机，包括直流发电机、自动变速调节器和充电控制模块。本实用新型的有益效果是：通过在蓄电池充电电路上安装充电传感器、负载电路上安装负载电流传感器，产生充电电流反馈信号和负载电流反馈信号来反馈外接蓄电池剩余存储电量的多少以及蓄电池耗电量的多少，通过充电控制模块对充电电流反馈信号温度传感器反馈信号和负载电流反馈信号自动数据分析，控制发动机启动停止、高速低速运行，信号输出区发出控制信号，实现控制外接发动机的开关机以及转速调整，从而实现对外接蓄电池的智能充电。本实用新型解决了现有技术中的缺陷，填补现有技术中的不足。

Description

直流变速发电机

技术领域

本实用新型涉及发电设备领域，尤其涉及一种直流变速发电机。

背景技术

目前，现有技术的柴油发电机组中的发电机是：第一，现有柴油发电机组中的发电机由于发动机的转速是固定的所有发电机的转速没有变化，一般为50Hz、1500r/min或60Hz、1800r/min；第二，现有的大功率的发电机中的发电机是交流发电机，要形成直流电必须在外部增加整流装置完成，并且对蓄电池的充电无法保护，没有充电电压电流保护功能；第三，现有大功率柴油发电机组结构没有电子变速调节功能。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种直流变速发电机，能够根据外接蓄电池剩余电量的反馈信号来对外接蓄电池智能充电。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种直流变速发电机，包括直流发电机、自动变速调节器和充电控制模块；所述直流发电机包括定子总成和在所述定子总成内旋转的转子总成；所述转子总成包括转子绕组、励磁绕组和转子整流调节器；所述定子总成包括U、V、W三组定子绕组、保险丝和外置桥式整流器；所述充电控制模块包括充电电压电流转速设定区，蓄电池反馈信号输入接线区和发动机启动停止、高速低速信号输出区；所述转子总成与外置发动机的曲轴输出端连接；所述转子绕组与所述转子整流调节器电连接，所述励磁绕组与所述自动变速调节器电连接；所述U、V、W三组定子绕组均与所述保险丝、外置桥式整流器电连接；所述直流发电机与所述充电控制模块电连接，所述蓄电池反馈信号输入接线区与外置蓄电池充电传感器、负载传感器、温度传感器均电连接，所述发动机启动停止、高速低速信号输出区与外置机组控制器电连接。

其中，所述充电电压电流转速设定区包括电压设定旋钮、电池容量设定旋钮、电流设定旋钮、两个充电指示灯和外接蓄电池工作指示灯。

其中，所述蓄电池反馈信号输入接线区包括蓄电池温度信号接线端子、直流调速电信号接线端子、传感器电源信号接线端子、负载电路传感信号接线端子和充电电流传感信号接线端子；所述蓄电池温度信号接线端子与外接蓄电池温度传感器电连接；所述负载电路传感信号接线端子与外接电路负载传感器电连接；所述充电电流传感信号接线端子与外接蓄电池充电传感器电连接。

其中，所述发动机启动停止、高速低速信号输出区包括发动机开关信号控制端、发动机转速信号控制端和速度指示灯。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的柴油发电机组中的发电机：第一，现有柴油发电机组中的发电机由于发动机的转速是固定的所有发电机的转速没有变化，一般为50Hz1500r/min或60Hz1800r/min；第二，现有的大功率发电机组中的发电机是交流发电机，要形成直流电必须在外部增加整流装置完成，并且对蓄电池的充电无法保护，没有充电电压电流保护功能；第三，现有大功率发电机结构没有电子变速调节功能。本实用新型提供一种直流变速发电机，通过在蓄电池充电电路上安装充电传感器、负载电路上安装负载电流传感器，产生充电电流反馈信号和负载电流反馈信号来反应外接蓄电池剩余存储电量的多少以及蓄电池用电量的多少，充电控制模块根据充电电流反馈信号温度传感器反馈信号和负载电流反馈信号控制发动机启动停止、高速低速，信号输出区发出控制信号，实现控制外接发动机的开关机以及转速调整，从而实现对外接蓄电池的智能充电。本实用新型解决了现有技术中的缺陷，填补现有技术中的不足。

附图说明

图1是本实用新型直流变速发电机的结构原理图；

图2是本实用新型中充电控制模块的示意图；

图3直流变速发电机电压电流波纹与普通发电机电压电流波纹比较图；

图4是本实用新型中充电过程曲线图；

其中，

1：转子总成，11：转子绕组，12：励磁绕组，13：转子整流调节器；

2：定子总成，21：U、V、W三组定子绕组，22：保险丝；

3：自动变速调节器；

4：充电控制模块；

41：充电电压电流转速设定区，411：电压设定旋钮，412：电池容量设定旋钮，413：电流设定旋钮，414：充电指示灯，415：外接蓄电池工作指示灯；

42：蓄电池反馈信号输入接线区，421：蓄电池温度信号接线端子，422：直流调速电信号接线端子，423：传感器电源信号接线端子，424：负载电路传感信号接线端子，425：充电电流传感信号接线端子；

43：发动机启动停止、高速低速信号输出区，431：发动机开关信号控制端，432：发动机转速信号控制端，433：速度指示灯；

5：桥式整流器；6：充电传感器；7：负载传感器；8：蓄电池温度传感器。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1以及图2，本实用新型提供一种直流变速发电机，包括直流发电机、自动变速调节器3和充电控制模块4；所述直流发电机包括定子总成2和在所述定子总成内旋转的转子总成1；所述转子总成1包括转子绕组11、励磁绕组12和转子整流调节器13；所述定子总成2包括U、V、W三组定子绕组21、保险22和外置桥式整流器5；所述充电控制模块4包括充电电压电流转速设定区41、蓄电池反馈信号输入接线区42和发动机启动停止、高速低速信号输出区43；所述转子总成与外置发动机的曲轴输出端连接；所述转子绕组11与所述转子整流调节器13电连接，所述励磁绕组12与所述自动变速调节器3电连接；所述U、V、W三组定子绕组21均与所述保险22、桥式整流器5电连接；所述直流发电机导线输出端与所述充电控制模块4电连接，所述蓄电池反馈信号输入接线区42与外置蓄电池充电传感器6、负载传感器7、温度传感器8均电连接，所述发动机启动停止、高速低速信号输出区43与外置机组控制器电连接。

在本实用新型中，直流发电机转子总成与外置发动机的曲轴输出端连接。直流发电机转子绕组、励磁绕组和转子整流调节器三个元件相互连接构成一个封闭N极和S极直流转子电磁场，在发动机曲轴旋转带动下形成旋转的磁力线，被固定的直流发电机定子线圈切割。当发电机转子在发动机曲轴旋转带动下形成旋转的磁力线后，固定的定子线圈导线切割旋转磁力线，产生交流电沿着导线向外输出，经过整流调节器后，由交流电改变成为直流电，向外部输出直流电，同时内部反馈到充电调节器。

所述充电电压电流转速设定区41包括电压设定旋钮411、电池容量设定旋钮412、电流设定旋钮413、两个充电指示灯414和外接蓄电池工作指示灯415。所述蓄电池反馈信号输入接线区42包括蓄电池温度信号接线端子421、直流调速电信号接线端子422、传感器电源信号接线端子423、负载电路传感信号接线端子424和充电电流传感信号接线端子425；所述蓄电池温度信号接线端子421与外接蓄电池温度传感器8电连接；所述负载电路传感信号接线端子424与负载传感器7电连接；所述充电电流传感信号接线端子425与外接蓄电池充电传感器6电连接。所述发动机启动停止、高速低速信号输出区43包括发动机开关信号控制端431、发动机转速信号控制端432和速度指示灯433。蓄电池温度信号接线端子421所在的线路用于传输蓄电池温度传感器的反馈信号，负载电路传感信号接线端子424所在的线路用于传输负载电流传感器的反馈信号，充电电流传感信号接线端子425所在的线路用于传输充电传感器的反馈信号。

在本实用新型中，所述充电传感器6安装在充电电路上，所述负载传感器7安装在负载设备的导线上，所述蓄电池温度传感器8安装在充电蓄电池上。所述速度指示灯433显示发电机高速运行时间常亮。传感器12V电源信号接线端子423均与充电传感器6和负载传感器7电连接、所述直流调速电信号接线端子422与自动变速调节器3电连接。发动机开关信号控制端431与外置机组控制器电连接，通过向机组控制器发送外置发动机的开关信号来控制外置发动机的开、关机；发动机转速信号控制端432与外置机组控制器电连接，通过向机组控制器发送外置发动机的转速信号来控制外置发动机转速的快、慢。

在一实施例中，电压设定旋钮411的电压设定区域为32V-56V、电池容量设定旋钮412的设定区域为0Ah-1999Ah、转速调整电流设定按钮413的设定区域为0A-450A。

请参阅图3，本实用新型直流变速发电机普通发电机的电压、电流波纹区别联系如图3所示：

(1)普通发电机：电压波纹为3.8％，电流波纹为6.7％。

(2)变速发电机：电压波纹为1％，电流波纹为1.4％

因此，由于纹波控制得到极大改善(1％)，因此不需要再增加额外控制元件稳定直流变速发电机的电压、电流。

请参阅图4，在一实施例中，使用本实用新型直流变速发电机充电时：1，当电流值下降到C/5或其他电池供应商推荐的数值时，发动机高速充电。此时电压升高，速度指示灯亮。2，从电压达到2.35V时开始，到电流值达到设定的极限电流值I极限的这一过程中，发动机转速信号控制端432输出，发动机慢慢转为低速工作。3，在步骤2结束阶段，发动机开关信号控制端431输出使发动机停机。在本实施例中，电压调节的数值是有效于电池温度在20℃时，实际的电压必须按照3.0mV/℃进行修正。

本实用新型的直流变速发电机工作原理如下：

工作状态之一：当外接蓄电池电量不足时，即蓄电量低于技术参数设定的电压值(即DC45V)，安装在蓄电池电路中的充电传感器6监测到外接蓄电池电量过少或向外充电的电流不足时，立即向充电控制模块4发出蓄电池欠压或欠流的电信号，充电控制模块4通过发动机开关信号控制端431立即输出一个令直流柴油发电机自动启动的指令，外置机组控制器接收该指令并控制外置发动机启动。同时发动机转速信号控制端432发出令外接发动机运转的电信号，且运行数秒钟后，外接发动机由怠速转入高速运行(1500r/min)，并带动本实用新型直流变速发电机在设定电压状态下对蓄电池进行最大电流的充电工作。同时，充电控制模块4上的充电指示绿灯和高速运行的速度指示灯433绿灯亮。

工作状态之二：当充电电压和电流达到技术参数设定值时(比如充电电流接近规定电流的98％)，充电传感器6发出反馈电信号到充电控制模块4，充电控制模块4通过发动机转速信号控制端432输出令发动机低速运转的指令，外置机组控制器接收该指令并控制外置发动机立即转入低速运行(900r/min～1200r/min)，并进入到浮充状态，实现保护蓄电池和节能的功能。

工作状态之三：当直流变速发电机组对蓄电池充电达到规定技术参数设定值时，直流发电机上充电控制模块4继续接收到蓄电池电路中充电电流传感器6反馈的充电电压符合规定的电压/电流的电信号，充电控制极其模块4发出停机指令到机组控制器，机组综合控制器立即输出停机指令到各个执行机构。直流变速发电机组立即自动停机。此时，直流发电机组自动完成一项由→自动启动→高速运行→低速运行→自动停机→待命运行；的整个工作循环过程。同时，又将准备下一个自动循环程序。

此时，直流变速发电机通过充电控制模块4的控制完成了“自动启动→高速运行→低速运行→自动停机→待命运行”的工作循环过程。当外接蓄电池的蓄电量再次小于充电控制模块4设定的参数值时，则将继续进行上述的工作循环过程。

在本实用新型中，外接蓄电池向直流用电设备(负载)供电。当直流变速发电机处于停机状态时，外接蓄电池可以直接向直流电负载设备输出电能，保证直流用电设备的正常工作。并且直流变速发电机在运行状态下，也直接向直流电负载设备供电。本实用新型在技术上开发设计的浮充状态，要求低转速、低电流的充电，并且浮充的时间长短可以合理的设定。所以，本实用新型也可以达到高效、节能、减排、环保的目的。

并且，区别于普通发电机中的外接发动机，其转速是通常是固定的：50Hz、1500/rpm或60Hz、1800/rpm。而本实用新型直流变速发电机中的外接发动机，其转速是可变的，并且直流变速发电机的电压电流随着其外接发动机转速的变化而变化。变化公式如下：

S＝15.8kVA at 1500rpm～1800rpm

S＝5kVA at 900rpm～1200rpm

在蓄电池的充电工作中，蓄电池温度传感器8始终保持对充电温度的监控，并且将温度的变化时刻反馈到充电控制模块4，由于蓄电池充电温度在充电控制模块4有设定报警停机程序，所以当充电温度超过规定的要求时，充电控制模块4就会发出报警的信号，同时发出停机指令强行停止直流变速发电机的运行，保障机组安全。

在本实用新型中，充电控制模块4是一个重要的控制装置，它由3部分组成：(1)直流变速发电机的充电电压设定区域和充电显示装置，包括①电压设定旋钮和显示装置，②充电蓄电池的容量设定旋钮和显示装置，③充电电流的设定；(2)发动机运行控制区和显示装置，包括①调速直流柴油发动机高速、低速信号输出端，②调速直流柴油发电机的启动与停止电信号输出端，③高速运行显示灯、(3)蓄电池直流充电变化反馈信号的设定和接收端子区：①蓄电池温度感应信号输入端，②电压调节信号输入，③电流信号输入，④充电电流互感器信号输入端，⑤负载电流互感器信号输入端。它起到承上启下的作用，从外接发动机的启动→高速运行→低速运行→关机，从而带动直流变速发电机完成启动→高速运行→低速运行→关机这一系列的工作状态。

综上所述，区别于现有技术的柴油发电机组中的发电机是：第一；现有柴油发电机组中的发电机由于发动机的转速是固定的所有发电机的转速没有变化，一般为50Hz、1500r/min或60Hz、1800r/min。第二；现有的大功率发电机组中的发电机是交流发电机，要形成直流电必须在外部增加整流装置完成，并且对蓄电池的充电无法保护，没有充电电压电流保护功能。第三；现有大功率发电机结构没有电子变速调节功能。本实用新型提供一种直流变速发电机，通过在蓄电池充电电路上安装充电传感器、负载电路上安装负载电流传感器，产生充电电流反馈信号和负载电流反馈信号来反应外接蓄电池剩余存储电量的多少以及蓄电池用电量的多少，充电控制模块根据充电电流反馈信号和负载电流反馈信号控制发动机启动停止、高速低速信号输出区发出控制信号，控制外接发动机的开关以及转速，从而实现对外接蓄电池的智能充电。此外，本实用新型也可以达到高效、节能、减排、环保的目的。本实用新型解决了现有技术中的缺陷，填补现有技术中的不足。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种直流变速发电机，其特征在于，包括直流发电机、自动变速调节器和充电控制模块；

所述直流发电机包括定子总成和在所述定子总成内旋转的转子总成；所述转子总成包括转子绕组、励磁绕组和转子整流调节器；所述定子总成包括U、V、W三组定子绕组、保险丝和外置桥式整流器；所述充电控制模块包括充电电压电流转速设定区，蓄电池反馈信号输入接线区和发动机启动停止、高速低速信号输出区；

所述转子总成与外置发动机的曲轴输出端连接；所述转子绕组与所述转子整流调节器电连接，所述励磁绕组与所述自动变速调节器电连接；所述U、V、W三组定子绕组均与所述保险丝、外置桥式整流器电连接；所述直流发电机与所述充电控制模块电连接，所述蓄电池反馈信号输入接线区与外置蓄电池充电传感器、负载传感器、温度传感器均电连接，所述发动机启动停止、高速低速信号输出区与外置机组控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的直流变速发电机，其特征在于：所述充电电压电流转速设定区包括电压设定旋钮、电池容量设定旋钮、电流设定旋钮、两个充电指示灯和外接蓄电池工作指示灯。

3.根据权利要求1所述的直流变速发电机，其特征在于：所述蓄电池反馈信号输入接线区包括蓄电池温度信号接线端子、直流调速电信号接线端子、传感器电源信号接线端子、负载电路传感信号接线端子和充电电流传感信号接线端子；

所述蓄电池温度信号接线端子与外接蓄电池温度传感器电连接；所述负载电路传感信号接线端子与外接电路负载传感器电连接；所述充电电流传感信号接线端子与外接蓄电池充电传感器电连接。

4.根据权利要求1所述的直流变速发电机，其特征在于：所述发动机启动停止、高速低速信号输出区包括发动机开关信号控制端、发动机转速信号控制端和速度指示灯。

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