RU2282301C2 - Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором - Google Patents

Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором Download PDF

Info

Publication number
RU2282301C2
RU2282301C2 RU2004129568/09A RU2004129568A RU2282301C2 RU 2282301 C2 RU2282301 C2 RU 2282301C2 RU 2004129568/09 A RU2004129568/09 A RU 2004129568/09A RU 2004129568 A RU2004129568 A RU 2004129568A RU 2282301 C2 RU2282301 C2 RU 2282301C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
electric energy
terminals
valve
consumers
Prior art date
Application number
RU2004129568/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2004129568A (ru
Inventor
Елена Владимировна Ежова (RU)
Елена Владимировна Ежова
Павел Юрьевич Грачев (RU)
Павел Юрьевич Грачев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет
Priority to RU2004129568/09A priority Critical patent/RU2282301C2/ru
Publication of RU2004129568A publication Critical patent/RU2004129568A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2282301C2 publication Critical patent/RU2282301C2/ru

Links

Classifications

    • 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
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • 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
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • 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
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автономных объектах, в частности в автомобилях для генерирования электрической энергии и запуска приводного двигателя. Техническим результатом является обеспечение возможности получения двух уровней напряжения для потребителей постоянного тока и повышение кпд в генераторном режиме. Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором содержит асинхронную машину, первичный двигатель, основной и дополнительный накопители электрической энергии, датчик тока основного накопителя электрической энергии, вентильные преобразователи. Выводы постоянного тока первого вентильного преобразователя непосредственно соединены с потребителями постоянного тока первого уровня напряжения. Дополнительный накопитель электрической энергии соединен с потребителями постоянного тока второго уровня напряжения и через третий вентильный преобразователь постоянного тока в постоянный с однополярными выводами первого вентильного преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к электрическим машинам с полупроводниковыми (вентильными) преобразователями электроэнергии и может быть использовано в автономных объектах, в частности автомобилях для генерирования электрической энергии и запуска приводного двигателя.
Известны электрические системы со стартер-генераторами на базе электрических машин переменного тока /1, 2/.
Известна также электрическая система с асинхронным стартер-генератором и вентильным преобразователем в цепи статора асинхронной машины, соединенной с валом приводного двигателя /3/. Она содержит накопитель электрической энергии (например, аккумуляторную батарею) в цепи постоянного тока, соединенный непосредственно с выводами той же полярности вентильного преобразователя. Управляющие выводы полупроводниковых элементов первого вентильного преобразователя соединены с выходами блока выходных каскадов устройства управления, входы которого подключены к выходам трехфазного генератора импульсов, вход которого соединен с выходом основной частоты блока автоматического управления вентильным преобразователем, который содержит микропроцессорное устройство для регулирования частоты и амплитуды напряжения статора асинхронной машины в стартерном и генераторном режимах. Потребители постоянного тока системы соединены с шинами накопителя электрической энергии (например, аккумуляторной батареи).
Рассмотренная система позволяет осуществить эффективный управляемый запуск приводного двигателя от аккумуляторной батареи и вырабатывать электроэнергию для потребителей постоянного тока в генераторном режиме. Недостатком этой системы является невозможность ее применения в условиях появления потребителей постоянного тока двух уровней напряжения и невысокий кпд в генераторном режиме.
Цель изобретения - сделать возможным использование установки в условиях появления потребителей постоянного тока двух уровней напряжения и повышение кпд в генераторном режиме.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в энергетической установке с асинхронным стартер-генератором, по крайней мере одним накопителем электрической энергии и потребителями постоянного тока по крайней мере одного уровня напряжения, включающей асинхронную машину, вал которой соединен с валом первичного двигателя, а выводы обмотки статора соединены с выводами переменного тока первого вентильного преобразователя типа «автономный инвертор напряжения», имеющего управляющий вход, связанный с датчиком напряжения статора асинхронной машины, причем выводы постоянного тока первого вентильного преобразователя соединены с выводами основного накопителя электрической энергии через второй вентильный преобразователь с шунтирующим управляемым ключом, выполненный по схеме преобразователя постоянного напряжения с управляющим входом, связанным с датчиком тока основного накопителя электрической энергии, а также выводы постоянного тока первого вентильного преобразователя непосредственно соединены с потребителями постоянного тока первого уровня напряжения, причем установка снабжена третьим вентильным преобразователем с двумя управляющими входами и дополнительным накопителем электрической энергии, соединенным с потребителями постоянного тока второго уровня напряжения, выводы которого через третий вентильный преобразователь постоянного тока в постоянный, имеющий возможность передачи электрической энергии в двух направлениях, соединены с однополярными выводами первого вентильного преобразователя.
В качестве примера конкретного выполнения установки приведена установка с автомобильным асинхронным стартер-генератором.
На чертеже изображена блок-схема установки.
Вал асинхронной машины 1 соединен с валом двигателя внутреннего сгорания (ДВС) 2. Фазы статора асинхронной машины соединены с выводами переменного тока А, В, С первого вентильного преобразователя (ВП1) 3, выполненного, например, в виде трехфазного мостового автономного инвертора напряжения с конденсатором (Сф1) 4, выводы постоянного тока 5, 6 которого соединены с однополярными выводами импульсного конденсатора энергоемкого (ИКЭ) 7 через второй вентильный преобразователь (ВП2) 8 постоянного напряжения, выполненный, как в /3/. Второй вентильный преобразователь шунтирован управляемым нормально замкнутым ключом 8, вход которого через пороговый элемент (ПЭ) 10 подключен к выводам 5, 6 ВП1. Частота и амплитуда напряжений переменного тока первого вентильного преобразователя регулируются блоком автоматического управления (БАУ) 11, выход основной частоты 12 которого соединен со входом первого вентильного преобразователя. БАУ выполнен, например, как в /2/. На выводы А, В, С подключен датчик напряжения (ДН) 13, выход которого соединен со входом блока автоматического управления 11.
Датчик тока 14 в цепи ИКЭ 7, элемент сравнения 15, задатчик тока (ЗТ1) 16 и система управления (СУ1) 17, состоящая из регулятора тока и формирователя импульсов, как в /3/, составляют устройство управления током заряда ИКЭ.
При этом выход датчика тока 14 подключен на инвертирующий вход устройства сравнения 15, на неинвертирующий вход которого подключен задатчик 16 зарядного тока ИКЭ 7. Выход устройства сравнения 15 соединен со входом системы управления 17.
Выводы постоянного тока первого вентильного преобразователя 3 непосредственно соединены с потребителями (П1) 18 первого уровня напряжения с электрическими нагрузками (H1) 19.
Выводы постоянного тока первого вентильного преобразователя соединены с однополярными выводами третьего вентильного преобразователя (ВП3) 20, состоящего из понижающего импульсного преобразователя постоянного напряжения, включающего первый (VT1) 21 транзистор и первый (VD1) 22 диод, и повышающего импульсного преобразователя постоянного напряжения /4/, включающего второй (VT2) 23 транзистор и второй (VD2) 24 диод. ВП3 20 выполнен с общим индуктивным элементом (L) 25 (например, в виде сглаживающего дросселя), а также с емкостным фильтром (Сф2) 26. Шины 27, 28 ВПЗ 20 соединены с дополнительным накопителем электрической энергии (аккумуляторной батареей) (G) 29 через датчик тока 30 и с потребителями постоянного тока (П2) 31 второго (пониженного) уровня напряжения. Причем управляющий вход понижающего преобразователя (база транзистора VT1) подключен к датчику тока 30 дополнительного накопителя электрической энергии G 29, а управляющий вход повышающего преобразователя (база транзистора VT2) подключен к датчику тока 15 ИКЭ 7.
Датчик тока 30 в цепи аккумуляторной батареи 29, элемент сравнения 32, задатчик тока (ЗТ3) 33 и система управления (СУ3) 34, выполненная аналогично СУ1, составляют устройство управления током заряда аккумуляторной батареи G 24.
Датчик тока 15, элемент сравнения 35, задатчик тока (ЗТ2) 36 и система управления (СУ2) 37, выполненная аналогично СУ1, составляют устройство управления повышающим преобразователем третьего вентильного преобразователя 16.
Потребители первого уровня напряжения для работы в расширенном диапазоне частот вращения вала асинхронной машины включают стабилизатор постоянного напряжения (СТ) 38, включенный между выводами постоянного тока вентильного преобразователя 3 и электрическими нагрузками 19.
Электрическая система с автомобильным асинхронным стартер-генератором работает следующим образом.
При повороте ключа в замке зажигания автомобиля производится запуск ДВС 2. При этом на шинах 5, 6 напряжение номинальное, сигнал на выходе порогового элемента 10 отсутствует, и управляемый ключ 9 замкнут. Блок автоматического управления 11 производит регулируемый частотный запуск асинхронной машины 1 от ИКЭ 7. Частота импульсов на выходе 12 увеличивается по мере возрастания частоты вращения ДВС 2 (например, как в /2/). Т.о., управляемый ключ 9 при запуске замкнут, и вентильный преобразователь 8 не работает. После разгона двигателя внутреннего сгорания 2 он вступает в работу и начинает вращать вал асинхронной машины 1 с частотой вращения больше синхронной, задаваемой ВП1. Установка переходит в генераторный режим работы. При этом на низких частотах вращения ДВС 2 блок 11 стабилизирует напряжение на шинах 5, 6. После разгона двигателя внутреннего сгорания 2 до частот вращения значительно выше номинальной блок 11 производит регулирование основной частоты на выходе 12 так, чтобы при увеличении частоты вращения вала машины 1 амплитуда напряжения на статоре этой машины увеличивалась (например, как в /1/). При этом увеличивается напряжение на выводах 5, 6, срабатывает пороговый элемент 10 (он может быть выполнен в виде катушки реле, а 9 в виде нормально замкнутого контакта этого реле), и управляемый ключ 9 размыкается. Начинает работать преобразователь постоянного напряжения ВП2 8.
Работает преобразователь 8 следующим образом.
При увеличении напряжения на выводах 5 и 6 увеличивается ток заряда ИКЭ 7, увеличивается сигнал с датчика тока 14, который уменьшает сигнал на выходе элемента сравнения 15 и система управления СУ1 17 уменьшает зарядный ток ИКЭ 7, как в /3/. Таким образом ограничивается зарядный ток ИКЭ. Конденсатор Сф1 4 необходим для замыкания реактивных токов через мостовую схему первого вентильного преобразователя ВП1 3 при работе преобразователя постоянного напряжения ВП2 8.
Аналогично происходит регулирование тока заряда аккумуляторной батареи G 29 с помощью понижающего преобразователя постоянного напряжения с транзистором VT1 21 и диодом VD1 22 третьего вентильного преобразователя ВП3 и системы регулирования с датчиком тока 30, задатчиком тока 33 и системы управления СУ3 34. Такое регулирование происходит и при номинальном напряжении на шинах 5, 6.
При повышенных напряжениях на шинах 5, 6 стабилизатор СТ 38 поддерживает требуемый уровень напряжения на нагрузках H1 19.
Если степень заряженности ИКЭ 7 недостаточна для осуществления запуска ДВС 2, перед началом запуска его подзаряжают от аккумуляторной батареи 29 через повышающий преобразователь постоянного напряжения с транзистором VT2 23 и диодом VD2 24 третьего вентильного преобразователя ВПЗ. Ток заряда ИКЭ 7 изменяют с помощью системы регулирования с датчиком тока 14, задатчиком тока ЗТ2 36 и системы управления СУ 2 37. Регулирование производится изменением длительности проводящего состояния VT2 с помощью СУ2 аналогично /4/. При этом индуктивный элемент 25 запасает электрическую энергию для передачи ее на шины 5, 6 повышенного напряжения. Емкостной фильтр Сф2 служит для уменьшения пульсаций на шинах потребителей постоянного тока П2 31.
Таким образом, предложенная энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором позволяет производить эффективный регулируемый частотный пуск асинхронной машины при запуске ДВС от ИКЭ, а также обеспечивает регулируемый заряд накопителей электрической энергии и электроснабжение потребителей постоянного тока двух уровней напряжения в генераторном режиме в широком диапазоне изменения частот вращения ДВС.
Использованные источники
1. А.с. №1669075 (СССР), Н 02 Р 9/4.
2. Патент США №4883973, кл. 290/31; 290/22.
3. Патент РФ №2173020, кл. Н 02 Р 9/44.
4. А.С.Касаткин, М.В.Немцов. Электротехника. М., 2003, - с.272.

Claims (2)

1. Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором, по крайней мере одним накопителем электрической энергии и потребителями постоянного тока по крайней мере одного уровня напряжения, включающая асинхронную машину, вал которой соединен с валом первичного двигателя, а выводы обмотки статора соединены с выводами переменного тока первого вентильного преобразователя типа «автономный инвертор напряжения», имеющего управляющий вход, связанный с датчиком напряжения статора асинхронной машины, причем выводы постоянного тока первого вентильного преобразователя соединены с выводами основного накопителя электрической энергии через второй вентильный преобразователь с шунтирующим управляемым ключом, выполненный по схеме преобразователя постоянного напряжения с управляющим входом, связанным с датчиком тока основного накопителя электрической энергии, отличающаяся тем, что выводы постоянного тока первого вентильного преобразователя непосредственно соединены с потребителями постоянного тока первого уровня напряжения и установка снабжена третьим вентильным преобразователем с двумя управляющими входами и дополнительным накопителем электрической энергии, соединенным с потребителями постоянного тока второго уровня напряжения, выводы которого через третий вентильный преобразователь постоянного тока в постоянный, имеющий возможность передачи электрической энергии в двух направлениях, соединены с однополярными выводами первого вентильного преобразователя.
2. Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором по п.1, отличающаяся тем, что третий вентильный преобразователь состоит из повышающего импульсного преобразователя постоянного напряжения и понижающего импульсного преобразователя с общим индуктивным элементом, причем управляющий вход повышающего преобразователя подключен к датчику тока дополнительного накопителя электрической энергии, а управляющий вход понижающего преобразователя подключен к датчику тока основного накопителя электрической энергии.
RU2004129568/09A 2004-10-11 2004-10-11 Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором RU2282301C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004129568/09A RU2282301C2 (ru) 2004-10-11 2004-10-11 Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004129568/09A RU2282301C2 (ru) 2004-10-11 2004-10-11 Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004129568A RU2004129568A (ru) 2006-03-27
RU2282301C2 true RU2282301C2 (ru) 2006-08-20

Family

ID=36388511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004129568/09A RU2282301C2 (ru) 2004-10-11 2004-10-11 Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2282301C2 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2397089C1 (ru) * 2006-09-20 2010-08-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Устройство и способ управления подачей электрической мощности для гибридного транспортного средства
RU2416142C1 (ru) * 2007-03-06 2011-04-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Транспортное средство с электроприводом, способ оценки состояния заряда и машиночитаемый носитель хранения данных с сохраненной программой для осуществления способа оценки состояния заряда
RU2420849C1 (ru) * 2007-09-13 2011-06-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Устройство управления зарядкой для транспортного средства и транспортное средство
RU2453034C2 (ru) * 2010-07-20 2012-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Устройство управления асинхронным стартер-генератором
US8258744B2 (en) 2008-01-16 2012-09-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Charging control apparatus for vehicle
RU2493986C2 (ru) * 2009-02-02 2013-09-27 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Устройство для управления гибридным транспортным средством
RU2494524C2 (ru) * 2010-03-16 2013-09-27 Хамильтон Сандстранд Корпорейшн Электрическая машина и энергосистема транспортного средства
RU2811064C1 (ru) * 2023-03-22 2024-01-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Способ управления энергетической установкой с асинхронным стартер-генератором

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2397089C1 (ru) * 2006-09-20 2010-08-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Устройство и способ управления подачей электрической мощности для гибридного транспортного средства
US8039976B2 (en) 2006-09-20 2011-10-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power supply control apparatus and method for hybrid vehicle
RU2416142C1 (ru) * 2007-03-06 2011-04-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Транспортное средство с электроприводом, способ оценки состояния заряда и машиночитаемый носитель хранения данных с сохраненной программой для осуществления способа оценки состояния заряда
US8648571B2 (en) 2007-03-06 2014-02-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric-powered vehicle, method for estimating state of charge, and computer-readable storage medium having program stored therein for causing computer to execute method for estimating state of charge
RU2420849C1 (ru) * 2007-09-13 2011-06-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Устройство управления зарядкой для транспортного средства и транспортное средство
US8618767B2 (en) 2007-09-13 2013-12-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Charging control apparatus for vehicle and vehicle
US8258744B2 (en) 2008-01-16 2012-09-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Charging control apparatus for vehicle
RU2493986C2 (ru) * 2009-02-02 2013-09-27 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Устройство для управления гибридным транспортным средством
RU2494524C2 (ru) * 2010-03-16 2013-09-27 Хамильтон Сандстранд Корпорейшн Электрическая машина и энергосистема транспортного средства
RU2453034C2 (ru) * 2010-07-20 2012-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Устройство управления асинхронным стартер-генератором
RU2811064C1 (ru) * 2023-03-22 2024-01-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Способ управления энергетической установкой с асинхронным стартер-генератором

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004129568A (ru) 2006-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100629221B1 (ko) 모터 구동 4륜 구동 차량의 제어 시스템 및 제어 방법
US6476571B1 (en) Multiple power source system and apparatus, motor driving apparatus, and hybrid vehicle with multiple power source system mounted thereon
EP3434508A1 (en) Electric system architecture for range extended electric vehicles
WO2004055963A1 (ja) 自動車用電力装置
US8497591B2 (en) System and method for off-highway vehicle engine cranking
US10124794B2 (en) Vehicle and control method therefor
CN105228851A (zh) 车用电源系统
US11040634B2 (en) Power electronics apparatus and control method for an electric machine and for electrical energy stores
JP2010288436A (ja) 電源装置
RU2282301C2 (ru) Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором
JP2005160247A (ja) モータ駆動４ｗｄ車両の制御装置及び制御方法
US6304056B1 (en) Pulsed charge power delivery circuit for a vehicle having a combined starter/alternator
CN104993749A (zh) 用于内燃机逆变发电机带电启动功能的逆变器装置及方法
JP5741183B2 (ja) 電源システム
KR101602818B1 (ko) 마일드 하이브리드 차량용 토크 보조 장치
CN112334374B (zh) 驱动控制装置及铁路车辆用驱动装置
JP5991016B2 (ja) 車両用電源システム
KR20170017106A (ko) 하이브리드 자동차의 시동장치 및 시동방법
KR20100028403A (ko) 하이브리드 동력 장치
RU2811064C1 (ru) Способ управления энергетической установкой с асинхронным стартер-генератором
JP2005530081A (ja) 内燃機関および電動機を備える自動車用の駆動システム
RU2781945C1 (ru) Устройство пуска дизель-генератора
RU2173020C2 (ru) Электрическая система с асинхронным стартером-генератором
JP6645405B2 (ja) 回転電機の制御装置、回転電機ユニット
JP4893434B2 (ja) 車両用発電機制御システム

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061012