一种车载变速取力发电系统设计

谢艳宝　路尔旺

【摘 要】一种车载变速取力发电系统设计实现了轴带取力系统的小型化和轻量化，解决了中小型车载武器装备取力系统的难题，本文介绍了一种车载变速取力发电系统设计。

【关键词】车载；变速；取力发电系统

中图分类号： TM61；TM343 文献标识码： A 文章编号：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

传统的车载供电系统多采用柴油发电机组，但柴油发电机组存在尾气排放、噪声等环境污染，同时对电磁环境、高低温环境、湿热环境的适应性差、成本高、售后维护复杂，经过分析，市场对此类产品的需求为：低成本、小型化、适合复杂电磁及气候环境、后期维护方便、对维护人员技术要求较低。

1 电站总体结构概述

轴带取力发电系统通过汽车底盘分动箱驱动传动轴，由轴带发电机旋转。取力发电系统主要为系统提供380V、50Hz的三相交流电，其中行车状态时输出功率10kW、驻车状态时输出功率20kW。

2 设计特点

2.1 行车过程中，转速变化时输出电压的稳定性设计

轴带取力发电系统由汽车发动机通过分动箱取力口驱动传动轴，带动轴带发电机旋转。轴带取力发电系统分为两种工作状态，一种为驻车状态，一种为行驶状态。由于该系统的动力为汽车发电机，而汽车发动机在行驶过程中，转速是时刻变化的，导致取力系统的转速也是时刻变化的，所以取力的输出电压无法稳定。如何实现行车状态下输出电压稳定，是该项目的一个难点。

当轴带取力发电系统处于驻车状态时，轴带取力发电系统的转速是固定的，发电机的电压是恒定输出，此时，发电机的电压变化在±20%UN以内，通过AC-AC逆变单元转化为稳定输出电压。

当轴带取力发电系统处于行驶状态时，轴带取力发电系统的转速是变化的，发电机输出电压随之变化，通过设计，使发电机转速在750r/min～2700r/min范围内电压为100V～600V，之后再通过AC-DC-AC逆变单元输出稳定的电压。

2.2 高效风路散热和屏蔽技术设计

温升对发电机的寿命有重大影响，为了控制发电机绕组温升，提高发电机的散热能力，轴带取力发电系统采用永磁体低损耗高效率的磁路设计，同时采用大风量的前倾角风扇。为解决发电机电磁屏蔽的问题，发电机采用上进风和排风的结构，并且在风口处安装了屏蔽波导网进行防电磁屏蔽。在发电机的进风罩、出风罩端口处粘贴波导管，屏蔽发电机电磁场对外界的电磁干扰，该技术通过在发电机未屏蔽处增加滤波装置来实现宽频带的电磁场高屏蔽效能。

2.3 串聯型逆变模块控制设计

（1）三相逆变器对不平衡负载的适应性。采用三相四桥臂结构的逆变器，采用各相独立的三次谐波注入控制方式予以解决，并可以提高系统的可靠性，在原理样机系统中取得很好的试验效果。

（2）低频/低压交流输入条件下三重升压变换器的升稳压控制。受体积和重量的限制，在控制箱内难以安装更大容量的滤波电容器，因而在低频/低压且重载的情况下，二极管整流输出显著波动，并使的逆变器前端直流电压6倍频纹波含量显著增加，势必引起逆变输出交流电压的谐波含量增加，甚至可能导致整个系统失稳。通过设计专门的控制策略予以解决，在原理样机系统中取得很好的控制效果。

（3）三重升压变换器三个升压支路的电流均衡控制。受各支路占空比微小差异及电路参数不一致的影响，可导致各支路电流显著不平衡，严重时可能仅由一个电感支路承受绝大部分负载电流，而致使其饱和短路损坏系统。通过设计专门的均流控制器予以解决，可以取得很好的控制效果。

3 结论

车载变速取力发电系统担负着设备系统的供电任务，自动化程度高、体积小、功率密度高，复杂电磁及气候环境适应能力强等特点，技术性能优异，符合模块化、小型化、系列化发展方向。该项目考虑了电磁环境、高低温环境、湿热环境下的工作可靠性，人机工程设计，能适应于各种特殊要求的军用环境条件，具有起点高、技术功能齐全、人机环境合理等特点，具有广阔的市场前景，产品具有长期的市场寿命。

【参考文献】

[1]GJB235A-97【军用交流移动电站通用规范】国防科学技术工业.

[2]GJB1488-92【军用内燃机电站通用试验方法】国防科学技术工业.

[3]许宾辛主编1【电机学1M21】华中工学院1.