一種車載變速取力發電系統設計

謝艷寶　路爾旺

【摘 要】一種車載變速取力發電系統設計實現了軸帶取力系統的小型化和輕量化，解決了中小型車載武器裝備取力系統的難題，本文介紹了一種車載變速取力發電系統設計。

【關鍵詞】車載；變速；取力發電系統

中圖分類號： TM61；TM343 文獻標識碼： A 文章編號：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

傳統的車載供電系統多采用柴油發電機組，但柴油發電機組存在尾氣排放、噪聲等環境污染，同時對電磁環境、高低溫環境、濕熱環境的適應性差、成本高、售后維護復雜，經過分析，市場對此類產品的需求為：低成本、小型化、適合復雜電磁及氣候環境、后期維護方便、對維護人員技術要求較低。

1 電站總體結構概述

軸帶取力發電系統通過汽車底盤分動箱驅動傳動軸，由軸帶發電機旋轉。取力發電系統主要為系統提供380V、50Hz的三相交流電，其中行車狀態時輸出功率10kW、駐車狀態時輸出功率20kW。

2 設計特點

2.1 行車過程中，轉速變化時輸出電壓的穩定性設計

軸帶取力發電系統由汽車發動機通過分動箱取力口驅動傳動軸，帶動軸帶發電機旋轉。軸帶取力發電系統分為兩種工作狀態，一種為駐車狀態，一種為行駛狀態。由于該系統的動力為汽車發電機，而汽車發動機在行駛過程中，轉速是時刻變化的，導致取力系統的轉速也是時刻變化的，所以取力的輸出電壓無法穩定。如何實現行車狀態下輸出電壓穩定，是該項目的一個難點。

當軸帶取力發電系統處于駐車狀態時，軸帶取力發電系統的轉速是固定的，發電機的電壓是恒定輸出，此時，發電機的電壓變化在±20%UN以內，通過AC-AC逆變單元轉化為穩定輸出電壓。

當軸帶取力發電系統處于行駛狀態時，軸帶取力發電系統的轉速是變化的，發電機輸出電壓隨之變化，通過設計，使發電機轉速在750r/min～2700r/min范圍內電壓為100V～600V，之后再通過AC-DC-AC逆變單元輸出穩定的電壓。

2.2 高效風路散熱和屏蔽技術設計

溫升對發電機的壽命有重大影響，為了控制發電機繞組溫升，提高發電機的散熱能力，軸帶取力發電系統采用永磁體低損耗高效率的磁路設計，同時采用大風量的前傾角風扇。為解決發電機電磁屏蔽的問題，發電機采用上進風和排風的結構，并且在風口處安裝了屏蔽波導網進行防電磁屏蔽。在發電機的進風罩、出風罩端口處粘貼波導管，屏蔽發電機電磁場對外界的電磁干擾，該技術通過在發電機未屏蔽處增加濾波裝置來實現寬頻帶的電磁場高屏蔽效能。

2.3 串聯型逆變模塊控制設計

（1）三相逆變器對不平衡負載的適應性。采用三相四橋臂結構的逆變器，采用各相獨立的三次諧波注入控制方式予以解決，并可以提高系統的可靠性，在原理樣機系統中取得很好的試驗效果。

（2）低頻/低壓交流輸入條件下三重升壓變換器的升穩壓控制。受體積和重量的限制，在控制箱內難以安裝更大容量的濾波電容器，因而在低頻/低壓且重載的情況下，二極管整流輸出顯著波動，并使的逆變器前端直流電壓6倍頻紋波含量顯著增加，勢必引起逆變輸出交流電壓的諧波含量增加，甚至可能導致整個系統失穩。通過設計專門的控制策略予以解決，在原理樣機系統中取得很好的控制效果。

（3）三重升壓變換器三個升壓支路的電流均衡控制。受各支路占空比微小差異及電路參數不一致的影響，可導致各支路電流顯著不平衡，嚴重時可能僅由一個電感支路承受絕大部分負載電流，而致使其飽和短路損壞系統。通過設計專門的均流控制器予以解決，可以取得很好的控制效果。

3 結論

車載變速取力發電系統擔負著設備系統的供電任務，自動化程度高、體積小、功率密度高，復雜電磁及氣候環境適應能力強等特點，技術性能優異，符合模塊化、小型化、系列化發展方向。該項目考慮了電磁環境、高低溫環境、濕熱環境下的工作可靠性，人機工程設計，能適應于各種特殊要求的軍用環境條件，具有起點高、技術功能齊全、人機環境合理等特點，具有廣闊的市場前景，產品具有長期的市場壽命。

【參考文獻】

[1]GJB235A-97【軍用交流移動電站通用規范】國防科學技術工業.

[2]GJB1488-92【軍用內燃機電站通用試驗方法】國防科學技術工業.

[3]許賓辛主編1【電機學1M21】華中工學院1.