一種直流發電機組的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及直流發電機組及其輸出穩壓電路，特別涉及由柴油或汽油引擎驅動的直流發電機組。
【背景技術】
[0002]在一些以蓄電池作為主要儲能單元的供電系統中，通常備有柴油或汽油發電機組。當蓄電池中儲存電量不足，而其它能源又不能及時對其充電的情況下，啟動柴油或汽油發電機組對蓄電池充電。比較典型的就是通訊基站，特別無市電供電的通訊基站，柴油發電機組可以直接作為主要的充電供電設備。
[0003]以前，通訊基站多采用傳統交流發電機組，通過通信電源將其輸出的交流電轉換成直流電供給通訊設備或者給蓄電池充電。這種供電方式中，傳統交流發電機組多采用電勵磁的電機，所以整個系統效率偏低，特別是在一些負載比較輕的場合，由于發電機組要保持相對穩定的頻率，機組的油耗偏高。
[0004]近幾年，隨著技術的進步，一些通訊基站開始使用直流發電機組。目前市場上的直流發電機組的輸出部分大體有兩種結構:
[0005]第一種采用多相電勵磁發電機，輸出低壓交流電，再經過大功率整流裝置，直接供給負載。這種機組由于直接輸出直流電，而不需要通信電源模塊降壓轉換，整體效率有了一定的提升，但由于輸出電壓沒有專用的穩壓裝置，電壓波動偏大，多用在要求不高的一些蓄電池充電場合。
[0006]第二種采用多極永磁發電機，輸出200V左右的交流電，再由帶高頻變壓器的降壓開關電源模塊將電壓轉換為48V左右直流電供給系統。這種發電機組其實是永磁發電機和通信開關電源的一種直接組合，該類發電機組與前面介紹的采用多相低壓交流電直接整流技術的發電機組相比，除了具有其能提高整個系統的發電效率和降低油耗的優點外，由于采用了通信開關電源模塊，其輸出電壓穩定性問題得到了很好的解決，可以直接用于通信基站的充電和供電。
[0007]綜合上面兩種機構的直流發電機組，第一種輸出電壓穩定性偏低，但結構簡單；第二種輸出電壓精度得到了很好的保證，但由于通信電源多采用帶高頻變壓器隔離的開關電源技術，其電路拓撲結構相對復雜，特別是對振動較大的柴油發電機組，其成本和可靠性都存在一定挑戰。另外，這兩種發電機組對負載的適應性不夠，比如有些基站需要24V和48V可切換供電，這兩種結構的直流發電機組只能在保證一種輸出電壓的情況下，降低最大功率提供第二種輸出電壓，比如48V/5kW的發電機組當輸出24V時，只能提供2.5kff左右輸出功率。
【發明內容】
[0008]本實用新型的目的在于克服現有技術的缺陷，針對現有直流發電機組輸出電壓穩定性、系統復雜性和不同負載電壓機組全功率輸出等問題，提供基于多路串并聯非隔離式開關電源(BUCK)電路技術的直流發電機組，不但可以提高整機發電效率、降低油耗和提高輸出電壓的穩定性，同時可以實現不同輸出電壓機組全功率輸出，降低系統的復雜度，降低成本的同時提高系統的可靠性。
[0009]本實用新型提供的直流發電機組，其特征在于:包括永磁發電機和整流控制器；所述永磁發電機具有三相或三相以上繞組，其極數多于兩極；所述整流控制器包括全橋整流電路、非隔離式降壓開關電源電路；所述全橋整流電路用于將所述永磁發電機發出的交流電轉換成直流電并輸出；所述非隔離式降壓開關電源電路用于對所述全橋整流電路輸出的直流電進行降壓處理，實現穩定的直流輸出。本實用新型采用多極多相永磁同步發電機和基于非隔離式降壓開關電源(BUCK)電路的整流控制器，提高整機的效率、降低穩壓電路的復雜性，降低成本提高系統可靠性。
[0010]本實用新型還提供一種直流發電機組，包括永磁發電機和整流控制器；所述永磁發電機具有三相或三相以上繞組，其極數多于兩極，該永磁發電機具有兩套或兩套以上完全隔離的繞組；所述整流控制器具有兩路或兩路以上可隔離的全橋整流穩壓電路，所述全橋整流穩壓電路與所述永磁發電機組的繞組一一對應；所述全橋整流穩壓電路包括全橋整流電路和非隔離式降壓開關電源電路；所述全橋整流電路用于將所述永磁發電機發出的交流電轉換成直流電并輸出；所述非隔離式降壓開關電源電路用于對所述全橋整流電路輸出的直流電進行降壓處理，實現穩定的直流輸出。
[0011]優選地，所述整流控制器包括兩相或兩相以上的非隔離式降壓開關電源電路，該兩相或兩相以上的非隔離式降壓開關電源電路交錯并聯。通過調節非隔離式降壓開關電源電路的功率開關器件的PWM脈寬，實現穩定的直流輸出。
[0012]優選地，所述全橋整流穩壓電路包括兩相或兩相以上的非隔離式降壓開關電源電路，該兩相或兩相以上的非隔離式降壓開關電源電路交錯并聯。
[0013]優選地，每套繞組發出的交流電轉換成直流電并降壓處理后，串聯或并聯輸出。兩路或兩路以上隔離的穩定的直流輸出串聯可以實現輸出電壓相加；如果輸出電壓相等，兩路輸出并聯可以實現輸出電流相加，即對應不同的電壓需求，都能實現負載滿功率輸出。
[0014]優選地，所述全橋整流電路包括多個功率二極管和/或可控硅晶閘管。所述全橋整流電路可采用同步整流技術，即所述多個功率二極管和/或可控硅晶閘管部分或全部替換為金屬-氧化物半導體場效應晶體管，實現降低損耗的目的。
[0015]優選地，所述非隔離式降壓開關電源電路包括續流二極管、電容、功率開關器件和電感；所述功率開關器件接在全橋整流電路的正輸出端和續流二極管的陰極端之間，所述電感一端接在續流二極管的陰極端，另一端接在電容的輸出正極，所述電容的輸出負極還和續流二極管陽極端、全橋整流電路的負輸出端連接。為降低損耗，所述功率開關器件使用金屬-氧化物半導體場效應晶體管。所述非隔離式降壓開關電源電路采用同步整流技術，即所述續流二極管替換金屬-氧化物半導體場效應晶體管，實現降低損耗的目的。
[0016]優選地，所述整流控制器還包括控制單元，該控制單元通過檢測外部負載的電壓或電流反饋信號，調節功率開關器件的PWM脈寬，實現穩定的直流輸出。
[0017]本實用新型的有益效果是:采用多極多相永磁同步發電機和基于非隔離式降壓開關電源(BUCK)電路的整流控制器，提高整機的效率、降低穩壓電路的復雜性，降低成本提高系統可靠性，同時通過對隔離的整流控制器器串聯或并聯實現不同輸出電壓情況下機組的滿功率輸出。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型實施例1 ;
[0019]圖2是本實用新型實施例2 ;
[0020]圖3是本實用新型實施例3 ；
[0021]圖4是本實用新型實施例4 ;
[0022]圖5 (a)、圖5(b)是兩種米用同步整流技術的全橋整流電路原理不意圖；
[0023]圖6是采用同步整流技術的非隔離式降壓開關電源電路原理示意圖。
[0024]圖中:1，永磁發電機；2，整流控制器；lla、llb，永磁發電機組兩套獨立三相繞組；20-25、20a-25a、20b-25b，功率二極管;26、26a、26b、26c、26d，續流二極管；27、27a、27b、27c、27d，功率開關器件;28、28a、28b、28c、28d，電感；29、29a、29b，電容；21’_27’，金屬-氧化物半導體場效應晶體管。
【具體實施方式】
[0025]下面結合實施例作進一步說明:
[0026]實施例1
[0027]如圖1所示，直流發電機組包括永磁發電機I和整流控制器2，永磁發電機I具有兩套三相繞組，整流控制器2具有兩路可隔離的全橋整流穩壓電路，全橋整流穩壓電路包括全橋整流電路和兩相非隔離式降壓開關電源電路；第一套三相繞組Ila發出三相交流電經過功率二極管20a_25a組成的全橋整流電路轉換成直流電輸出。該直流電輸出一路經過由續流二極管26a、功率開關器件27a、電感28a、電容29a組成的一相非隔尚式降壓開關電源電路(BUCK降壓電路);另一路經過由續流二極管26b、功率開關器件27b、電感28b、電容29a組成另一相非隔離式降壓開關電源電路(BUCK降壓電路)。兩相降壓電路交錯并聯，可通過控制單元(圖中未示出)控制兩相降壓電路的移相交錯并聯，該控制單元還檢測輸出電壓或電流反饋信號，調節功率開關器件27a、27b的PffM脈寬，實現一路穩定的直流輸出。
[0028]同理，永磁發電機I的第二套三相繞組Ilb發出三相交流電經過功率二極管組成20b-25b的全橋整流電路轉換成直流電輸出。該直流電輸出一路經過由續流二極管26c、功率開關器件27c、