汽车用永磁发电机双电压系统的研究

摘要

近年来，汽车用电负荷的增加，要求提高发电机输出功率，由此引发了汽车引擎室空间紧张、供电电流过大等问题。因此，汽车电气系统的发展出现了两种趋势：一是采用比功率更大的发电机；二是提高汽车电气系统的工作电压。 本文提出采用永磁发电机双电压(42V、14V)混合供电系统。永磁发电机比功率高、效率高，在同等输出功率的条件下，永磁发电机比传统电励磁发电机体积要减小30％～50％。混合供电系统既能满足大功率负载的要求，并可向42V过渡，又能最大限度地利用永磁发电机的容量。 本文研究的重点是针对永磁发电机输出电压随转速和负荷变化的特点，实现输出恒压控制，以及混合供电系统42V、14V相互兼容的问题。研发的恒压控制系统由单片机为核心的控制模块、可控整流模块、相位检测模块、可控硅驱动模块、DC/DC模块、反馈传输电路模块等构成。为了使系统获得良好的静、动态性能，采用了现代系统自动控制技术和先进的控制算法。特别是针对双电压系统负荷突变多因子扰动的暂态过程，采用增量式PID控制算法进行控制过程的优化，依靠单片机运算功能强、速度快等特点，提高了系统动态响应的速度。使系统在稳态、突加突减负载及突加突减转速的情况下，两路输出电压能获得稳定、快速的控制。 在研究中，通过数据采集卡采集在负荷突变暂态过程中输出电压变化的数据，利用Labview软件将电压变化波形在PC机上实时显示出来，为研究分析暂态过程的优化控制提供了很大的方便。 通过对双电压输出控制系统大量的试验研究表明：永磁发电机双电压混合供电系统若采用先进的控制技术和控制算法，能获得较好的效果。两路电压的稳态电压调整率均小于1％；瞬态电压调整率大小|σU，|为2.738％～11.319％；稳定时间tσ为165～331ms。 研究表明：永磁发电机双电压混合供电系统的稳态电压调整率、瞬态电压调整率和稳定时间等主要性能指标，都基本满足车用电气系统的要求。控制系统结构简单，成本较低，具有一定的借鉴价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章文献综述

1.1汽车发电机发展概况

1.2双电压概述

第2章绪论

2.1研究背景及意义

2.2研究的主要内容

第3章技术方案的确定及控制算法分析

3.1汽车用永磁发电机的特性

3.2双电压系统的性能指标

3.3技术方案的确定

3.4控制算法分析

3.5 42V和14V调节原理分析

第4章双电压控制系统硬软件设计

4.1控制系统的结构组成及原理

4.2双电压系统的硬件设计

4.3双电压系统的软件设计

第5章数据采集与处理

5.1电压数据的采集

5.2数据的处理

第6章系统抗干扰措施的研究

6.1系统干扰分析

6.2抗干扰硬件措施

6.3抗干扰软件措施

第7章试验方法与结果分析

7.1试验条件与方法

7.2试验结果

7.3试验结果分析

第8章结论与建议

8.1结论

8.2建议

参考文献

致谢

在学期间所发表的文章