发电机供电系统与方法

1.一种发电机供电系统，包括发电机，内燃机与负载，所述发电机由内燃机驱动，所述发电机具有输出线圈与发电机电输出端，所述输出线圈与发电机电输出端电连接，所述负载与发电机电输出端电连接，其特征在于，所述发电机的输出线圈与发电机电输出端之间设有转换开关，所述转换开关调节与发电机输出端电连接的发电机输出线圈绕组的匝数，系统设有检测器、控制器与内燃机油门调节器，所述检测器与负载电连接，所述控制器与检测器、内燃机油门调节器及转换开关电连接，当负载需要小电流时，检测器探测到信号发送到控制器，控制器发出指令使内燃机油门调节器将内燃机油门调小，使发电机转速降低，输出电压降低，同时控制器发出指令使转换开关将与发电机输出端连接的线圈匝数增加，使发电机输出电压提高，整体上维持发电机输出电压稳定为预设电压，当负载需要大电流时，检测器探测到信号发送到控制器，控制器发出指令使内燃机油门调节器将内燃机油门调大，使发电机转速提高，输出电压提高，同时控制器发出指令使转换开关将与发电机输出端连接的线圈匝数减少，使发电机输出电压降低，整体上维持发电机输出电压稳定为预设电压；
所述负载为蓄电池，所述蓄电池具有蓄电池电输入端与蓄电池电输出端，所述蓄电池电输入端与发电机电输出端电连接，所述检测器与蓄电池电连接，当电池电量大于设定值时，需要小电流，当电池电量小于设定值时，需要大电流。
2.根据权利要求1所述的发电机供电系统，其特征在于，所述发电机为内转子永磁体发电机。
3.根据权利要求1所述的发电机供电系统，其特征在于，所述发电机输出线圈分为绕组匝数相等的两组，转换开关具有使两组线圈并联或串联两种档位。
4.根据权利要求1所述的发电机供电系统，其特征在于，所述内 燃机油门调节器包括油门调节阀与驱动油门调节阀的步进电机，所述控制器与步进电机电连接。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的发电机供电系统，其特征在于，所述检测器与发电机输出端电连接，当发电机输出端电压偏离设定值时，控制器发出指令，使内燃机油门调节器调大或调小内燃机油门，提高或降低内燃机与发电机的转速，进而提高或降低发电机的输出电压。
6.一种利用发电机供电的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）定时或实时检测负载所需电流的情况；
2）当负载需要大电流时，调大内燃机油门，提高发电机转速，使发电机输出电压提高，同时调节发电机输出线圈连接方式使发电机输出电压降低，以达到预设的发电机输出电压；
当负载需要小电流时，调小内燃机油门，降低发电机转速，使发电机输出电压降低，同时调节发电机输出线圈连接方式使发电机输出电压提高，以达到预设的发电机输出电压；
所述负载为蓄电池，所述负载所需电流情况为蓄电池的电量高低，当蓄电池电量高于设定值时，需要小电流，当蓄电池电量低于设定值时，需要大电流。
7.根据权利要求6所述的发电机供电的方法，其特征在于，步骤2）中所述调节发电机输出线圈连接方式具体为，所述发电机输出线圈分为两组，当负载需要小电流时，发电机输出线圈两组串联，当负载需要大电流时，发电机输出线圈两组并联。
8.根据权利要求6或7所述的发电机供电的方法，其特征在于，步骤2）还包括实时检测发电机输出电压，当发电机输出电压偏离设定值时，调节内燃机油门大小，使内燃机与发电机转速提高或降低，进而提高或降低发电机输出电压。

发电机供电系统与方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种供电系统与一种供电的方法，尤其涉及一种利用内燃机驱动发电机给负载供电的供电系统以及一种利用内燃机驱动发电机给负载供电的方法。\n背景技术\n[0002] 现有的移动通信工作站等需要长期不间断供电的场合或设备，通常使用蓄电池供电系统，目前的供电系统通常由以下部分组成，如图1所示：\n[0003] 系统由内燃机提供动力，内燃机带动发电机转动产生电能，通过开关电源稳压，输送给蓄电池充电，由蓄电池给负载供电。\n[0004] 这样的技术方案不足之处如下：\n[0005] 1)不能根据蓄电池的容量进行节能充电。实际上当蓄电池充电饱和到一定程度后，虽然充电所需的电压基本不变，但是所需的电流却大大减少，此时，如果内燃机全速运转，那么大部分的能量就白白浪费掉了。\n[0006] 2)开关电源价格昂贵，一般大功率开关电源每瓦的价格是一元钱，通常占到整个系统成本50％。\n[0007] 除此之外，还有一些场合，例如电加热系统，在开始加热时，需要大电流驱动加热器，但是在达到预定温度后，时断时续地用大电流加热维持温度，这样对加热设备的损伤大，而且温度不稳定。\n[0008] 在制冷系统中同样存在上述情况。\n发明内容\n[0009] 本发明主要解决的技术问题是提供一种能够根据外界负载所需电流情况调节内燃机能耗的发电机供电系统，此外本发明还提供了一种较为节能的利用内燃机驱动发电机给负载供电的方法。\n[0010] 为达到上述第一个发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种发电机供电系统，包括发电机，内燃机与负载，所述发电机由内燃机驱动，所述发电机具有输出线圈与发电机电输出端，所述输出线圈与发电机电输出端电连接，所述负载与发电机电输出端电连接，所述发电机的输出线圈与发电机电输出端之间设有转换开关，所述转换开关调节与发电机输出端电连接的发电机输出线圈绕组的匝数，系统设有检测器、控制器与内燃机油门调节器，所述检测器与负载电连接，所述控制器与检测器、内燃机油门调节器及转换开关电连接，当负载需要小电流时，检测器探测到信号发送到控制器，控制器发出指令使内燃机油门调节器将内燃机油门调小，使发电机转速降低，输出电压降低，同时控制器发出指令使转换开关将与发电机输出端连接的线圈匝数增加，使发电机输出电压提高，当负载需要大电流时时，检测器探测到信号发送到控制器，控制器发出指令使内燃机油门调节器将内燃机油门调大，使发电机转速提高，输出电压提高，同时控制器发出指令使转换开关将与发电机输出端连接的线圈匝数减少，使发电机输出电压降低。\n[0011] 上述技术方案优选为，所述负载为蓄电池，所述蓄电池具有蓄电池电输入端与蓄电池电输出端，所述蓄电池电输入端与发电机电输出端电连接，所述检测器与蓄电池电连接，当电池电量大于设定值时，需要小电流，当电池电量小于设定值时，需要大电流。\n[0012] 上述技术方案优选为，所述发电机为内转子永磁体发电机。\n[0013] 上述技术方案优选为，所述发电机输出线圈分为绕组匝数相等的两组，转换开关具有使两组线圈并联或串联两种档位。\n[0014] 上述技术方案优选为，所述内燃机油门调节器包括油门调节阀与驱动油门调节阀的步进电机，所述控制器与步进电机电连接。\n[0015] 上述技术方案更优选为，所述检测器与发电机输出端电连接，当发电机输出端电压偏离设定值时，控制器发出指令，使内燃机油门调节器调大或调小内燃机油门，提高或降低内燃机与发电机的转速，进而提高或降低发电机的输出电压。\n[0016] 为达到本发明的第二个发明目的，本发明采取的技术方案如下：\n[0017] 一种发电机供电的方法，包括以下步骤：\n[0018] 1)定时或实时检测负载所需电流的情况；\n[0019] 2)当负载需要大电流时，调大内燃机油门，提高发电机转速，使发电机输出电压提高，同时调节发电机输出线圈连接方式使发电机输出电压降低，以达到预设的发电机输出电压；\n[0020] 当负载需要小电流时，调小内燃机油门，降低发电机转速，使发电机输出电压降低，同时调节发电机输出线圈连接方式使发电机输出电压提高，以达到预设的发电机输出电压。\n[0021] 上述技术方案优选为，所述负载为蓄电池，所述负载所需电流情况为蓄电池的电量高低，当蓄电池电量高于设定值时，需要小电流，当蓄电池电量低于设定值时，需要大电流。\n[0022] 上述技术方案优选为，步骤2)中所述调节发电机输出线圈连接方式具体为，所述发电机输出线圈分为两组，当负载需要小电流时，发电机输出线圈两组串联，当负载需要大电流时，发电机输出线圈两组并联。\n[0023] 上述技术方案更优选为，步骤2)还包括实时检测发电机输出电压，当发电机输出电压偏离设定值时，调节内燃机油门大小，使内燃机与发电机转速提高或降低，进而提高或降低发电机输出电压。\n[0024] 采取本发明所述技术方案的系统或方法，在利用内燃机带动发电机给负载供电时，根据负载所需的实际电流，调整内燃机转速，来调节输出的电能大小，由于带动发电机的内燃机转速改变，进而使发电机输出的电压变化，为了使发电机输出电压维持预设值，再调节发电机输出线圈绕组的匝数，来调节电压，通过发电机转速与发电机输出线圈绕组匝数的改变，共同维持发电机输出电压的稳定，同时达到了调节输出电流进而控制总能耗的目的。\n[0025] 本发明所述技术方案可以用于蓄电池供电系统的充电，也可以用于电加热或制冷系统。避免了不时断电对负载造成的损伤，使负载运行更为平稳，达到了节能降耗的目的。\n附图说明\n[0026] 图1是本发明所述背景技术模块图；\n[0027] 图2是本发明实施例所述供电系统模块图；\n[0028] 图3是本发明实施例所述发电机输出线圈串联状态示意图；\n[0029] 图4是本发明实施例所述发电机输出线圈并联状态示意图；\n[0030] 图5是本发明实施例所述发电机输出线圈抽头与转换开关连接示意图。\n具体实施方式\n[0031] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。\n[0032] 请参阅图2，本实施例提供了一种供电系统，所述供电系统包括发电机，内燃机与蓄电池，所述发电机为内转子永磁体发电机并由内燃机驱动，所述发电机具有输出线圈与发电机电输出端，所述输出线圈与发电机电输出端电连接，所述蓄电池具有蓄电池电输入端与蓄电池电输出端，所述蓄电池输出端与外界负载电连接，所述蓄电池电输入端与发电机电输出端电连接，所述发电机的输出线圈与发电机电输出端之间设有转换开关，所述发电机输出线圈分为绕组匝数相等的两组，转换开关具有使两组线圈并联或串联两种档位。\n系统设有检测器、控制器与内燃机油门调节器，所述油门调节器包括油门调节阀与驱动油门调节阀的步进电机，所述检测器与电池电连接，所述控制器与检测器、内燃机油门调节器中的步进电机及转换开关电连接。\n[0033] 系统组成是一个伺服负反馈闭环系统(其中内燃机用于提供能源；蓄电池为负载；检测器用于检测信号；控制电路用于分析判断信号；伺服电机、开关组合电路用于执行动作。)\n[0034] 当蓄电池电量大于设定值时，检测器探测到信号发送到控制器，控制器发出指令使内燃机油门调节器将内燃机油门调小，使发电机转速降低，在同样的输出线圈匝数情况下，输出电压也降低，但是同时控制器发出指令使转换开关将两组发电机输出线圈串联(如图5所示)，从而使与发电机输出端连接的线圈匝数增加，使发电机输出电压提高，以平衡由于发电机转速降低引起的输出电压减低，整体上维持发电机输出电压稳定为预设电压，此时虽然发电机输出电流减少，但是足以维持蓄电池较饱和时充电需要。\n[0035] 当蓄电池电量小于设定值时，检测器探测到信号发送到控制器，控制器发出指令使内燃机油门调节器将内燃机油门调大，使发电机转速提高，输出电压提高，同时控制器发出指令使转换开关将两组发电机输出线圈并联(如图4所示)，从而使与发电机输出端连接的线圈匝数减少，进而降低发电机的输出电压，以平衡由与发电机转速提高引起的输出电压提高，整体上维持发电机输出电压的稳定。此时发电机提高电量较大，以满足不饱和电池大电流充电的需要。\n[0036] 线圈的切换过程中能源与负载是分离的，当油门调整至合适时，能源与负载接通。\n这样就不需要考虑电压的平滑过渡问题。如果外界负载要求不断电时，可以在电路中加入蓄电电容。\n[0037] 本实施例中油门调节器中的油门调节阀由步进电机驱动，使油门大小调控更为精确。\n[0038] 本实施例中改变与发电机输出端相连的线圈匝数是通过并联或串联线圈方式达到的，这样充分利用了全部的线圈，在串联时电流不大，较细的匝线可以满足要求，在需要大电流时，由于两部分线圈并联，这样两部分线圈分担部分电量，同样可以使用较细的匝线，节约了材料，减低了成本。\n[0039] 当然，本发明还可以通过如图5所示的电路图实现，通过在线圈中引出多个接头，然后通过转换开关分别连接不同的抽头，以实现线圈绕组匝数的改变。\n[0040] 本实施例中所述检测器与发电机输出端电连接，当发电机输出端电压偏离设定值时，控制器发出指令，使内燃机油门调节器调大或调小内燃机油门，提高或降低内燃机与发电机的转速，进而提高或降低发电机的输出电压，因为在发电机运转过程中由于外界负载或其他原因会引起发电机输出端电压的改变，因此通过微调内燃机油门，控制发电机转速，进而微调输出电压，这样一来节省了稳压需要的开关电源，大大减低了系统成本。\n[0041] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。