[0001] 本发明涉及发电机技术领域，具体涉及一种具有高转换效率的发电机组电气系统。

[0002] 目前变频发电机的磁电机定子主要有两种绕线方式，一种是定子有三槽分别绕逆变器辅助绕组、直流绕组和点火绕组，其余槽用于绕三相主绕组，这种绕线方式存在的不足之处在于由于少了三槽三相主绕组，因此机械能转换为电能的转换效率较低。

[0003] 为了解决前一种定子绕组方式转换效率低的问题，另一种定子绕组方式是：定子的所有槽都绕三相主绕组，这种绕线方式虽然可以大大提高机械能转换为电能的转换效率，但为了实现给直流负载供电，需要增设DC‑DC直流转直流模块，从逆变器的直流输入端引出线路与DC‑DC直流转直流模块连接，形成符合供电需求的低压直流电源，然后再给直流负载供电，此直流电源还为发电机组CO检测模块和蓄电池供电。但此种方式仍存在一些问题：1、由于DC‑DC直流转直流模块采用的是开关电源，将较高电压(120V或220V)压降为低电压(12V)，并且需要进行高低压隔离和采样等结构，因此增设的DC‑DC直流转直流模块成本较高；2、由于保险装置设置在逆变器直流输入端与DC‑DC直流转直流模块之间的线路上，因此当保险装置触发保护或者故障时，会切断直流电源，发电机组CO检测模块将无法正常工作，导致发电机组熄火且无法继续使用，且无法为蓄电池充电，导致蓄电池持续电量不足或损坏，进而导致发电机组的电启动或遥控启动功能失效；3、逆变器是一个高频工作部件，容易通过DC‑DC直流转直流模块将逆变器高频干扰信号引出到外接的交流和直流负载，引起外接的交流和直流负载工作异常。

[0023] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，下述所描述的优选实施例仅用于对本发明进行解释说明，并不会对本发明的保护范围起到限定作用。

[0024] 本申请的说明书、权利要求书、实施例中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或者先后次序。

[0025] 说明书附图标记包括：三相主绕组1、直流绕组2、逆变器3、发电机组CO检测模块4、交流转直流电源模块5、发电机组充电模块6、第二保险装置7、蓄电池8、第三保险装置9、直流负载10、逆变器MCU11、副MCU12、发动机油门调节步进电机13、发动机节气门调节步进电机14、发动机温度传感器15、发动机触发器16、发动机机油传感器17、发动机熄火开关18、发动机点火高压包19、发动机火花塞20、第一保险装置21、交流负载22。

[0026] 下面通过优选的具体实施方式对本发明进一步详细说明：

[0027] 如附图1所示：本实施例公开的具有高转换效率的发电机组电气系统，包括定子、通过发动机驱动绕定子旋转的转子，在所述定子周向开有多个槽，在其中一个槽上设有直流绕组，在其余槽上设有三相主绕组。定子槽数可为18槽、21槽、24槽、27槽、30槽、33槽或36槽中的一种。三相主绕组分别为U相、V相和W相，为满足三相平衡的要求，在可均分的情况下，三相主绕组每个W相所属槽绕线匝数均增加第一设定匝数，以使三相平衡；在无法均分的情况下，三相主绕组每个W相所属槽绕线匝数均增加第二设定匝数的情况下，位于三相对称位置的W相所属槽上的绕线匝数再增加第三设定匝数。如下表1和表2所示，本实施例分别以5KW、230V、50HZ发电机组27槽定子，以及6.5KW、230V、50HZ、30槽定子为例进行绕线说明：

[0028]

[0029] 表1

[0030]

[0031] 表2

[0032] 以30槽定子为例进行原理说明：三相交流永磁发电机利用电磁感应原理，通过导线切割磁力线产生电势，将发动机的机械能转换为电能输出。其主要组成部分包括定子组合和转子组合。定子组合是固定的，上面冲有槽以放置三相绕组。每相(U、V、W)总绕组都相同，且绕组的始端或末端之间相隔120度。转子组合是转动的，上面交替粘有S极和N极永磁体，每组S和N极对应定子三槽为一个三相磁极单元，其余为这个单元的叠加，组成了整个三相发电机。当转子组合由发动机带动旋转时，定子组合每相绕组依次切割磁力线，产生频率相同、幅值相等的正弦电动势。这种电动势称为对称电动势，其中三相电动势的幅值相等、频率相同，彼此间的相位差也相等。若三相不对称，会造成三相环流，电损增加，电机转换效率变低。

[0033] 本发明中，直流绕组占用一槽，一个三相磁极单元的另外两个槽依然要绕三相绕组，破坏了这个平衡，结合基本原理整个发电机的三相电动势满足幅值相等、频率相同，彼此间的相位差为120度即可，因此W相差缺的应在其他三相磁极单元中的W相进行补偿。先将差缺的匝数平分到所有三相磁极单元中的W相，W相每槽绕30匝，若有余数依然按照三相对称的原则在W相对称的位置(即沿圆周彼此呈120°的定子槽位置)多绕1匝，即在W相的4、13、22极绕了31匝，以确保三相平衡。

[0034] 如附图2所示为5KW、230V、50HZ发电机组27槽定子绕线示意图。

[0035] 本实施例的发电机组电气系统还包括发电机组CO检测模块、交流转直流电源模块、发电机组充电模块、蓄电池和直流负载。

[0036] 所述直流绕组用于分别为直流负载、蓄电池和发电机组CO检测模块供电，具体是直流绕组输出三路，一路为发电机组CO检测模块供电，其中本实施例中发电机组CO检测模块自带降压电路，第二路经交流转直流电源模块形成12V直流电源为直流负载供电，本实施例中在直流绕组和交流转直流电源模块之间设有第二保险装置，在直流负载和12V直流电源之间设有第三保险装置，第三路经由发电机组充电模块可为蓄电池充电，本实施例中所述发电机组充电模块为充电器电路结构。

[0037] 本实施例的发电机组电气系统还包括逆变器，集成设置的逆变器MCU和副MCU，以及发动机油门调节步进电机、发动机节气门调节步进电机、发动机温度传感器、发动机触发器、发动机机油传感器、发动机熄火开关、发动机点火高压包和发动机火花塞。所述三相主绕组一路输出给逆变器，经逆变器输出给交流负载供电，在交流负载和逆变器之间设有第一保险装置，另一路输出给逆变器MCU和副MCU供电，本实施例中，三相主绕组的另一路输出也可同时为发动机油门调节步进电机、发动机节气门调节步进电机、发动机温度传感器、发动机触发器、发动机机油传感器、发动机熄火开关、发动机点火高压包和发动机火花塞供电。所述发动机油门调节步进电机用于调节发动机油门开度，发动机节气门调节步进电机用于调节发动机节气门开度，发动机温度传感器用于监测发动机的温度，发动机熄火开关用于控制发动机熄火，发动机点火高压包和发动机火花塞用于发动机点火，发动机触发器用于检测发动机转速，发动机机油传感器用于检测发动机机油量。

[0038] 本实施例中，所述逆变器MCU用于控制逆变器的输入输出以及发动机转速，所述副MCU用于控制发动机的点火、油门和节气门。逆变器MCU和副MCU集成在一块电路板上，且逆变器MCU和副MCU之间相互通信，从而使副MCU可根据负载情况来控制发动机的运行。逆变器MCU和副MCU具体的控制方式包括：

[0039] 当发动机启动时，副MCU通过发动机触发器采集到发动机转速信号，当发动机转速达到第一设定值时，副MCU控制发动机点火高压包和发动机火花塞点火；当副MCU采集到发动机转速达到第二设定值，从而使逆变器输入电压达到设定阈值(逆变器MCU通过电压采样得到)，逆变器MCU控制逆变器开始工作，为交流负载供电。

[0040] 副MCU接收发动机触发器实时检测的发动机转速信号，在需要调节发动机转速时，将调节信号发送给逆变器MCU，逆变器MCU根据调节信号控制发动机油门调节步进电机的运行，从而通过发动机油门调节步进电机来控制油门开度大小，从而实现发动机转速的调节。

[0041] 副MCU接收发动机温度传感器检测的发动机运行时的温度信号，并根据温度信号来控制发动机节气门调节步进电机的运行，从而来控制发动机节气门开度。

[0042] 副MCU接收发电机组CO检测模块检测的信息，当发电机组CO检测模块检测到CO浓度超过设定阈值时，副MCU控制发动机熄火开关关闭，发动机停止运行。

[0043] 副MCU接收发动机机油传感器检测的发动机机油信号，当发动机剩余机油量低于设定阈值时，副MCU控制发动机熄火开关关闭，并发出报警提示。

[0044] 当逆变器MCU采集到交流负载过载时，将过载信号传给副MCU，副MCU根据过载信号控制发动机熄火。

[0045] 当逆变器MCU采集到交流负载卸载(突卸)时，将卸载信号传给副MCU，所述副MCU根据卸载信号以及发动机触发器采集到的发动机转速升高信号，控制节气门转动到设定开度位置，延时设定时间后，再控制节气门转动到目标位置，与现有技术中当突然卸载时，控制节气门一次关闭到位，会产生发动机消声器放炮现象不同的是，本发明以此种分两步控制的方式，可消除化油器内油气混合不均，燃烧不完全，导致的消声器放炮或喷火的问题，即节气门先由当前位置转动到设定开度位置，使得节气门不会突然转动到开度很小位置(即目标位置)或者直接关闭而导致的化油器瞬时进油量急剧增加，致使化油器中燃油浓度过高，消声器出现放炮或喷火现象。

[0046] 以上结合附图详细阐述了本申请的优选实施方式，优选实施方式中典型的公知结构及公知性常识技术在此未作过多描述，所属领域普通技术人员可以在本实施方式给出的启示下，结合自身能力完善并实施本发明技术方案，一些典型的公知结构、公知方法或公知性常识技术不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。

[0047] 本申请要求的保护范围应当以其权利要求书的内容为准，发明内容、具体实施方式及说明书附图记载的内容用于解释权利要求书。

[0048] 在本申请的技术构思范围内，还可以对本申请的具体实施方式作出若干变型，这些变型后的具体实施方式也应该视为在本申请的保护范围内。