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摘 要： 本文对机功能及组成进行了介绍，重点对3kW背负式数码发电机组设计方法及试验验证作出了分析。
关键词： 数码发电机组；逆变控制器；背架；设计
随着我国军事装备的不断发展，对小型装备的要求越来越高，其中，小型电源装备作为现代化装备系统的一部分，不可或缺。近年来，数码发电机组由于重量轻、体积小、效率高等优点在民用市场已被广泛应用，在对体积、重量以及电性能要求比较高的军用装备中的应用也在逐年增加。3kW背负式数码发电机组（以下简称“数码发电机机组”）作为某武器系统配套装备，是一个典型应用案例。
1 机组主要功能及组成
数码发电机组根据部队作战需要，主要运用于野营条件下用电设备的供电，并满足单兵背负要求。机组主要由数码发电机和机组背架组成。
2 机组类型选择
若实现单兵背负，机组最大重量不应超过40kg。若按传统发电机组设计，其主要采用1500r/min或3000r/min发动机带动一个工频发电机进行工作，直接输出对应要求工频电源，由于传统无刷励磁发电机须有交流励磁机和发电机的励磁绕组，并且发电机为外置式，很难将发电机的体积、重量做小，对整个系统而言就很难做到轻量化、便携化。传统3kW发电机组重量一般为70kg左右，很难实现单兵背负要求。
背负式发电机组采用数码型发电机组，将交流发电机直接与发动机结合，取消发动机飞轮，与传统发电机组相比，数码发电机组在尺寸和重量上减小至少50%，可以真正做到轻量化要求。
3 數码发电机原理
数码发电机组利用发动机带动双凸极中频发电机发电，经整流后通过逆变控制器对输出电压进行控制，将发电机输出的三相中频非正弦交流电通过“交-直-交”转换成工频50Hz、230V的交流电源。其输出交流电压波形失真小，精度高，工作频率几乎不受负载影响。数码发电机工作原理框图如图1。
4 总体结构设计
为实现轻量化目标，实现单兵背负式机组，3kW背负式数码发电机组采用KOHLER CH270汽油机，其重量17.5kg，为同类型柴油发动机的1/2。发电机为嵌入式数码发电机，体积和重量可以进一步减小。数码发电机组总重量为34kg，为同功率段重量较轻，可以满足单兵背负要求。其机组和发电机主要结构外形图如2、图3。
4.1 逆变控制器设计
逆变控制器作为数码发电机控制的核心，主要将发电机输出的电能整流滤波后得到的直流电重新变换成频率和电压比较稳定、受负载影响小的功率交流电。其控制电源设计的好坏很大程度上决定了供电系统输出电压的质量。方案中将逆变控制器安装在发动机进风端并加装进风导风罩，以利于逆变控制的散热，适应高温工作环境，经高温50℃试验验证，机组高温工作正常。
4.2 机组背架
根据单兵背负要求，数码发电机组配有符合人机工程的机组背架，不仅采用双肩背带，还设置了腰部支撑，使承重受力更加合理，在肩部支点处理上，用柔软的通气材料隆起，使背后形成一个安部，从而良好地解决了通风性。机组背架后方设置发电机组的固定托架以及紧固器，以便机组的固定牢固。机组背架外形图如图4。
5 数码发电机组与传统发电机组对比
数码发电机组与传统发电机组相比具有以下优点：
a）体积小、重量轻
数码发电机采用外转子凸极的结构形式，将发动机和发电机融为一体，取消了发动机的飞轮，减轻了发动机的重量，另外，省去传统机组的调速系统、励磁系统和调压系统，进一步降低了机组重量；数码发电机永磁体设计成瓦形片，粘贴固定在转子外壳的内表面上，转子轭圈可以克服永磁体的离心力，省去了常规内转子永磁电机所必须的转子加固措施，提高了电机的高速运行能力；定子铁心右冷扎硅钢冲片叠加而成，集中绕组结构相比普通发电机的分布绕组结构不仅体积大为减小，而且电枢绕组端部比较短，用铜量比普通电机少。因此，数码发电机组的体积和重量均大幅降低。
b）输出电压波形品质好
发电机输出电压、频率是经逆变控制器整流输出，其电压和频率波形受负载变化影响小，其电气性能指标可以满足GJB235A-1997中Ⅲ类电站指标要求，甚至达到GJB235A-1997中Ⅱ类指标的要求，是传统小型发电机组无法达到的。3kW背负式数码发电机组经过了技术指标测试、功能验证等，测试结果见表1。
6 结束语
3kW背负式数码发电机组目前已完成设计鉴定，从鉴定试验和部队试用情况看，数码发电机组工作稳定、背负可靠，达到了预期设计目标。
参考文献
[1]张文昌，刘海鹏，于功山，王怀杰.“嵌入式”发电机发动机一体化设计[J] 移动电源与车辆，2012（1）.
关键词： 数码发电机组；逆变控制器；背架；设计
随着我国军事装备的不断发展，对小型装备的要求越来越高，其中，小型电源装备作为现代化装备系统的一部分，不可或缺。近年来，数码发电机组由于重量轻、体积小、效率高等优点在民用市场已被广泛应用，在对体积、重量以及电性能要求比较高的军用装备中的应用也在逐年增加。3kW背负式数码发电机组（以下简称“数码发电机机组”）作为某武器系统配套装备，是一个典型应用案例。
1 机组主要功能及组成
数码发电机组根据部队作战需要，主要运用于野营条件下用电设备的供电，并满足单兵背负要求。机组主要由数码发电机和机组背架组成。
2 机组类型选择
若实现单兵背负，机组最大重量不应超过40kg。若按传统发电机组设计，其主要采用1500r/min或3000r/min发动机带动一个工频发电机进行工作，直接输出对应要求工频电源，由于传统无刷励磁发电机须有交流励磁机和发电机的励磁绕组，并且发电机为外置式，很难将发电机的体积、重量做小，对整个系统而言就很难做到轻量化、便携化。传统3kW发电机组重量一般为70kg左右，很难实现单兵背负要求。
背负式发电机组采用数码型发电机组，将交流发电机直接与发动机结合，取消发动机飞轮，与传统发电机组相比，数码发电机组在尺寸和重量上减小至少50%，可以真正做到轻量化要求。
3 數码发电机原理
数码发电机组利用发动机带动双凸极中频发电机发电，经整流后通过逆变控制器对输出电压进行控制，将发电机输出的三相中频非正弦交流电通过“交-直-交”转换成工频50Hz、230V的交流电源。其输出交流电压波形失真小，精度高，工作频率几乎不受负载影响。数码发电机工作原理框图如图1。
4 总体结构设计
为实现轻量化目标，实现单兵背负式机组，3kW背负式数码发电机组采用KOHLER CH270汽油机，其重量17.5kg，为同类型柴油发动机的1/2。发电机为嵌入式数码发电机，体积和重量可以进一步减小。数码发电机组总重量为34kg，为同功率段重量较轻，可以满足单兵背负要求。其机组和发电机主要结构外形图如2、图3。
4.1 逆变控制器设计
逆变控制器作为数码发电机控制的核心，主要将发电机输出的电能整流滤波后得到的直流电重新变换成频率和电压比较稳定、受负载影响小的功率交流电。其控制电源设计的好坏很大程度上决定了供电系统输出电压的质量。方案中将逆变控制器安装在发动机进风端并加装进风导风罩，以利于逆变控制的散热，适应高温工作环境，经高温50℃试验验证，机组高温工作正常。
4.2 机组背架
根据单兵背负要求，数码发电机组配有符合人机工程的机组背架，不仅采用双肩背带，还设置了腰部支撑，使承重受力更加合理，在肩部支点处理上，用柔软的通气材料隆起，使背后形成一个安部，从而良好地解决了通风性。机组背架后方设置发电机组的固定托架以及紧固器，以便机组的固定牢固。机组背架外形图如图4。
5 数码发电机组与传统发电机组对比
数码发电机组与传统发电机组相比具有以下优点：
a）体积小、重量轻
数码发电机采用外转子凸极的结构形式，将发动机和发电机融为一体，取消了发动机的飞轮，减轻了发动机的重量，另外，省去传统机组的调速系统、励磁系统和调压系统，进一步降低了机组重量；数码发电机永磁体设计成瓦形片，粘贴固定在转子外壳的内表面上，转子轭圈可以克服永磁体的离心力，省去了常规内转子永磁电机所必须的转子加固措施，提高了电机的高速运行能力；定子铁心右冷扎硅钢冲片叠加而成，集中绕组结构相比普通发电机的分布绕组结构不仅体积大为减小，而且电枢绕组端部比较短，用铜量比普通电机少。因此，数码发电机组的体积和重量均大幅降低。
b）输出电压波形品质好
发电机输出电压、频率是经逆变控制器整流输出，其电压和频率波形受负载变化影响小，其电气性能指标可以满足GJB235A-1997中Ⅲ类电站指标要求，甚至达到GJB235A-1997中Ⅱ类指标的要求，是传统小型发电机组无法达到的。3kW背负式数码发电机组经过了技术指标测试、功能验证等，测试结果见表1。
6 结束语
3kW背负式数码发电机组目前已完成设计鉴定，从鉴定试验和部队试用情况看，数码发电机组工作稳定、背负可靠，达到了预期设计目标。
参考文献
[1]张文昌，刘海鹏，于功山，王怀杰.“嵌入式”发电机发动机一体化设计[J] 移动电源与车辆，2012（1）.