[發(fā)明專利]一種柴油發(fā)電機(jī)組及其利用反饋能量驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110267149.2
• 申請(qǐng)日: 2011-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN103001564A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永鋼;陳旭;谷盛;梁克;于秀娟;劉永濤;季英業(yè);張鳳江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H02P9/04
• 分類號(hào): H02P9/04
• 代理公司: 北京法思騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

1.一種柴油發(fā)電機(jī)組，該柴油發(fā)電機(jī)組包括：可調(diào)速運(yùn)行的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)連接進(jìn)而實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)、與同步發(fā)電機(jī)電氣連接的雙向可逆整流裝置、以及用于監(jiān)測(cè)與控制整個(gè)系統(tǒng)的中央控制器，所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和雙向可逆整流裝置通過各自的通訊總線與中央控制器聯(lián)接，其特征在于，還包括設(shè)置在直流母線上的電壓傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)直流母線側(cè)的電壓值；

所述的中央控制器還包括一比較模塊，用于比較直流母線側(cè)的電壓值和直流母線目標(biāo)穩(wěn)定電壓，進(jìn)而控制雙向可逆整流裝置中的扭矩控制器施加在同步發(fā)電機(jī)上扭矩的方向與大小；當(dāng)直流母線側(cè)的電壓值大于“直流母線目標(biāo)穩(wěn)定電壓”時(shí)，中央控制器通過通訊總線向雙向可逆整流裝置中的扭矩控制器發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)扭矩方向同柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩方向相同，實(shí)現(xiàn)直流母線側(cè)到柴油發(fā)電機(jī)組的能量轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)節(jié)油運(yùn)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述的雙向可逆整流裝置為三相可逆橋式PWM整流電路，所述的三相可逆橋式PWM整流電路包括：絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)和其并聯(lián)的續(xù)流二極管，其中還包括分別設(shè)置在三相交流電側(cè)的三路電流傳感器與電壓傳感器，所述的扭矩控制器通過電流傳感器與電壓傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)三相交流電側(cè)的電壓與電流，并根據(jù)中央控制器通過通訊總線給出的扭矩大小與方向的指令確定IGBT開關(guān)的通斷時(shí)機(jī)和調(diào)節(jié)占空比，以達(dá)到調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓與電流的目的。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述的同步發(fā)電機(jī)上還設(shè)置有速度編碼器，該速度編碼器采用增量式編碼器并與中央控制器聯(lián)接，用于測(cè)量同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度，并由中央控制器確保柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行于反拖時(shí)同步發(fā)電機(jī)輸出的扭矩保證柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不高于其空載時(shí)的怠速轉(zhuǎn)速，當(dāng)同步發(fā)電機(jī)輸出的扭矩過高，則中央控制器強(qiáng)制指令同步發(fā)電機(jī)的輸出扭矩為“零”，實(shí)現(xiàn)矢量控制以保證轉(zhuǎn)速安全。

4.一種柴油發(fā)電機(jī)組利用反饋能量驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)的方法，該方法通過柴油發(fā)電機(jī)組中的中央控制器根據(jù)直流母線側(cè)的電壓值，通過通訊總線向雙向可逆整流裝置中的扭矩控制器發(fā)出指令，當(dāng)直流母線側(cè)的電壓值大于“直流母線目標(biāo)穩(wěn)定電壓”時(shí)，驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)扭矩方向同柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩方向相同，實(shí)現(xiàn)直流側(cè)到柴油發(fā)電機(jī)組的能量轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)節(jié)油運(yùn)行。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柴油發(fā)電機(jī)組利用反饋能量驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)的方法，其特征在于，所述方法的步驟包括：

1)中央控制器通過直流母線側(cè)的電壓傳感器讀取直流母線側(cè)電壓值；

2)中央控制器通過比較模塊比較直流母線電壓值和直流母線目標(biāo)穩(wěn)定電壓，一旦發(fā)現(xiàn)直流母線電壓大于“直流母線目標(biāo)穩(wěn)定電壓”，即控制柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)入反拖狀態(tài)，否則控制柴油發(fā)電機(jī)組處于泵升狀態(tài)；

3)在柴油發(fā)電機(jī)組處于反拖狀態(tài)時(shí)，雙向可逆整流裝置中的扭矩控制器驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)扭矩方向同柴油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩方向相同，實(shí)現(xiàn)直流側(cè)到柴油發(fā)電機(jī)組的能量轉(zhuǎn)移，能量用于驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行，同步發(fā)電機(jī)進(jìn)而拖動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)油運(yùn)行。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用反饋能量驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)的方法，其特征在于，所述的反拖狀態(tài)下同步發(fā)電機(jī)的最大輸出扭矩不高于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速空載情況下輸出的扭矩。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用反饋能量驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)的方法，其特征在于，所述的方法還包括步驟4)：

4)在柴油發(fā)電機(jī)組處于泵升狀態(tài)時(shí)，雙向可逆整流裝置中的扭矩控制器驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)扭矩方向同柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩方向相反，實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)組到直流側(cè)的能量轉(zhuǎn)移。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用反饋能量驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)的方法，其特征在于，所述的泵升狀態(tài)下的同步發(fā)電機(jī)的輸出扭矩的最大值為：

最大泵升扭矩限制值＝柴油機(jī)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下最大扭矩-柴油機(jī)怠速扭矩×40％

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用反饋能量驅(qū)動(dòng)同步發(fā)電機(jī)的方法，其特征在于，所述的方法還進(jìn)一步包括步驟5)：

5)在柴油發(fā)電機(jī)組處于反拖狀態(tài)時(shí)，直流母線側(cè)的電壓值降低，由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)從反拖到正常運(yùn)行需要一定的反應(yīng)時(shí)間，當(dāng)直流母線側(cè)的電壓值介于“直流母線目標(biāo)穩(wěn)定電壓”至“直流母線目標(biāo)穩(wěn)定電壓+20伏”之間時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出扭矩為“零”；

當(dāng)直流母線側(cè)的電壓值為“直流母線目標(biāo)穩(wěn)定電壓+20伏”至“直流母線目標(biāo)穩(wěn)定電壓+100伏”之間時(shí)，采用一階函數(shù)限制發(fā)電機(jī)的輸出扭矩的最大反拖扭矩，使得扭矩均勻變化；限制最大反拖扭矩的一階函數(shù)為：

當(dāng)直流母線側(cè)的電壓值大于“直流母線目標(biāo)穩(wěn)定電壓+100伏”的時(shí)候，出于保護(hù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的目的，發(fā)電機(jī)的輸出扭矩恒定輸出為：