[發(fā)明專利]一種基于無刷雙饋電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)及控制方法

在審

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• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN107968606A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周鑫;王銘;李途宏;鄒國輝;李穎杰;劉唐波
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南利能科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H02P9/00
• 分類號(hào): H02P9/00;H02P9/04;H02P9/44;H02J3/40;H02P101/25
• 代理公司: 長沙思創(chuàng)聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)43215
• 代理人: 肖戰(zhàn)勝,李季

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于無刷雙饋電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源廣泛運(yùn)用國民生產(chǎn)生活各方面，而無刷雙饋電機(jī)作為一種高效節(jié)能的新型交流電機(jī)具有運(yùn)行可靠，維護(hù)簡單，變速恒頻發(fā)電等特點(diǎn)，將兩者結(jié)合起來組成發(fā)電系統(tǒng)可以有效提高柴油機(jī)燃油利用率和發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源或者某些場合的動(dòng)力電源在國民生產(chǎn)及日常中得到了廣泛運(yùn)用。在國家節(jié)能環(huán)保的背景下，對能量的高效利用提出了更高的要求。基于無刷雙饋電機(jī)的柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)利用無刷雙饋電機(jī)與柴油機(jī)的配合可以在一定程度上提高燃油的利用率，達(dá)到節(jié)能效果。基于無刷雙饋電機(jī)的柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)主要由柴油機(jī)控制系統(tǒng)和無刷雙饋電機(jī)系統(tǒng)兩部分組成。無刷雙饋電機(jī)是一種高效節(jié)能的新型交流調(diào)速電機(jī)，其沒有電刷和滑環(huán)，由兩套相互獨(dú)立的定子繞組(控制繞組和功率繞組)和特殊的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，具有運(yùn)行可靠，維護(hù)成本低，低壓控制高壓和低容量控制大容量的特點(diǎn)，在變速驅(qū)動(dòng)及變速恒頻發(fā)電領(lǐng)域具有廣泛的前景。傳統(tǒng)的基于同步電機(jī)的柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)由于轉(zhuǎn)速固定在同步轉(zhuǎn)速，當(dāng)系統(tǒng)工作在輕載時(shí)柴油機(jī)燃油利用率不高。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種基于無刷雙饋電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)及控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于無刷雙饋電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)及控制方法，該基于無刷雙饋電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)及控制方法易于實(shí)施，能在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的前提下能保證柴油機(jī)低油耗工作。

發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種基于無刷雙饋電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取功率-轉(zhuǎn)速對應(yīng)表：

獲得柴油發(fā)電機(jī)的最優(yōu)燃油經(jīng)濟(jì)性條件下的功率-轉(zhuǎn)速對應(yīng)表；

步驟2：檢測負(fù)載功率及在線查表：

檢測無刷雙饋電機(jī)的外界(或外接)負(fù)載功率的大小，并基于所述的功率-轉(zhuǎn)速對應(yīng)表查得負(fù)載功率對應(yīng)的柴油發(fā)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

步驟3：轉(zhuǎn)速控制：

控制柴油發(fā)電機(jī)工作在目標(biāo)轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

步驟1中，先通過實(shí)驗(yàn)方法測得柴油發(fā)電機(jī)一系列負(fù)荷特性曲線，將曲線離散化并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；離散化后的數(shù)據(jù)即為功率-轉(zhuǎn)速對應(yīng)表，如下：

上表中，

當(dāng)功率在[P0,P1)，并且柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為n1時(shí)，燃油經(jīng)濟(jì)性最高；

當(dāng)功率在[P1,P2)，并且柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為n2時(shí)，燃油經(jīng)濟(jì)性最高；

.......

當(dāng)功率在[PN-1,PN]，并且柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為nN時(shí)，燃油經(jīng)濟(jì)性最高。

無刷雙饋電機(jī)工作在變速恒頻發(fā)電模式。

功率繞組頻率為50Hz，頻率通過鎖相環(huán)來確定。

當(dāng)負(fù)載功率變換后，重新執(zhí)行在線查表以及目標(biāo)轉(zhuǎn)速控制。

針對無刷雙饋電機(jī)與柴油發(fā)電機(jī)的控制方法如下：

(1)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，拖動(dòng)無刷雙饋電機(jī)啟動(dòng)，無刷雙饋電機(jī)控制柜傳遞給柴油發(fā)電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào)，使無刷雙饋電機(jī)穩(wěn)定到目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

(2)無刷雙饋電機(jī)升到一定轉(zhuǎn)速(如目標(biāo)轉(zhuǎn)速)后，無刷雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)采用電壓和電流雙閉環(huán)控制策略實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的幅值和頻率進(jìn)行控制，在轉(zhuǎn)速不變情況下保持輸出電壓不變，不變是指恒定在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如正負(fù)1％或正負(fù)5％內(nèi)；

(3)輸出功率發(fā)生變化后采用最佳油耗捕獲法，通過無刷雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)與柴油發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)，改變目標(biāo)轉(zhuǎn)速維持輸出電壓不變，從而實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)的最佳油耗運(yùn)行。

最佳油耗捕獲法是指根據(jù)檢測負(fù)載功率及在線查表獲得目標(biāo)轉(zhuǎn)速的方法。

電壓和電流雙閉環(huán)控制策略中，采用PI控制。具體的PI控制策略為現(xiàn)有成熟技術(shù)。

負(fù)載功率是采集負(fù)載電壓和電流后再相乘來計(jì)算。

采用控制器實(shí)現(xiàn)所述的控制方法。

控制器為MCU。具體為單片機(jī)或DSP等。

一種基于無刷雙饋電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，包括柴油發(fā)電機(jī)與無刷雙饋電機(jī)；柴油發(fā)電機(jī)拖動(dòng)無刷雙饋電機(jī)；柴油發(fā)電機(jī)由柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置驅(qū)動(dòng)，無刷雙饋電機(jī)接有負(fù)載；

基于前述的控制方法對基于無刷雙饋電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)施控制。

有益效果：

本發(fā)明的基于無刷雙饋電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)及控制方法，本發(fā)明采用無刷雙饋電機(jī)的柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)是變速恒頻發(fā)電，可以降低電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到新的效率最優(yōu)點(diǎn)從而提高燃油利用率，實(shí)現(xiàn)能量的高效利用。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：