CN101237212A - 自动变速恒频恒压柴油发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柴油发电机组，具体说是自动变速恒频恒压柴油发电机组。包括柴油机、通过传动装置与柴油机连接的励磁式发电机，发电机的电能输出端连接到供电线路的各相线，发电机的励磁线圈连接到变频器的输出端，变频器上带有测量发电机转速的转速信号输入端和测量发电机输出电压的电压信号采集端；与供电线路连接的功率传感器上带有检测供电线路电流值的信号输入端和电压信号输入端，以及随信号输入端电流和电压变化的控制信号输出端，控制信号输出端连接到柴油机的调速器，控制其转速的变化。该发电机组使低负荷的时候柴油机的转速也较低，单位功率油耗较大幅度降低；同时，在柴油机转速变化时，输出的频率和电压保持恒定，改善了输出电能的质量。

Description

自动变速恒频恒压柴油发电机组

技术领域

本发明涉及一种柴油发电机组，具体说是自动变速恒频恒压柴油发电机组。

背景技术

独立运行的柴油发电机组是利用柴油机作为动力，驱动发电机运转发电。由于设备投资少、使用灵活方便，近来，独立运行的柴油发电机组作为一种备用电源得到广泛应用。但现有的柴油发电机组存在如下不足：1)柴油机无变速恒频装置，始终工作在较高的额定转速才能维持工频电压，无法根据电路负荷情况调整柴油机的转速，而备用发电机大多数时候是在较低的负荷下运行，且负荷变化的范围较大。在低负荷的时候高速运转，负荷率低，会造成燃烧油消耗量大，噪音也大；如果要提高负荷率，降低单位功率油耗，则必须降低发电机转速，发电机转速降低后，电压幅值虽然可以调整，但频率会发生较大变化，无法满足高端用户需求。2)无频率调节装置，发电机的输出频率随柴油机转速的变化会发生波动，发电输出电能质量不好，发电机寿命短，运行成本高。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种根据电路负荷大小自动调整柴油机的转速，并且输出电能的电压幅值和频率基本恒定的自动变速恒频恒压柴油发电机组。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明所述的自动变速恒频恒压柴油发电机组包括柴油机、通过传动装置与柴油机连接的励磁式发电机，发电机的电能输出端连接到供电线路的各相线，其特征在于：发电机的励磁线圈连接到变频器的输出端，该变频器上带有转速信号输入端和电压信号采集端，转速信号输入端连接到发电机的转速传感器上，电压信号采集端通过电压传感器与供电线路连接；与供电线路连接的功率传感器上带有检测供电线路电流值的信号输入端和电压信号输入端，以及随信号输入端电流和电压变化的控制信号输出端，控制信号输出端连接到执行机构控制器的输入端，执行机构控制器的输出端连接到执行机构的输入端，执行机构的输出端连接到柴油机的调速器。

采用上述技术方案以后，本发明具有如下优点：

1、根据用电负荷的变化自动调节柴油机的转速，使低负荷的时候柴油机的转速也较低，单位功率油耗较大幅度降低；

2、采用交流励磁发电机，柴油机转速变化时，仍能使输出电压的频率和电压幅值保持恒定，改善了输出电能的质量；

3、自动化程度高，且结构简单，使用范围广泛；

4、能较大幅度提高发电机的寿命，减少设备运行成本。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是柴油机的功率与最低单位油耗关系的曲线图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的自动变速恒频恒压柴油发电机组包括柴油机1、传动装置8与柴油机1连接的励磁式发电机2，该发电机2采用交流励磁式发电机，发电机2的电能输出端连接到供电线路的各相线A、B、C。发电机2的励磁线圈连接到变频器3的输出端，该变频器3上带有转速信号输入端和电压信号采集端，转速信号输入端连接到发电机2的转速传感器5上，电压信号采集端通过电压传感器6与供电线路连接。转速信号输入端的作用是检测发电机2转速，通过设定的发电机转速与变频器3输出电压频率的关系曲线，计算出发电机励磁电流的频率，并通过变频器3输出相应频率的励磁电流，使发电机的输出频率保持恒定；电压传感器6的作用是检测发电机2的输出电压，并将其与额定输出电压比较，并将该电压的差值转换成变频器3可以接受和处理的信号；变频器3的作用是接收转速传感器5和电压传感器6的输出信号，经过处理后输出一个带有频率和电压变量的励磁信号，输出到发电机2的励磁线圈，使发电机的输出电压和频率均保持恒定不变。

交流励磁发电机的结构类似于双绕线型感应电机，其定子绕组22直接接入供电线路，转子绕组由频率、电压可调的变频器3供给三相低频励磁电流。当转子绕组通过三相低频电流时，在转子中形成一个低速旋转的磁场，这个磁场的旋转速度N2与转子的机械转速NR相叠加，使其等于定子的同步转速N1，即NR+N2＝N1，从而在发电机定子绕组中感应出相应于同步转速的工频电压，当柴油机1的转速变化时，发电机2转子的机械转速NR随之变化。通过转速传感器5自动调整变频器3的输出频率，使发电机励磁线圈21产生的旋转磁场的转速N2始终保持N2＝N1-NR。即发电机转速降低时，变频器3的输出电压频率升高，磁线圈21产生的旋转磁场的转速升高，以补偿发电机转子机械速度的变化，使发电机输出电压的频率基本恒定不变。当发电机转速升高时，变频器3的输出电压频率降低，磁线圈21产生的旋转磁场的转速降低，以补偿发电机转子机械速度的变化，使发电机输出电压的频率基本恒定不变。

发电机输出电压的检测和稳压原理为公知技术。

与供电线路连接的功率传感器4上带有检测供电线路电流和电压值的信号输入端，该信号输入端能检测出发电机输出的有功功率，该功率传感器4上还装有随有功功率信号变化的控制信号输出端，控制信号输出端通过执行机构控制器9、执行机构7连接到柴油机1的转速控制端。功率传感器4的作用是检测供电线路中有功功率的数值。并根据该有功功率的数值计算出一个与之对应的输出信号，利用这个输出信号通过执行机构控制器9和执行机构7控制柴油机1的转速，使发电机始终工作在最低油耗转速。

如图2所示，是柴油机在不同负荷下的最低单位油耗关系曲线图。图中横轴N代表转速，纵轴K代表单位功率的油耗，I为柴油机在空载时的最低稳定转速，H是柴油机的最高限制转速度，J是为柴油机在不同不载时的最低稳定转速曲线，P是不同负荷下柴油机转速与单位功率油耗的关系曲线，Q是最低单位功率油耗时负荷率与柴油机最佳转速的关系曲线。

图2中选择10％-100％共10种不同负荷率情况下，柴油机的工作状况为例，说明当柴油机工作在不同负荷的时候，都对应一个不同的转速与单位功率油耗的曲线P，且只有一个单位功率油耗最低的转速点。这个单位功率油耗最低的转速点随负荷的变化而变化。将这些不同负荷下的单位功率油耗最低的转速点连接起来，形成最低单位功率油耗时负荷率与柴油机最佳转速的关系曲线Q，这个最低单位功率油耗时负荷率与柴油机最佳转速的关系曲线Q就是执行机构控制器9的工作模型，以此实现柴油机在各种负荷率情况下均能达到省油的目的，与传统的柴油发电机组相比可节约8％以上的燃油消耗。

Claims (1)

1. 自动变速恒频恒压柴油发电机组，包括柴油机(1)、通过传动装置(8)与柴油机(1)连接的励磁式发电机(2)，发电机(2)的电能输出端连接到供电线路的各相线(A、B、C)，其特征在于：发电机(2)的励磁线圈(21)连接到变频器(3)的输出端，该变频器(3)上带有转速信号输入端和电压信号采集端，转速信号输入端连接到发电机(2)的转速传感器(5)上，电压信号采集端通过电压传感器(6)与供电线路连接；与供电线路连接的功率传感器(4)上带有检测供电线路电流值的信号输入端和电压信号输入端，以及随信号输入端电流和电压变化的控制信号输出端，控制信号输出端连接到执行机构控制器(9)的输入端，执行机构控制器(9)的输出端连接到执行机构(7)的输入端，执行机构(7)的输出端连接到柴油机(1)的调速器。

Images