CN102570506B - 一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法 - Google Patents
一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法，柴油机带动同步发电机发出频率和幅值变化的交流电，并输出至整流器；整流器将大小和频率变化的交流电变换成直流电，并输出至直流升压变换器，同时向直流升压变换器传输柴油机输出的能量；直流升压变换器将整流器输出的幅值可变的直流电压变换为稳定的直流电压供并网逆变器使用；并网逆变器将直流升压变换器输出的直流电逆变为交流电，通过并网变压器和开关柜回馈至电网，并将柴油机输出的功率输送至电网。通过应用该方法，使得试验装置占地小、电能质量高、维护成本低，避免了能源浪费和试验场所环境温度升高带来的环境控制等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于进行柴油机台架加载试验的试验装置的控制方法，尤其是涉及一种广泛应用于的船舶电源系统、内燃机车供电系统、发电厂备用电源、家用汽车，以及矿山车辆驱动中等场合的柴油机进行加载试验时能量回馈到电网的装置的控制方法。
背景技术
柴油机组在各行各业的应用非常广泛，可作为电源设备与发电机配合应用在船舶电源系统、内燃机车供电系统、发电厂备用电源等场合，也可作为动力设备配合直变速箱应用在家用汽车及矿山车辆驱动中。但是，对于柴油机组，在其应用在上述具体场合前，需要通过多种试验。以船舶推进用柴油机组为例，国家船舶行业标准CB/T 3254就规定了数十项台架试验。
在其研制过程中以及出厂试验时均要按照其设计曲线在不同的转速下加载对应的功率进行试验，通过试验才能提供给终端用户使用。一般而言要配备大功率同步发电机及其他设备将柴油机输出的机械能转化为电能的形式试验加载。以某机车用柴油机出厂试验为例，如表1所示，其出厂试验要求在400r/min时加载297kW试验，在900r/min时加载1493kW试验，如下表所示，对应不同的转速加载的试验功率不相同，另外，二极管整流器输出电压变换范围也很大，从300V～900V，这么大的电压变化范围是无法直接给并网逆变器使用的，因此采用直流升压变换器将这些电压变换到合适的值，如1000V，然后通过并网逆变器将电能馈回电网。
| 测试项目 | 转速r/min | 直流电压V | 功率kW |
| 1 | 400 | 299 | 290 |
| 2 | 550 | 395 | 670 |
| 3 | 750 | 482 | 1100 |
| 4 | 900 | 540 | 1480 |
| 5 | 1000 | 624 | 2240 |
| 6 | 1000 | 725 | 2900 |
| 7 | 1000 | 799 | 3700 |
| 8 | 1000 | 891 | 4600 |
表1某型机车用柴油机出厂负荷试验要求
对于这些实验，绝大多数属于带负荷试验，而目前多采用“柴油机+同步发电机+不控整流器+负载电阻”的方式进行试验，少部分采用了“柴油机+同步发电机+不控整流器+直流电动机+同步发电机+并网开关柜”，即所谓的“机组法”进行试验。前者是将试验过程柴油机输出的能量全部通过负载电阻消耗掉，属于全耗能型，完全不节能；后者则通过直流电动机和同步发电机将试验过程中柴油机输出能量送到电网上，属于节能型。以16RK270船用柴油机为例，其推进特性试验仅满负荷工作点需要的试验功率就高达4500kW，试验要求持续进行数小时，因此如果采用电阻能耗式试验方式，造成的能源浪费相当可观。对于后者，由于涉及到大容量的直流发电机和同步发电机，体积庞大，机组维护工作量相当大，而且很多情况下何时并网送电往往依赖于操作人员人工判断，可靠性低而且程序繁琐。
为了解决上面两种方法带来的问题，现有技术中有使用“柴油机+同步发电机+不控整流器+晶闸管有源逆变器”方案，将试验过程中发电机输出电能馈送至电网。但由于晶闸管属于半控器件，因此在向电网馈送能量时会对电网造成相当大的谐波污染。同时晶闸管有源逆变器工作将从电网吸收大量的无功，造成网侧功率因数很低。因此该方案必须配备很大容量的无功补偿设备和谐波治理设备才能应用，缺点十分显著。
在现有技术当中，现有技术1为戚墅堰机车车辆厂宋崇河于1997年在《机车车辆工艺》杂志第3期上发表的《16V280柴油机试验能量回收装置方案探讨》一文中提及的方案。该文采用方案是“柴油机+同步发电机+不控整流器+晶闸管有源逆变器”方案。但由于晶闸管属于半控器件，因此在向电网馈送能量时会对电网造成相当大的谐波污染，同时晶闸管有源逆变器工作将从电网吸收大量的无功，造成网侧功率因数很低。因此该方案必须配备很大容量的无功补偿设备和谐波治理设备才能应用，缺点十分显著。其主接线如附图1所示。由于主电路采用的晶闸管属于半控器件，因此在向电网馈送能量时会对电网造成相当大的谐波污染，同时晶闸管有源逆变器工作将从电网吸收大量的无功，所需无功占直流侧传输功率的40％～60％，交流网侧功率因数很低，因此该方案必须配备很大容量的无功补偿设备和谐波治理设备才能应用，缺点十分显著。此外，在低转速小功率试验时，由于二极管整流器不能输出足够高的电压，因此系统在这些试验上将不能工作。
现有技术2为西南交通大学芦梅霞于2005年6月1日发表的硕士研究生论文《新型柴油发电机组试验用能量反馈系统的研究》。该文中提出一种基于PWM整流器的柴油发电机用能量反馈系统，其系统结构如附图2中所示。主要由不可控整流器、LC滤波器、PWM整流器、变压器以及控制保护电路组成。但是该文除绝大部分讨论的都是三相PWM整流器，与柴油机试验方面的关键联系非常少，其提出的方案中PWM整流器直流输入侧由不可控整流器化金和LC滤波器组成，但事实上，柴油机各种试验工况下，不可控整流器输出电压的变化是非常大的，以16V265型内燃机车用柴油机为例，其空(轻)载磨合试验、万有特新试验、转速稳定型试验以及最后的出场验收试验项目总共有数十条，且试验时二极管整流器输出电压平均值典型变化范围为300V～1000V之间。而PWM整流器向电网反馈能量要求直流侧电压必须比较稳定才能保证其输出电压的幅值和相位与电网电压相匹配。因此该文所提出的方案不具备应用价值。另外与电网兼容性方面文中没有考虑。
综上所述，无论从节约能源，提高企业效益方面考虑还是从减少机组维护工作量、提高试验效率和可靠性考虑，传统的柴油机负载试验系统亟待革命。
发明内容
本发明的目的是提供一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法，该方法解决了现有技术控制方法所应用的柴油机组实验装置能源消耗和占地面积大、可靠性低、较难维护，同时对电网污染较严重的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法的技术实现方案，一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法，包括以下步骤：
S101：柴油机带动同步发电机发出频率和幅值变化的交流电，并输出至整流器；
S102：整流器将大小和频率变化的交流电变换成直流电，并输出至直流升压变换器，同时向直流升压变换器传输柴油机输出的能量；
S103：直流升压变换器包括一重或一重以上的升压电路单元，直流升压变换器将整流器输出的幅值可变的直流电压变换为稳定的直流电压供并网逆变器使用；
S104：并网逆变器包括一重或一重以上的变流器单元，将直流升压变换器输出的直流电逆变为交流电，通过并网变压器和开关柜回馈至电网，并将柴油机输出的功率输送至电网，同时在柴油机和电网之间提供隔离。
作为本发明一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法技术方案的进一步改进，该控制方法还包括直流升压变换器控制过程和并网逆变器控制过程，直流升压变换器控制过程控制并网逆变器的直流侧电压，并网逆变器控制过程控制柴油机的加载功率。
作为本发明一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法技术方案的进一步改进，直流升压变换器控制过程包括电压外环控制过程和电流内环控制过程，电压外环控制过程根据直流升压变换器的输出电压与设定目标电压进行比较，形成电压闭环控制，并将输出信号输出至每重升压电路单元，作为每重升压电路单元升压电感的平均电流给定值或续流二极管的平均电流给定值；电流内环控制过程根据升压电路单元升压电感实时检测电流的平均值与升压电路单元升压电感的平均电流或续流二极管的平均电流给定值进行比较，形成电流闭环控制，并将输出信号输出至升压电路单元，作为升压电路单元开关管的驱动控制信号。
作为本发明一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法技术方案的进一步改进，并网逆变器控制过程包括有功电流给定过程和电流内环控制控制过程，有功电流给定过程根据试验所需加载功率信号得到下个控制周期内并网逆变器每重变流器单元的有功电流给定值信号；电流内环控制模块根据并网变压器输入绕组的交流电流信号有功分量和无功分量，分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较、调节和运算后，再经过载波移相正弦脉宽调制单元得到变流器单元开关器件的触发脉冲信号。
作为本发明一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法技术方案的进一步改进，直流升压变换器电压外环控制过程包括以下步骤：
S201：第一采样滤波单元采集直流升压变换器输出电压UO并输出至第一PI调节单元；
S202：直流升压变换器输出电压UO与目标电压Uref在第一PI调节单元中进行比较和PI调节后，输出总电流给定值Iref_TOT；
S203：总电流给定值Iref_TOT经过第一均分单元均分成n等份后得到平均电流信号Iref，输出至直流升压变换器作为每重升压电路单元升压电感的平均电流给定值或续流二极管的平均电流给定值；
直流升压变换器电流内环控制过程包括以下步骤：
S301：第二采样滤波单元采集升压电感实时电流信号输出至平均值求取单元求取平均值；
S302：升压电感电流平均值信号与升压电感平均电流给定值在第二PI调节单元中进行比较和PI调节；
S303：PI调节信号经过限幅单元进行限幅，得到每重升压电路单元开关管的占空比值信号；
S304：三角载波形成单元根据直流升压变换器的重数产生与该重数相同的相互移相的多路三角载波，每路三角载波送至对应的电流内环控制模块，与步骤S303中的开关管占空比值信号进行比较后，得到PWM触发信号，作为升压电路单元开关管的驱动控制信号。
作为本发明一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法技术方案的进一步改进，并网逆变器有功电流给定过程包括以下步骤：
S401：第一加载过渡时间设定单元根据输入的试验所需加载功率信号设定加载过渡时间，并输出至有功电流稳态给定值计算单元；
S402：有功电流稳态给定值计算单元根据加载过渡时间计算得出有功电流稳态给定值信号并输出至有功电流给定值计算单元；
S403：有功电流给定值计算单元根据有功电流稳态给定值信号计算得出有功电流给定值，并输出至第二均分单元；
S404：第二均分单元将输入的有功电流给定值进行n等份均分后得到作为下个控制周期内并网逆变器每重变流器单元的有功电流给定值信号；
并网逆变器电流内环控制控制过程包括以下步骤：
S501：第三采样滤波单元采集并网变压器输入绕组的交流电流信号；
S502：第四采样滤波单元采集并网逆变器的变流器单元的交流电压信号，经过锁相环单元计算电压相位角；
S503：坐标变换模块根据输入绕组的交流电流信号和计算得到的电压相位角，得到电流有功分量id和电流无功分量iq；
S504：电流有功分量id和电流无功分量iq分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较得出差值信号和
S505：差值信号和分别经过第三PI调节单元和第四PI调节单元进行PI调节后经过控制算法计算得到调制波指令值信号Vd和Vq；
S506：调制波指令值信号Vd和Vq经过载波移相正弦脉宽调制单元后，得到并网逆变器变流器单元开关器件的触发脉冲信号。
作为本发明一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法技术方案的进一步改进，由经过PI调节的差值信号和得到下一时刻调制波指令信号Vd和Vq是根据以下控制算法进行计算的：
id、iq——同步旋转坐标系下网侧电流；
ed、eq——同步旋转坐标系下电网电压；
Vd、Vq——同步旋转坐标系下整流器网侧电压；
vdc——直流侧电压。
作为本发明一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法技术方案的进一步改进，该控制方法还包括直流升压变换器控制过程和并网逆变器控制过程，直流升压变换器控制过程控制柴油机的加载功率，并网逆变器控制过程控制并网逆变器的直流侧电压。
作为本发明一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法技术方案的进一步改进，直流升压变换器控制过程包括平均电流给定过程和电流内环控制过程；
平均电流给定过程包括以下步骤：
S601：第二加载过渡时间设定单元根据输入的试验所需加载功率信号确定加载过渡时间；
S602：平均电流稳态给定值计算单元根据加载过渡时间计算得到每重直流升压变换器的平均电流稳态给定值信号Iref_TOT；
S603：有功电流给定值计算单元根据平均电流稳态给定值信号计算得出下个控制周期内平均电流给定值作为当前平均电流给定值；
S604：第三均分单元对当前平均电流给定值信号进行n等份均分，得到升压变换器每重升压电路单元的平均电流给定值信号Iref；
电流内环控制过程包括以下步骤：
S701：第二采样滤波单元采集升压电感实时电流信号输出至平均值求取单元求取平均值；
S702：升压电感电流平均值信号与升压电感平均电流给定值在第二PI调节单元中进行比较和PI调节；
S703：PI调节信号经过限幅单元进行限幅，得到每重升压电路单元的开关管占空比值信号；
S704：三角载波形成单元根据直流升压变换器的重数产生与该重数相同的相互移相的多路三角载波，每路三角载波送至对应的电流内环控制模块，与步骤S703中的开关管占空比值信号进行比较后，得到PWM触发信号，作为升压电路单元开关管的驱动控制信号。
作为本发明一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法技术方案的进一步改进，并网逆变器控制过程包括电压外环控制过程和电流内环控制过程；
电压外环控制过程包括以下步骤：
S801：第五采样滤波单元采集并网逆变器的直流侧输出电压信号并与给定信号Uref进行比较后得到差值信号；
S802：差值信号输出至第四PI调节单元中进行PI调节；
S803：经过PI调节的差值信号输出至第四均分单元进行n等份均分，并输出至并网逆变器作为每重变流器单元的有功电流指令值信号
电流内环控制过程包括以下步骤：
S901：第三采样滤波单元采集并网变压器输入绕组的交流电流信号；
S902：第四采样滤波单元采集并网逆变器的变流器单元的交流电压信号，经过锁相环单元计算电压相位角；
S903：坐标变换模块根据输入绕组的交流电流信号和计算得到的电压相位角，得到电流有功分量id和电流无功分量iq；
S904：电流有功分量id和电流无功分量iq分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较得出差值信号和
S905：差值信号和分别经过第三PI调节单元和第四PI调节单元进行PI调节后经过控制算法计算得到调制波指令值信号Vd和Vq；
S906：调制波指令值信号Vd和Vq经过载波移相正弦脉宽调制单元后，得到并网逆变器变流器单元开关器件的触发脉冲信号。
通过实施上述本发明一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法的技术方案，具有以下技术效果：
(1)可将柴油机负载试验过程中的输出能量送回电网，极大的避免了能源浪费；
(2)基于可关断器件的电力电子变流器组不产生大量的热量，避免了试验场所环境温度升高带来的环境控制等一系列问题；
(3)没有旋转设备、占地小、维护工作量可大幅降低；
(4)对电网污染非常小，功率因数可接近单位功率因数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术1晶闸管有源逆变器方案的试验装置系统结构框图；
图2是现有技术2新型柴油发电机组试验用能量反馈系统的系统结构框图；
图3是本发明能量回馈型柴油机试验装置一种具体实施方式的功能结构框图；
图4是本发明能量回馈型柴油机试验装置一种具体实施方式升压电路单元的电路原理图；
图5是本发明能量回馈型柴油机试验装置一种具体实施方式变流器单元的模型结构电路图；
图6是本发明能量回馈型柴油机试验装置变流器单元运行在纯电感特性模式下的矢量示意图；
图7是本发明能量回馈型柴油机试验装置变流器单元运行在单位功率整流模式下的矢量示意图；
图8是本发明能量回馈型柴油机试验装置变流器单元运行在纯电容特性模式下的矢量示意图；
图9是本发明能量回馈型柴油机试验装置变流器单元运行在单位功率逆变模式下的矢量示意图；
图10是本发明能量回馈型柴油机试验装置一种具体实施方式直流升压变换器的电路原理图；
图11是本发明能量回馈型柴油机试验装置一种具体实施方式直流升压变换器电压外环控制模块的功能结构框图；
图12是本发明能量回馈型柴油机试验装置一种具体实施方式直流升压变换器电流内环控制模块的功能结构框图；
图13是本发明能量回馈型柴油机试验装置一种具体实施方式并网逆变器有功电流给定模块的功能结构框图；
图14是本发明能量回馈型柴油机试验装置一种具体实施方式直流升压变换器平均电流给定模块的功能结构框图；
图15是本发明能量回馈型柴油机试验装置一种具体实施方式并网逆变器电流内环控制模块的功能结构框图；
图16是本发明能量回馈型柴油机试验装置一种具体实施方式并网逆变器电压外环控制模块的功能结构框图；
图中，1-整流器，2-直流升压变换器，3-并网逆变器，4-并网变压器，5-开关柜，6-柴油机，7-同步发电机，8-第一采样滤波单元，9-第-PI调节单元，10-第一均分单元，11-第二采样滤波单元，12-平均值求取单元，13-第二调节PI单元，14-限幅单元，15-三角载波形成单元，16-第一加载过渡时间设定单元，17-第一有功电流稳态给定值计算单元，18-有功电流给定值计算单元，19-第二均分单元，20-第二加载过渡时间设定单元，21-第二有功电流稳态给定值计算单元，22-有功电流给定值计算单元，23-第三均分单元，24-第三采样滤波单元，25-第四采样滤波单元，26-锁相环单元，27-坐标变换单元，28-第三调节PI单元，29-第四PI调节单元，30-载波移相正弦脉宽单元，31-变流器单元，32-第五采样滤波单元，33-第五PI调节单元，34-第四均分单元，35-升压电路单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图3至16所示，给出了本发明一种能量回馈型柴油机试验装置的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如附图3所示的一种能量回馈型柴油机试验装置的具体实施方式，包括：整流器1、直流升压变换器2、并网逆变器3和并网变压器4，整流器1进一步采用二极管不可控整流器。二极管不可控整流器的输入端通过同步发电机7连接柴油机6，二极管不可控整流器的输出端与直流升压变换器2相连，直流升压变换器2与并网逆变器3相连，并网逆变器3与并网变压器4的输入端相连，并网变压器4的输出端通过开关柜5与电网相连，在进行柴油机6试验时，柴油机6带动同步发电机7发出频率和幅值变化的交流电，经二极管不可控整流器整流变为直流电，再依次通过直流升压变换器2、并网逆变器3、并网变压器4和开关柜5将柴油机组输出的功率输送至电网。
其中，试验装置的入口为同步发电机7的出线，装置的出口通过开关柜5(Switch Gear)连接至电网。柴油机6为被试设备。柴油机6和同步发电机7组成柴油发电机组。
主要各部分的功能如下：
1、二极管不可控整流器(Rectifier)
将被试柴油机6所在柴油发电机组输出的大小、频率变化的电压变换成易于处理的直流电压，向直流升压变换器传输柴油机6输出的能量。
2、直流升压变换器(Boost DC-DC Converter)
对于柴油机6(Diesel)，由于在不同转速、不同加载功率下试验时，柴油发电机组(DieselGenerating Set)经二极管不可控整流器输出的电压变动范围很宽，通过直流升压变换器2可以为并网逆变器3提供可靠、稳定的直流电。
3、并网逆变器(Grid Inverter)
将直流升压变换器2传递来的柴油机6的输出功率从直流环节逆变为频率、相位及幅值均合适的交流电，并通过并网变压器4馈送至公共电网。考虑到容量和电能质量的问题，一般而言，要采用并网逆变器4要采用多重化方案(在容量较小，且电能质量可以保证时也可以采用单重结构)。
4、并网变压器(IT)
并网逆变器4为次边多绕组结构，配合前端多重化并网逆变器3构成变压器耦合的多重化变流器。另外，作为保证试验装置设备安全的环节，该并网变压器4在公共电网和试验设备以及被试柴油机6之间提供必要的隔离。并网变压器4的原边绕组接法采用三角型接法，可以保证高压侧即原边绕组中的三次及三的倍数次谐波不进入公用电网。
5、开关柜(Switch Gear)
作为并网接入开关，开关柜5做馈线保护和电能计量的用途。
二极管不可控整流器进一步采用三相桥式整流器，将同步发电机7输出的大小和频率变化的交流电压变换成直流电压，同时向直流升压变换器2传输柴油机6输出的能量；直流升压变换器2为并网逆变器3提供稳定的直流电源；并网逆变器3将直流升压变换器2传递来的柴油机6的输出功率从直流电压逆变为交流电，通过并网变压器4回馈至电网，并在柴油机6和电网之间提供隔离。并网逆变器3采用多重化结构，并网逆变器3包括两组或两组以上相互并联的变流器单元31。并网变压器4进一步采用多重输入绕组结构，并网变压器4包括两组或两组以上与并网逆变器3的变流器单元31数量相同的输入绕组，并网逆变器3的变流器单元31的每个输出端与并网变压器4的一个对应的输入绕组相连。
如附图5所示，并网逆变器3的变流器单元31进一步采用四象限电压源型PWM(PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)变流器，并网逆变器3的变流器单元31运行于单位功率因数有源逆变状态，变流器单元31包括交流侧电感和开关器件。并网逆变器3的核心变流器单元31采用四象限电压源型PWM变流器，该类型变流器具有功率双向流动和功率因数可控的特性，当变流器向电网回馈电能时，系统运行于有源逆变状态，当变流器从电网吸取电能时，它运行于整流状态。
如附图5所示，为PWM变流器的模型电路图。不考虑变流器本身的开关损耗，由功率平衡原理可得到：
ui＝udcidc (1.1)
式(1.1)中u、i、udc、idc分别为模型电路中交流侧电压、交流侧电流、直流侧电压和直流测电流。由式(3.1)可见：通过控制模型电路的交流侧，就可以控制其直流测；反之，控制模型电路的直流侧同样可以实现其交流侧的控制。
稳态状态下，忽略交流侧电阻和PWM谐波分量，则PWM变流器交流侧的矢量关系可用图7表示。取变流器的网侧电压源电压矢量Ui为参考矢量oo′，假设变流器的直流侧负载不变，则变流器交流侧的电流矢量I也不变，因此|UL|＝ωL|I|同样固定不变，这时交流侧电压矢量U的端点运动轨迹构成了一个以|UL|为半径的圆，控制矢量U落在该圆的不同区域，就可以实现变流器的四象限运行，如附图6至9和表2所示。
表2PWM变流器四象限运行状态表
在能量回馈型柴油机试验装置中，并网逆变器3的变流器单元31工作在单位功率因数有源逆变状态。
如附图10所示，直流升压变换器2进一步采用一重或一重以上的升压电路单元35并联构成，升压电路单元35采用Boost型DC/DC升压电路，用于将二极管不可控整流器输出的幅值可变的直流电压变换为稳定的直流电压供并网逆变器3使用，升压电路单元35包括升压电感、续流二极管、开关管和直流侧输出电容。直流升压变换器2用于将二极管不可控整流器输出的幅值可变的直流电压变换为较高的稳定的直流电压供并网逆变器3使用，它由一重或多重基本Boost型DC/DC升压电路单元并联构成，每重的结构示意图如图4所示。Ui为输入电压、UO为输出电压。L为直流电抗器，Q为可关断的开关管，如：IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)、IGCT(Integrated 6ate-Commutated Thyristor，集成门极换流晶闸管)等，D为续流二极管，C为直流输出侧电容。
工作原理如下：当开关管Q导通时，电感电流增加、储能增加，此时电感两端的电压为Ui＞0，且负载由电容器供电，电路输入侧不向负载提供能量。此后当开关管Q关断时，由于电感电流不能突变，因此电流将通过续流二极管D向电容C充电、且向负载提供能量，电感储能传递到电容、负载侧，此时UO＝Ui-UL，由于电感电流在减小，因此UO＞0，故UO＞Ui。
作为本发明的一种具体实施方式，能量回馈型柴油机试验装置进一步包括直流升压变换器控制模块，直流升压变换器控制模块包括电压外环控制模块和电流内环控制模块。如附图11所示，电压外环控制模块包括第一采样滤波单元8、第一PI调节单元9和第一均分单元10，第一采样滤波单元8采集直流升压变换器2输出电压并输出至第一PI调节单元9中，并与目标电压在第一PI调节单元9中进行比较和PI调节后，输出总电流给定值，经过第一均分单元10均分成n等份后输出至直流升压变换器2作为每重升压电路单元35的升压电感平均电流给定值或续流二极管平均电流给定值。如附图12所示，电流内环控制模块包括第二PI调节单元13、限幅单元14、三角载波形成单元15、第二采样滤波单元11和平均值求取单元12，第二采样滤波单元11采集升压电感实时电流信号输出至平均值求取单元12求取平均值后输出至第二PI调节单元13，与升压电感平均电流给定值在第二PI调节单元13中进行比较和PI调节后输出至限幅单元14得到每重升压电路单元35的开关管占空比值信号，三角载波形成单元15根据直流升压变换器2的重数产生与该重数相同的相互移相的多路三角载波，每路三角载波送至对应的电流内环控制模块，与上述开关管占空比值信号进行比较后，得到PWM触发信号，作为升压电路单元35开关管的驱动控制信号。
在上述具体实施方式的基础之上，能量回馈型柴油机试验装置包括并网逆变器控制模块，并网逆变器控制模块进一步包括有功电流给定模块和电流内环控制模块。如附图13所示，有功电流给定模块包括第一加载过渡时间设定单元16、有功电流稳态给定值计算单元17、有功电流给定值计算单元18和第二均分单元19，试验所需加载功率信号输入至第一加载过渡时间设定单元16，再经过有功电流稳态给定值计算单元17得到有功电流稳态给定值信号，经过有功电流给定值计算单元18和第二均分单元19得到下个控制周期内并网逆变器3每重变流器单元31的有功电流给定值信号。如附图14所示，电流内环控制模块包括第三PI调节单元28、第四PI调节单元29、坐标变换单元27、锁相环单元26、第三采样滤波单元24、第四采样滤波单元25和载波移相正弦脉宽调制单元30，第三采样滤波单元24采集并网变压器4的输入绕组的交流电流信号，并输出至坐标变换模块27，第四采样滤波单元25采集并网逆变器3的变流器单元31的交流电压信号，经过锁相环单元26计算电压相位角后输出至坐标变换单元27，得到电流有功分量和电流无功分量，分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较，差值分别经过第三PI调节单元28和第四PI调节单元29进行比较、调节及运算后得到调制波指令值信号，调制波指令信号经载波移相正弦脉宽调制单元30后得到变流器单元31开关器件的触发脉冲信号，并将其输出至并网逆变器3的变流器单元31。
作为本发明的另一种具体实施方式，能量回馈型柴油机试验装置进一步包括直流升压变换器控制模块，直流升压变换器控制模块包括平均电流给定模块和电流内环控制模块。如附图15所示，平均电流给定模块包括第二加载过渡时间设定单元20、平均电流稳态给定值计算单元21、平均电流给定值计算单元22和第三均分单元23，试验所需加载功率信号输入至第二加载过渡时间设定单元20，再经过平均电流稳态给定值计算单元21得到每重直流升压变换器2的平均电流稳态给定值信号，输出至平均电流给定值计算单元22，再经过第三均分单元23进行n等分均分后，得到升压变换器2每重升压电路单元35的平均电流给定值信号。如附图12所示，电流内环控制模块包括第二PI调节单元13、限幅单元14、三角载波形成单元15、第二采样滤波单元11和平均值求取单元12，第二采样滤波单元11采集升压电感实时电流信号输出至平均值求取单元12求取平均值后输出至第二PI调节单元13，与升压电感平均电流给定值在第二PI调节单元13中进行比较和PI调节后输出至限幅单元14得到每重升压电路单元35的开关管占空比值信号，三角载波形成单元15根据直流升压变换器2的重数产生与该重数相同的相互移相的多路三角载波，每路三角载波送至对应的电流内环控制模块，与上述开关管占空比值信号进行比较后，得到PWM触发信号，作为升压电路单元35开关管的驱动控制信号。
在上述另一种具体实施方式的基础之上，能量回馈型柴油机试验装置进一步包括并网逆变器控制模块，并网逆变器控制模块包括电压外环控制模块和电流内环控制模块。如附图16所示，电压外环控制模块包括第四PI调节单元33、第四均分单元34和第五采样滤波单元32，第五采样滤波单元采集并网逆变器3的直流侧输出电压信号并输出至第四PI调节单元33中，并与目标电压在第四PI调节单元33中进行比较和PI调节后，输出总电流给定值，经过第四均分单元34均分成n等份后输出至并网逆变器3作为每重变流器单元31的有功电流指令值信号。如附图14所示，电流内环控制模块包括第三PI调节单元28、第四PI调节单元29、坐标变换单元27、锁相环单元26、第三采样滤波单元24、第四采样滤波单元25和载波移相正弦脉宽调制单元30，第三采样滤波单元24采集并网变压器4的输入绕组的交流电流信号，并输出至坐标变换模块27，第四采样滤波单元25采集并网逆变器3的变流器单元31的交流电压信号，经过锁相环单元26计算电压相位角后输出至坐标变换单元27，得到电流有功分量和电流无功分量，分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较，差值分别经过第三PI调节单元28和第四PI调节单元29进行比较、调节及运算后得到调制波指令值信号，调制波指令信号经载波移相正弦脉宽调制单元30后得到变流器单元31开关器件的触发脉冲信号，并将其输出至并网逆变器3的变流器单元31。
一种对本发明具体实施方式所描述的能量回馈型柴油机实验装置进行控制的方法，该控制方法主要包括两大块，一是对直流升压变换器2进行控制的策略，二是对并网逆变器3进行控制的策略。装置的控制目标可分解为两个：并网逆变器3的直流侧电压和柴油机6的加载功率。按照上述两个控制目标的承担主体可以分成两种控制策略：
(1)直流升压变换器2控制并网逆变器3的直流侧电压，并网逆变器3控制柴油机6的加载功率；
(2)直流升压变换器2控制柴油机6的加载功率，并网逆变器3控制并网逆变器3的直流侧电压。
一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法，包括以下步骤：
S101：柴油机6带动同步发电机7发出频率和幅值变化的交流电，并输出至整流器1；
S102：整流器1将大小和频率变化的交流电变换成直流电，并输出至直流升压变换器2，同时向直流升压变换器2传输柴油机6输出的能量；
S103：直流升压变换器2包括一重或一重以上的升压电路单元35，直流升压变换器2将整流器1输出的幅值可变的直流电压变换为稳定的直流电压供并网逆变器3使用；
S104：并网逆变器3包括一重或一重以上的变流器单元31，将直流升压变换器2输出的直流电逆变为交流电，通过并网变压器4和开关柜5回馈至电网，并将柴油机6输出的功率输送至电网，同时在柴油机6和电网之间提供隔离。
该控制方法还进一步包括直流升压变换器控制过程和并网逆变器控制过程，直流升压变换器控制过程控制并网逆变器3的直流侧电压，并网逆变器控制过程控制柴油机6的加载功率。
鉴于大型柴油机试验功率高达数兆瓦，因此直流升压变换器2采取多重化的结构。对于多重化直流升压变换器的控制，采用共用电压外环和独立电流内环的结构，如附图11和12所示。直流升压变换器控制过程进一步包括电压外环控制过程和电流内环控制过程，直流升压变换器2的控制目标按输出直流电压UO为设定值闭环控制。电压外环控制过程根据实时检测直流升压变换器2的输出电压UO与设定目标电压Uref进行比较，形成电压闭环控制，并将输出信号输出至每重升压电路单元35，作为每重升压电路单元35升压电感的平均电流给定值或续流二极管的平均电流给定值；电流内环控制过程根据升压电路单元35的升压电感实时检测电流的平均值与升压电路单元35的升压电感平均电流或续流二极管平均电流给定值进行比较，形成电流闭环控制，输出升压电路单元35开关器件的驱动控制信号。
并网逆变器控制过程进一步包括有功电流给定过程和电流内环控制控制过程，有功电流给定过程根据试验所需加载功率信号得到下个控制周期内并网逆变器3每重变流器单元31的有功电流给定值信号；电流内环控制模块根据并网变压器4输入绕组的交流电流信号有功分量和无功分量，分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较、调节和运算后，再经过载波移相正弦脉宽调制单元30得到变流器单元31开关器件的触发脉冲信号。
直流升压变换器电压外环控制过程进一步包括以下步骤：
S201：第一采样滤波单元8采集直流升压变换器2输出电压UO并输出至第一PI调节单元；
S202：直流升压变换器2输出电压UO与目标电压Uref在第一PI调节单元9中进行比较和PI调节后，输出总电流给定值Iref_TOT；
S203：总电流给定值Iref_TOT经过第一均分单元10均分成n等份后得到平均电流信号Iref，输出至直流升压变换器2作为每重升压电路单元35升压电感的平均电流给定值或续流二极管的平均电流给定值；
直流升压变换器电流内环控制过程进一步包括以下步骤：
S301：第二采样滤波单元11采集升压电感实时电流信号输出至平均值求取单元12求取平均值；
S302：升压电感电流平均值信号与升压电感平均电流给定值在第二PI调节单元13中进行比较和PI调节；
S303：PI调节信号经过限幅单元14进行限幅，得到每重升压电路单元35的开关管Qi(i＝1，2，......，n)的占空比值Duty信号；
S304：三角载波形成单元15根据直流升压变换器2的重数产生与该重数相同的相互移相的多路三角载波，每路三角载波送至对应的电流内环控制模块，与步骤S303中的开关管占空比值信号进行比较后，得到PWM触发信号，作为升压电路单元35开关管的驱动控制信号。
同样的，对于多重化的并网逆变器3，每重PWM变流器单元31的有功电流指令值采用开环方式给定，无功电流指令值恒等于“0”，有功电流给定模块框图如附图13所示，并网逆变器有功电流给定过程进一步包括以下步骤：
S401：第一加载过渡时间设定单元16根据输入的试验所需加载功率信号设定加载过渡时间，并输出至有功电流稳态给定值计算单元17；
S402：有功电流稳态给定值计算单元17根据加载过渡时间计算得出有功电流稳态给定值信号并输出至有功电流给定值计算单元18；
S403：有功电流给定值计算单元18根据有功电流稳态给定值信号计算得出有功电流给定值，并输出至第二均分单元19；
S404：第二均分单元19将输入的有功电流给定值进行n等份均分后得到作为下个控制周期内并网逆变器3每重变流器单元31的有功电流给定值信号；
需要说明的是，加载过渡时间就是并网逆变器3输出功率从0增加到试验所需功率的时间。此外，
并网逆变器电流内环控制控制过程包括以下步骤：
S501：第三采样滤波单元24采集k时刻并网变压器4网侧输入绕组(即并网变压器4的原边电压，也就是电网电压)的交流电流信号，并进行带通滤波；
S502：第四采样滤波单元25采集k时刻并网逆变器3的变流器单元31的交流电压信号，并进行带通滤波，再经过锁相环单元26(PLL)计算电压相位角；
S503：坐标变换模块27根据输入绕组的交流电流信号和计算得到的电压相位角，得到k时刻的网侧电流有功分量id和电流无功分量iq；
S504：电流有功分量id和电流无功分量iq分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较得出差值信号和
S505：差值信号和分别经过第三PI调节单元28和第四PI调节单元29进行PI调节后经过控制算法计算得到调制波指令值信号Vd和Vq；
S506：调制波指令值信号Vd和Vq经过载波移相正弦脉宽调制单元30后，得到并网逆变器3变流器单元31开关器件的触发脉冲信号。
由经过PI调节的差值信号和得到下一时刻(k+1时刻)的调制波指令信号Vd和Vq是根据以下控制算法进行计算的：
id、iq——同步旋转坐标系下网侧电流；
ed、eq——同步旋转坐标系下电网电压；
Vd、Vq——同步旋转坐标系下整流器网侧电压；
vdc——直流侧电压。
该控制方法还进一步包括直流升压变换器控制过程和并网逆变器控制过程，直流升压变换器控制过程控制柴油机6的加载功率，并网逆变器控制过程控制并网逆变器3的直流侧电压。
直流升压变换器控制过程进一步包括平均电流给定过程和电流内环控制过程；
平均电流给定过程包括以下步骤：
S601：第二加载过渡时间设定单元20根据输入的试验所需加载功率信号确定加载过渡时间；
S602：平均电流稳态给定值计算单元21根据加载过渡时间计算得到每重直流升压变换器2的平均电流稳态给定值信号Iref_TOT；
S603：有功电流给定值计算单元22根据平均电流稳态给定值信号计算得出下个控制周期内平均电流给定值作为当前平均电流给定值；
S604：第三均分单元23对当前平均电流给定值信号进行n等份均分，得到升压变换器2每重升压电路单元35的平均电流给定值信号Iref；
需要说明的是：
如果采用升压电感平均电流做闭环控制，则有Iref_TOT＝P/(Uin×n)，Uin是直流升压变换器2的输入电压平均值；
如果采用续流二极管平均电流做闭环控制，则有，Iref_TOT＝P/(UO×n)，UO是直流升压变换器输出电压平均值，也即并网逆变3的直流侧电压平均值；
电流内环控制过程包括以下步骤：
S701：第二采样滤波单元11采集升压电感实时电流信号输出至平均值求取单元12求取平均值；
S702：升压电感电流平均值信号与升压电感平均电流给定值在第二PI调节单元13中进行比较和PI调节；
S703：PI调节信号经过限幅单元14进行限幅，得到每重升压电路单元35的开关管占空比值信号；
S704：三角载波形成单元15根据直流升压变换器2的重数产生与该重数相同的相互移相的多路三角载波，每路三角载波送至对应的电流内环控制模块，与步骤S703中的开关管占空比值信号进行比较后，得到PWM触发信号，作为升压电路单元35开关管的驱动控制信号。
并网逆变器控制过程进一步包括电压外环控制过程和电流内环控制过程；
电压外环控制过程包括以下步骤：
S801：第五采样滤波单元采集并网逆变器3的直流侧输出电压信号并与给定信号Uref进行比较后得到差值信号；
S802：差值信号输出至第四PI调节单元33中进行PI调节；
S803：经过PI调节的差值信号输出至第四均分单元34进行n等份均分，并输出至并网逆变器3作为每重变流器单元31的有功电流指令值信号
电流内环控制过程包括以下步骤：
S901：第三采样滤波单元24采集并网变压器4输入绕组的交流电流信号；
S902：第四采样滤波单元25采集并网逆变器3的变流器单元31的交流电压信号，经过锁相环单元26计算电压相位角；
S903：坐标变换模块27根据输入绕组的交流电流信号和计算得到的电压相位角，得到电流有功分量id和电流无功分量iq；
S904：电流有功分量id和电流无功分量iq分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较得出差值信号和
S905：差值信号和分别经过第三PI调节单元28和第四PI调节单元29进行PI调节后经过控制算法计算得到调制波指令值信号Vd和Vq；
S906：调制波指令值信号Vd和Vq经过载波移相正弦脉宽调制单元30后，得到并网逆变器3变流器单元31开关器件的触发脉冲信号。
本发明具体实施方式所描述的能量回馈型柴油机实验装置可按以下具体步骤实施：
(1)试验时，首先选择试验项目，该试验项目包含了试验的柴油机6的转速、整流器1的输出电压范围以及试验功率等参数；
(2)启动柴油机6，并使其工作在试验转速；
(3)调节同步发电机7励磁，使整流器1输出电压处于该项试验对应电压范围；
(4)通过人机接口启动试验加载程序逐渐加载至所需试验功率，在加载试验时中间直流环节从柴油机6吸收能量并将其传递到并网逆变器3的直流侧，并网逆变器3则从中间直流环节吸收能量并将其送至电网，从而达到柴油机6输出功率的回收利用；
(5)试验结束后通过人机接口停止能量回馈型柴油机实验装置网侧回馈能量，从而实现卸载。
本发明具体实施方式所描述的能量回馈型柴油机实验装置为了在较宽的范围内实现被试柴油机6的能量回馈，在整流器2与并网逆变器3之间加入稳定并网逆变器3直流侧电压的直流升压环节；为了减小回馈时注入公用电网的谐波电流系统采用多重化并网逆变器和多重化并网变压器，通过载波移相控制保证电能质量；为了保证容量而采用了多重化直流升压变换器和多重化并网逆变器。
本发明具体实施方式所描述的能量回馈型柴油机实验装置所产生的技术效果主要体现在：
(1)本发明采用IGBT、IGCT等可关断器件作为变流器单元31的开关器件，开关器件开通关断产生的谐波相比晶闸管类半控器件有数量级上的减小，加之采用多重化，装置在工作时回馈到并网变压器4一次侧的电能所包含的谐波成份将非产小，可以比较容易的满足国家及IEC相关标准；
(2)本发明的网侧功率因数可以达到或接近单位功率因数，这与采用晶闸管有源逆变系统时有极大的提升，晶闸管有源逆变器工作将从电网吸收大量的无功，造成网侧功率因数很低；
(3)本发明与传统耗能型试验方法相比，可将柴油机负载试验过程中的输出能量送回电网，极大的避免了能源浪费，同时基于可关断器件的变流器单元自生功耗小，避免了试验场所环境温度升高带来的环境控制等一系列问题；
(4)本发明与传统机组型试验方法相比，没有旋转设备、占地小、维护工作量可大幅降低；
(5)本发明在并网变压器4的原边接法采用三角型接法，可以保证高压侧即原边绕组中的三次及三的倍数次谐波不进入公用电网。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (5)
1.一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括以下步骤：
S101：柴油机(6)带动同步发电机(7)发出频率和幅值变化的交流电，并输出至整流器(1)；
S102：整流器(1)将幅值和频率变化的交流电变换成直流电，并输出至直流升压变换器(2)，同时向直流升压变换器(2)传输柴油机(6)输出的能量；
S103：直流升压变换器(2)包括多重的升压电路单元(35)，直流升压变换器(2)将整流器(1)输出的幅值可变的直流电压变换为稳定的直流电压供并网逆变器(3)使用；
S104：并网逆变器(3)包括多重的变流器单元(31)，将直流升压变换器(2)输出的直流电逆变为交流电，通过并网变压器(4)和开关柜(5)回馈至电网，并将柴油机(6)输出的功率输送至电网，同时在柴油机(6)和电网之间提供隔离；
所述的控制方法还包括直流升压变换器控制过程和并网逆变器控制过程，所述的直流升压变换器控制过程控制并网逆变器(3)的直流侧电压，所述的并网逆变器控制过程控制柴油机(6)的加载功率；
所述的并网逆变器控制过程包括有功电流给定过程和电流内环控制过程，所述的有功电流给定过程根据试验所需加载功率信号得到下个控制周期内并网逆变器(3)每重变流器单元(31)的有功电流给定值信号；所述的电流内环控制过程根据并网变压器(4)输入绕组的交流电流信号有功分量和无功分量，分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较、调节和运算后，再经过载波移相正弦脉宽调制单元(30)得到变流器单元(31)开关器件的触发脉冲信号；
所述有功电流给定过程包括以下步骤：
S401：第一加载过渡时间设定单元(16)根据输入的试验所需加载功率信号设定加载过渡时间，并输出至有功电流稳态给定值计算单元(17)；
S402：有功电流稳态给定值计算单元(17)根据加载过渡时间计算得出有功电流稳态给定值信号，并输出至有功电流给定值计算单元(18)；
S403：有功电流给定值计算单元(18)根据有功电流稳态给定值信号计算得出有功电流给定值，并输出至第二均分单元(19)；
S404：第二均分单元(19)将输入的有功电流给定值进行n等份均分后得到，作为下个控制周期内并网逆变器(3)每重变流器单元(31)的有功电流给定值信号；
所述电流内环控制过程包括以下步骤：
S501：第三采样滤波单元(24)采集并网变压器(4)输入绕组的交流电流信号；
S502：第四采样滤波单元(25)采集并网逆变器(3)的变流器单元(31)的交流电压信号，经过锁相环单元(26)计算电压相位角；
S503：坐标变换模块(27)根据输入绕组的交流电流信号和计算得到的电压相位角，得到电流有功分量id和电流无功分量iq；
S504：电流有功分量id和电流无功分量iq分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较得出差值信号和
S505：差值信号和分别经过第三PI调节单元(28)和第四PI调节单元(29)进行PI调节后经过控制算法计算得到调制波指令值信号Vd和Vq；
S506：调制波指令值信号Vd和Vq经过载波移相正弦脉宽调制单元(30)后，得到并网逆变器(3)变流器单元(31)开关器件的触发脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法，其特征在于：所述的直流升压变换器控制过程包括电压外环控制过程和电流内环控制过程，所述的电压外环控制过程根据直流升压变换器(2)的输出电压与设定目标电压进行比较，形成电压闭环控制，并将输出信号输出至每重升压电路单元(35)，作为每重升压电路单元(35)升压电感的平均电流给定值或续流二极管的平均电流给定值；所述直流升压变换器控制过程的电流内环控制过程根据升压电路单元(35)升压电感实时检测电流的平均值与升压电路单元(35)升压电感的平均电流或续流二极管的平均电流给定值进行比较，形成电流闭环控制，并将输出信号输出至升压电路单元(35)，作为升压电路单元(35)开关管的驱动控制信号。
3.根据权利要求2所述的一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法，其特征在于：
所述直流升压变换器控制过程的电压外环控制过程包括以下步骤：
S201：第一采样滤波单元(8)采集直流升压变换器(2)输出电压UO并输出至第一PI调节单元；
S202：直流升压变换器(2)输出电压UO与目标电压Uref在第一PI调节单元(9)中进行比较和PI调节后，输出总电流给定值Iref_TOT；
S203：总电流给定值Iref_TOT经过第一均分单元(10)均分成n等份后得到平均电流信号Iref，输出至直流升压变换器(2)作为每重升压电路单元(35)升压电感的平均电流给定值或续流二极管的平均电流给定值；
所述直流升压变换器控制过程的电流内环控制过程包括以下步骤：
S301：第二采样滤波单元(11)采集升压电感实时电流信号输出至平均值求取单元(12)求取平均值；
S302：升压电感电流平均值信号与升压电感平均电流给定值在第二PI调节单元(13)中进行比较和PI调节；
S303：PI调节信号经过限幅单元(14)进行限幅，得到每重升压电路单元(35)开关管的占空比值信号；
S304：三角载波形成单元(15)根据直流升压变换器(2)的重数产生与该重数相同的相互移相的多路三角载波，每路三角载波送至对应的电流内环控制模块，与步骤S303中的开关管占空比值信号进行比较后，得到PWM触发信号，作为升压电路单元(35)开关管的驱动控制信号。
4.一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括以下步骤：
S101：柴油机(6)带动同步发电机(7)发出频率和幅值变化的交流电，并输出至整流器(1)；
S102：整流器(1)将大小和频率变化的交流电变换成直流电，并输出至直流升压变换器(2)，同时向直流升压变换器(2)传输柴油机(6)输出的能量；
S103：直流升压变换器(2)包括多重的升压电路单元(35)，直流升压变换器(2)将整流器(1)输出的幅值可变的直流电压变换为稳定的直流电压供并网逆变器(3)使用；
S104：并网逆变器(3)包括多重的变流器单元(31)，将直流升压变换器(2)输出的直流电逆变为交流电，通过并网变压器(4)和开关柜(5)回馈至电网，并将柴油机(6)输出的功率输送至电网，同时在柴油机(6)和电网之间提供隔离；
所述的控制方法还包括直流升压变换器控制过程和并网逆变器控制过程，所述的直流升压变换器控制过程控制柴油机(6)的加载功率，所述的并网逆变器控制过程控制并网逆变器(3)的直流侧电压；
所述的直流升压变换器控制过程包括平均电流给定过程和电流内环控制过程；
所述的平均电流给定过程包括以下步骤：
S601：第二加载过渡时间设定单元(20)根据输入的试验所需加载功率信号确定加载过渡时间；
S602：平均电流稳态给定值计算单元(21)根据加载过渡时间计算得到每重直流升压变换器(2)的平均电流稳态给定值信号Iref_TOT；
S603：有功电流给定值计算单元(22)根据平均电流稳态给定值信号计算得出下个控制周期内平均电流给定值作为当前平均电流给定值；
S604：第三均分单元(23)对当前平均电流给定值信号进行n等份均分，得到升压变换器(2)每重升压电路单元(35)的平均电流给定值信号Iref；
所述的电流内环控制过程包括以下步骤：
S701：第二采样滤波单元(11)采集升压电感实时电流信号输出至平均值求取单元(12)求取平均值；
S702：升压电感电流平均值信号与升压电感平均电流给定值在第二PI调节单元(13)中进行比较和PI调节；
S703：PI调节信号经过限幅单元(14)进行限幅，得到每重升压电路单元(35)的开关管占空比值信号；
S704：三角载波形成单元(15)根据直流升压变换器(2)的重数产生与该重数相同的相互移相的多路三角载波，每路三角载波送至对应的电流内环控制模块，与步骤S703中的开关管占空比值信号进行比较后，得到PWM触发信号，作为升压电路单元(35)开关管的驱动控制信号。
5.根据权利要求4所述的一种能量回馈型柴油机试验装置控制方法，其特征在于：所述的并网逆变器控制过程包括电压外环控制过程和电流内环控制过程；
所述的电压外环控制过程包括以下步骤：
S801：第五采样滤波单元采集并网逆变器(3)的直流侧输出电压信号并与给定信号Uref进行比较后得到差值信号；
S802：差值信号输出至第四PI调节单元(33)中进行PI调节；
S803：经过PI调节的差值信号输出至第四均分单元(34)进行n等份均分，并输出至并网逆变器(3)作为每重变流器单元(31)的有功电流指令值信号；
所述并网逆变器控制过程的电流内环控制过程包括以下步骤：
S901：第三采样滤波单元(24)采集并网变压器(4)输入绕组的交流电流信号；
S902：第四采样滤波单元(25)采集并网逆变器(3)的变流器单元(31)的交流电压信号，经过锁相环单元(26)计算电压相位角；
S903：坐标变换模块(27)根据输入绕组的交流电流信号和计算得到的电压相位角，得到电流有功分量id和电流无功分量iq；
S904：电流有功分量id和电流无功分量iq分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较得出差值信号和
S905：差值信号和分别经过第三PI调节单元(28)和第四PI调节单元(29)进行PI调节后经过控制算法计算得到调制波指令值信号Vd和Vq；
S906：调制波指令值信号Vd和Vq经过载波移相正弦脉宽调制单元(30)后，得到并网逆变器(3)变流器单元(31)开关器件的触发脉冲信号。
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