CN106849128A - 柴油发电机组的功率补偿系统 - Google Patents

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江孝为
潘恒明
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Abstract

本发明涉及一种柴油发电机组的功率补偿系统，该补偿系统包括有储能系统及功率补偿装置，所述储能系统连接于功率补偿装置，所述功率补偿装置接于柴油发电机组及负载之间。功率补偿装置的主要作用为通过向柴油机发电系统注入功率，实现对柴油发电机组侧的电能质量的提升，通过储能系统和功率补偿装置对柴油发电机组进行功率补偿，以达到输出电压和频率的稳定。

Description

柴油发电机组的功率补偿系统
技术领域
本发明涉及柴油发电机的技术领域，准确的说是一种柴油发电机的功率补偿装置。
背景技术
柴油发电机具有容量较大、环境适应性强、持续供电时间长以及便于移动等优点，广泛应用于独立式供电系统和应急备用供电系统。目前伴随通信技术及行业的迅猛发展，近年来各种通讯基站以及数据中心的数量与日俱增，为保证通讯的可靠性和数据中心的稳定性，对作为备用应急电源的柴油发电机组的需求量也在不断的增长。随着新能源技术的不断进步，诸如光伏发电、风能发电等新能源发电项目也在全世界范围内大量推广，然而由于风能、太阳能具有显著的随机性和间歇性，在目前技术条件下，柴油发电机组常被用来作为保障能源以提高新能源发电的供电质量。在当今发展中国家基础设施建设蓬勃发展的情况下，建筑行业对移动电源和备用电源的需求也在不断提高。
柴油发电机组的结构较为复杂，从构成上来看，主要可分以同步发电机及其负载为主的电气环节，以及以柴油发电机及其调速系统为主的机械环节两大部分，其中与电气环节相比，机械部分动态响应速度较慢。因此，在应用中往往存在以下两大问题：
1)当系统负载发生较大波动时，柴油发电机组的输出功率无法快速响应负载变化，导致柴油发电机的输出转矩无法平衡发电机的电磁转矩，进而引起同步发电机的转速波动，进而影响发电机组输出电压和频率的稳定。
2)由于柴油发电机多数工作于离网情况下，相比并网供电系统，柴油发电机组供电系统的容量较小，等效输出阻抗较大，当用电设备中有大量的无功负载和电力电子器件时，势必会导致发电机组的效率降低、输出电压波形恶化。因此，柴油发电机组的电能质量往往低于公共大电网的电能质量。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种柴油发电机组的功率补偿系统，该系统通过对柴油发电系统的有功、无功以及谐波电流的注入，达到输出电压和频率的稳定的效果。
本发明是通过以下的技术方案来实现的。
一种柴油发电机组的功率补偿系统，该补偿系统包括有储能系统及功率补偿装置，所述储能系统连接于功率补偿装置，所述功率补偿装置接于柴油发电机组及负载之间。功率补偿装置的主要作用为通过向柴油机发电系统注入功率，实现对柴油发电机组侧的电能质量的提升，通过储能系统和功率补偿装置对柴油发电机组进行功率补偿，以达到输出电压和频率的稳定。
所述功率补偿装置接有电感，所述电感分别接于柴油发电机组的三相输出端，通过电感接于柴油发电机组的三相输出进行功率补偿。
进一步，所述功率补偿装置包括有三路并联的输出三极管及三路并联的输入三极管，所述输出三极管和输入三极管分别并联接于储能系统，且三路并联的输出三极管及三路并联的输入三极管接于一起，并分三路接于电感，通过电感接于柴油发电机组的三相输出进行功率补偿。
更进一步，所述三极管为带阻尼二极管NPN型三极管。由此，对输入信号的相位进行超前和滞后补偿。
更进一步，所述储能系统的输出及输入端之间接有电容。
所述储能系统为超级电容、电解电容和铅酸蓄电池的任意一种所形成的电容组。
进一步，所述储能系统为超级电容组，超级电容组作为补偿系统直流侧的储能装置，实现了直流侧的电压源特性。通过超级电容组能够实现能量的输出或吸收，且使储能系统能够反复的充放电，以满足多次实现补偿的能量循环次数和使用寿命的要求。
因此，本发明通过向柴油机发电系统注入功率，实现对柴油发电机组侧的电能质量的提升，通过储能系统和功率补偿装置对柴油发电机组进行功率补偿，以达到输出电压和频率的稳定。
附图说明
图1是本发明所实施的结构示意图。
图2是本发明所实施的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做详细说明。
参照1所示，为本发明所实施的柴油发电机组的功率补偿系统，该补偿系统包括有储能系统及功率补偿装置，所述储能系统连接于功率补偿装置，所述功率补偿装置接于柴油发电机组及负载之间。功率补偿装置的主要作用为通过向柴油机发电系统注入功率，实现对柴油发电机组侧的电能质量的提升，通过储能系统和功率补偿装置对柴油发电机组进行功率补偿，以达到输出电压和频率的稳定。
结合图2所示，所述功率补偿装置接有电感，所述电感分别接于柴油发电机组的三相输出端，通过电感接于柴油发电机组的三相输出进行功率补偿。
同时，所述功率补偿装置包括有三路并联的输出三极管及三路并联的输入三极管，所述输出三极管和输入三极管分别并联接于储能系统，且三路并联的输出三极管及三路并联的输入三极管接于一起，并分三路接于电感，通过电感接于柴油发电机组的三相输出进行功率补偿。
而且，所述三极管为带阻尼二极管NPN型三极管。由此，对输入信号的相位进行超前和滞后补偿。
在储能系统的输出及输入端之间接有电容。
储能系统通常为超级电容组，超级电容组作为补偿系统直流侧的储能装置，实现了直流侧的电压源特性。通过超级电容组能够实现能量的输出或吸收，且使储能系统能够反复的充放电，以满足多次实现补偿的能量循环次数和使用寿命的要求。
从图2中可以看出，本发明所实现的功率补偿装置可以分为交流电路和直流电路两部分，两部分通过可以实现能量双向流动的整流器相连。其中交流侧通过电感与柴油发电系统电网相连，实现对柴油发电系统的有功、无功以及谐波电流的注入，交流侧电感的主要作用是滤除整流器因功率器件开关动作而在交流侧产生的高频谐波。直流侧包括直流滤波电容以及能量存储装置，主要作用是维持直流侧所需逆变电压以及冲击性负载情况下有供功率补偿与吸收。由于补偿装置与有源滤波器有着相似的拓扑结构，因此也承担着无功补偿以及有源滤波，进而改善柴油发电机组的统一电能质量。
因此，本发明通过向柴油机发电系统注入功率，实现对柴油发电机组侧的电能质量的提升，通过储能系统和功率补偿装置对柴油发电机组进行功率补偿，以达到输出电压和频率的稳定。
以上实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于上述施例和附图，应当理解，在发明构思的引导下，在不脱离本发明的精神和范围内，本领域技术员只进行的修改和润饰，均为本发明的保护范围所覆盖。

Claims (7)

1.一种柴油发电机组的功率补偿系统，其特征在于该补偿系统包括有储能系统及功率补偿装置，所述储能系统连接于功率补偿装置，所述功率补偿装置接于柴油发电机组及负载之间。
2.根据权利要求1所述的柴油发电机组的功率补偿系统，其特征在于所述功率补偿装置接有电感，所述电感分别接于柴油发电机组的三相输出端，通过电感接于柴油发电机组的三相输出进行功率补偿。
3.根据权利要求2所述的柴油发电机组的功率补偿系统，其特征在于所述功率补偿装置包括有三路并联的输出三极管及三路并联的输入三极管，所述输出三极管和输入三极管分别并联接于储能系统，且三路并联的输出三极管及三路并联的输入三极管接于一起，并分三路接于电感，通过电感接于柴油发电机组的三相输出进行功率补偿。
4.根据权利要求3所述的柴油发电机组的功率补偿系统，其特征在于所述三极管为带阻尼二极管NPN型三极管。
5.根据权利要求3所述的柴油发电机组的功率补偿系统，其特征在于所述储能系统的输出及输入端之间接有电容。
6.根据权利要求1所述的柴油发电机组的功率补偿系统，其特征在于所述储能系统为超级电容、电解电容和铅酸蓄电池的任意一种所形成的电容组。
7.根据权利要求6所述的柴油发电机组的功率补偿系统，其特征在于所述储能系统为超级电容组。
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