CN107795393A - 汽油发电机组调速系统和方法 - Google Patents

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钟小明
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Abstract

本发明揭示了一种汽油发电机组调速系统，发电机组设有发动机和发电机，所述发动机的输出轴通过联轴器连接并驱动发电机的动力轴旋转，所述联轴器上设有采集发动机输出轴转速的转速传感器，所述发电机的电源输出线上设有电信号采集单元，所述转速传感器输出实际转速信号至调速控制器，所述采集单元输出相电流和相电压数值信号至调速控制器，所述调速控制器输出驱动信号至发动机的油门开度执行器。本发明的调试系统能够在发电机组运行过程中，当发电机组负载大功率加载或者大功率卸载时，发电机组的调速系统响应及时，输出电源的频率、电压波动较小，输出电源质量较高。

Description

汽油发电机组调速系统和方法
技术领域
本发明涉及汽油发电机组领域，尤其涉及发电机组中发动机的调速技术。
背景技术
当发电机组负载大功率加载或者大功率卸载时，发电机组的调速系统难以做到及时响应，使得发动机转速出现较大波动，输出电源的频率波动较大，甚至电压也波动较大，不利于取电设备。然而目前，并没有一种能够及时可靠的对发动机进行调试的系统和方法，制约着汽油发电机组的发展，以及发动机的再利用技术发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种能够稳定转速的系统和方法，以改善此时的输出电源质量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：汽油发电机组调速系统，发电机组设有发动机和发电机，所述发动机的输出轴通过联轴器连接并驱动发电机的动力轴旋转，所述联轴器上设有采集发动机输出轴转速的转速传感器，所述发电机的电源输出线上设有电信号采集单元，所述转速传感器输出实际转速信号至调速控制器，所述采集单元输出相电流和相电压数值信号至调速控制器，所述调速控制器输出驱动信号至发动机的油门执行器。
所述发动机的油门上设有油门开度传感器，所述油门开度传感器输出油门开度信号至调速控制器。
所述调速控制器设有存储单元，所述存储单元输出预存的发动机期望转速信号至调速控制器。
所述调节控制器设有计时器，所述计时器输出时间信号至调节控制器。
基于所述汽油发电机组调速系统的调速方法：
调速控制器实时获取发动机实际转速信号，实时获取发电机输出电能的相电压信号和相电流信号；
调速控制器根据相电压信号和相电流信号获取期望转速信号；
调速控制器比较实际转速和期望转速信，并输出驱动信号至发动机的油门执行器，以实现实际转速跟随期望转速的控制目的。
调速控制器的控制周期一般为150ms～300ms。
调速控制器在1ms级别的周期内采集相电流信号变化率，并在10ms的周期内做出判断，如果变化率的超过设定阈值，则启动新的输出周期。
本发明的调试系统能够在发电机组运行过程中，当发电机组负载大功率加载或者大功率卸载时，发电机组的调速系统响应及时，输出电源的频率、电压波动较小，输出电源质量较高。
附图说明
下面对本发明说明书中附图表达的内容作简要说明：
图1为汽油发电机组调速系统原理图；
图2为调速控制器工作原理图。
具体实施方式
如图1所示，汽油机发电机组设有发动机和发电机，发动机的输出轴通过联轴器连接并驱动发电机的动力轴旋转。从而实现发电机发电，调速系统在联轴器上设有采集发动机输出轴转速的转速传感器，发电机的电源输出线上设有电信号采集单元，电信号采集单元用于采集相电压信号和相电流信号，转速传感器输出实际转速信号至调速控制器，采集单元输出相电流和相电压数值信号至调速控制器，调速控制器用于对整个汽油机发电机组的发动机进行调速控制。
发动机的油门上设有油门开度传感器，油门开度传感器输出油门开度信号至调速控制器，如图2所示，调速控制器输出驱动信号至发动机的油门执行器，由于发动机采用电子节气门，电子节气门的开度由ECU控制执行器完成控制，成为内环的油门开度控制环，发电机组的调速控制器只需要控制外环的发动机转速，即对油门开度进行调节，从而实现发电机的转速控制。
调速控制器设有存储单元，存储单元输出预存的发动机期望转速信号至调速控制器，期望转速与相电流之间有着对应表格，调速控制器可以根据查表，根据当前的相电流获取相应的期望转速。调节控制器设有计时器，计时器输出时间信号至调节控制器，用于控制调速节拍。
基于上述汽油发电机组调速系统的调速方法：
调速控制器实时获取发动机实际转速信号，实时获取发电机输出电能的相电压信号和相电流信号；
调速控制器根据相电压信号和相电流信号获取期望转速信号，若相电流变化过大，则调整期望转速，若相电流变化不大，则保持当前期望转速；
调速控制器比较实际转速和期望转速信，并输出驱动信号至发动机的油门执行器，以实现实际转速跟随期望转速的控制目的。
由于组成发电机组的发动机系统为迟滞系统，惯性较大，发动机的油门控制输出更新不宜太过频繁，此种情况下数字调速控制器的控制周期一般为150ms～300ms。相比而言，组成发电机组的发电机系统电力负载部分响应较快，即转速的变化迟滞于电流的变化。
在负载大功率加载或者大功率卸载时，数字控制系统在1ms级别的周期内采集电流变化率，在10ms的周期内做出判断，如果电流变化率的超过设定阈值，则启动新的输出周期。即原来的控制周期为定时为T，定时时间到达后，触发输出控制信号。如果在此周期内，发生大功率加载或卸载，则同样要等待到在定时为T的周期结束才输出控制信号，此段时间内油门来不及调整，发电机组的转速发生较大变化。而通过电流变化率信号产生中断，使得数字调速器及时响应负载变化。
通过采集电流变化率，一方面是产生中断信号更新控制周期，一方面通过电流变化率的数值作为调速控制器的前馈信号，增大油门控制的变化量，提前响应负载变化，减小系统的转速波动。由于一般发电系统为3相交流电，故需要采集3相电流变化，3相之和为总负载变化。负载总功率和电压、电流相关。电流变化较大时转速波动较大而超过电压自动调整器的范围，使得输出电压发生变化。采集电压是为了修正功率匹配的问题。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.汽油发电机组调速系统，发电机组设有发动机和发电机，所述发动机的输出轴通过联轴器连接并驱动发电机的动力轴旋转，其特征在于：所述联轴器上设有采集发动机输出轴转速的转速传感器，所述发电机的电源输出线上设有电信号采集单元，所述转速传感器输出实际转速信号至调速控制器，所述采集单元输出相电流和相电压数值信号至调速控制器，所述调速控制器输出驱动信号至发动机的油门执行器。
2.根据权利要求1所述的汽油发电机组调速系统，其特征在于：所述发动机的油门上设有油门开度传感器，所述油门开度传感器输出油门开度信号至调速控制器。
3.根据权利要求1或2所述的汽油发电机组调速系统，其特征在于：所述调速控制器设有存储单元，所述存储单元输出预存的发动机期望转速信号至调速控制器。
4.根据权利要求3所述的汽油发电机组调速系统，其特征在于：所述调节控制器设有计时器，所述计时器输出时间信号至调节控制器。
5.基于权利要求1-4所述汽油发电机组调速系统的调速方法，其特征在于：
调速控制器实时获取发动机实际转速信号，实时获取发电机输出电能的相电压信号和相电流信号；
调速控制器根据相电压信号和相电流信号获取期望转速信号；
调速控制器比较实际转速和期望转速信，并输出驱动信号至发动机的油门执行器，以实现实际转速跟随期望转速的控制目的。
6.根据权利要求5所述的调速方法，其特征在于：调速控制器的控制周期一般为150ms～300ms。
7.根据权利要求6所述的调速方法，其特征在于：调速控制器在1ms级别的周期内采集相电流信号变化率，并在10ms的周期内做出判断，如果变化率的超过设定阈值，则启动新的输出周期。
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