RU2320072C1 - Method for automatic adaptive management of electric machine with valve type constant current generator - Google Patents
Method for automatic adaptive management of electric machine with valve type constant current generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2320072C1 RU2320072C1 RU2006141516/09A RU2006141516A RU2320072C1 RU 2320072 C1 RU2320072 C1 RU 2320072C1 RU 2006141516/09 A RU2006141516/09 A RU 2006141516/09A RU 2006141516 A RU2006141516 A RU 2006141516A RU 2320072 C1 RU2320072 C1 RU 2320072C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- block
- engine
- current
- crankshaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электроагрегатом в автономных системах электроснабжения постоянного тока подвижных объектов связи и управления.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to control an electrical unit in autonomous DC power supply systems of mobile communication and control objects.
Известны электроагрегаты, в которых управление возбуждением генератора производится подачей форсированного напряжения на обмотку возбуждения, а также изменением полярности напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения генератора [1, 2].Electric units are known in which the generator excitation is controlled by supplying a forced voltage to the excitation winding, as well as by changing the polarity of the voltage supplied to the generator excitation winding [1, 2].
Основным недостатком известного способа управления электроагрегатом является повышенные колебания режимных параметров (напряжения, тока, мощности) генератора при асинхронном ходе.The main disadvantage of the known method of controlling an electrical unit is the increased fluctuation of the operating parameters (voltage, current, power) of the generator during asynchronous operation.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления автономным асинхронным генератором, заключающийся в воздействии сигналом по отклонению выходного напряжения генератора на один из преобразователей, посредством которого осуществляют управление инвертором в цепи ротора, а частоту коммутации вентилей преобразователя в статорной цепи задают постоянной [3].The closest in technical essence to the present invention is a method for controlling an autonomous asynchronous generator, which consists in applying a signal to deviate the generator output voltage to one of the converters, by which the inverter is controlled in the rotor circuit, and the switching frequency of the converter valves in the stator circuit is set constant [3 ].
Для реализации упомянутого способа использовано устройство, содержащее первичный двигатель, имеющий переменную скорость вращения, соединенный с валом асинхронной машины, в цепь фазного ротора машины включен преобразователь, состоящий из выпрямителя и инвертора, замкнутого на статорную обмотку машины, к которой подключен другой преобразователь, выполненный по схеме инвертора напряжения и замкнутый на аккумуляторы и электролитический конденсатор большой емкости, первую систему управления, генератор стабильной частоты, вторую систему управления, первый и второй датчики отклонения выходного напряжения и блок запуска.To implement the aforementioned method, a device containing a prime mover having a variable speed of rotation connected to the shaft of an asynchronous machine was used, a converter consisting of a rectifier and an inverter closed to the stator winding of the machine, to which another converter made by voltage inverter circuit and closed to batteries and large capacity electrolytic capacitor, first control system, stable frequency generator, second system control, first and second output voltage deviation sensors and a start block.
Недостатки известного способа управления заключаются в невозможности поддержания частоты вращения коленчатого вала двигателя при резких изменениях тока нагрузки потребителей и большом часовом расходе топлива, связанном с необходимостью поддержания постоянства частоты вращения вала двигателя для стабилизации выходного напряжения.The disadvantages of the known control method are the inability to maintain the engine speed at sharp changes in the load current of consumers and the high hourly fuel consumption associated with the need to maintain a constant engine speed to stabilize the output voltage.
Целью изобретения является повышение коэффициента технического использования электроагрегата за счет увеличения технического ресурса и снижение часового расхода топлива.The aim of the invention is to increase the coefficient of technical use of the power plant by increasing the technical resource and reducing hourly fuel consumption.
Поставленная цель достигается тем, что в способе автоматического адаптивного управления электроагрегатом с вентильным генератором постоянного тока, заключающемся в управлении запуском двигателя сигналом от блока запуска с последующей передачей управления агрегатом отдельному блоку управления и самовозбуждении генератора, уровень выходного напряжения которого определяется порогом настройки регулятора напряжения, при работе электроагрегата под нагрузкой воздействуют сигналом по изменению тока нагрузки агрегата на всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя, а частоту вращения коленчатого вала двигателя изменяют пропорционально току нагрузки в соответствии с токоскоростной характеристикой генератора видаThis goal is achieved by the fact that in the method of automatic adaptive control of an electric unit with a valve DC generator, which consists in controlling the engine starting with a signal from the start-up unit with subsequent transfer of control of the unit to a separate control unit and self-excitation of the generator, the output voltage level of which is determined by the voltage regulator threshold, the operation of the unit under load is affected by a signal to change the unit load current to an all-mode operation ulyator crankshaft of the engine speed and the engine speed change rate in proportion to the load current in accordance with the current velocity characteristic form generator
Iг=Кг·nг,Ig = Kg · ng,
где Iг - ток генератора,where Ig is the generator current,
Кг - коэффициент пропорциональности,Kg is the coefficient of proportionality,
nг - число оборотов коленчатого вала двигателя,ng - the number of revolutions of the crankshaft of the engine,
при условии сохранения постоянства выходного напряжения генератора номинальному его значению.provided that the output voltage of the generator remains constant to its nominal value.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного наличием режимов изменения частоты вращения двигателя в диапазоне от минимальной, при которой возбуждается генератор до номинальной частоты вращения генератора, при которой отдается полная мощность в соответствии с токоскоростной характеристикой генератора, выраженной указанной выше функцией вида Iг=Кг·nг, а устройство для его реализации отличается алгоритмом управления и наличием новых блоков: датчика тока нагрузки, датчика тока разряда и заряда аккумуляторной батареи, блока регулирования подачи топлива, блока регулирования напряжения, блока контроля текущей частоты вращения коленчатого вала двигателя, блока изменения напряжения генератора на холостом ходу и блока коррекции частоты вращения коленчатого вала двигателя, а также изменениями связей между известными элементами схемы.Comparative analysis with the prototype shows that the inventive method differs from the known by the presence of modes of changing the engine speed in the range from the minimum at which the generator is excited to the rated speed of the generator at which the full power is given in accordance with the current-speed characteristic of the generator, expressed by the above function of the form Ig = Kg · ng, and the device for its implementation differs in the control algorithm and the presence of new units: load current sensor, discharge current sensor and the charge of the battery, the fuel supply control unit, the voltage control unit, the current engine speed control unit, the engine idle voltage change unit and the engine crankshaft speed correction unit, as well as changes in connections between known circuit elements.
Таким образом, заявляемый способ автоматического адаптивного управления электроагрегатом с вентильным генератором постоянного тока соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения по способу и устройству для реализации упомянутого способа с другими техническими решениями показывает, что введенные блоки широко известны [4, 5] и для их реализации не потребуется дополнительного технического творчества.Thus, the inventive method of automatic adaptive control of an electric unit with a valve DC generator meets the criteria of the invention of "novelty." Comparison of the proposed solution by the method and device for implementing the aforementioned method with other technical solutions shows that the introduced blocks are widely known [4, 5] and for their implementation no additional technical creativity is required.
Сравнение заявленного способа с известным способом показывает, что в предлагаемом способе частота вращения двигателя изменяется пропорционально изменению току нагрузки генератора. Снижение частоты вращения двигателя уменьшает часовой расход топлива, что является экономически выгодным фактом, а работа двигателя в облегченном режиме увеличивает его технический ресурс.Comparison of the claimed method with the known method shows that in the proposed method, the engine speed varies in proportion to the change in the load current of the generator. Reducing the engine speed reduces hourly fuel consumption, which is a cost-effective fact, and the operation of the engine in light mode increases its technical resource.
Выполнение указанных операций и введение новых блоков в указанной связи с остальными элементами схемы в устройство для реализации заявляемого способа автоматического адаптивного управления электроагрегатом с вентильным генератором постоянного тока, приводит к повышению коэффициента технического использования электроагрегата за счет увеличения технического ресурса и снижению часового расхода топлива за счет уменьшения цикловой подачи топлива и количества циклов при снижении числа оборотов вала двигателя. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого способа и технического решения по его реализации критерию "существенные отличия".The implementation of these operations and the introduction of new units in this connection with the rest of the circuit elements in a device for implementing the inventive method for automatic adaptive control of an electric generator with a valve DC generator, leads to an increase in the coefficient of technical use of the electric generator by increasing the technical resource and reducing the hourly fuel consumption by reducing cyclic fuel supply and the number of cycles with a decrease in the number of revolutions of the engine shaft. This allows us to conclude that the proposed method and the technical solution for its implementation meet the criterion of "significant differences".
На фиг.1 представлена структурная схема устройства автоматического адаптивного управления электроагрегатом с вентильным генератором постоянного тока, реализующая способ согласно изобретению, а на фиг.2 приведена графическая зависимость токоскоростной характеристики генератора от частоты вращения коленчатого вала двигателя.Figure 1 presents a structural diagram of a device for automatic adaptive control of an electric unit with a valve DC generator that implements the method according to the invention, and figure 2 shows a graphical dependence of the current-speed characteristics of the generator on the engine speed.
Сущность предлагаемого способа адаптивного управления электроагрегатом с вентильным генератором постоянного тока состоит в следующем. В процессе управления частотой вращения двигателя контролируются величины тока нагрузки, тока аккумуляторной батареи, напряжения на выходе генератора, частота вращения коленчатого вала двигателя. В соответствии с текущим значением параметров электроагрегата вырабатывается команда по изменению частоты вращения двигателя пропорционально току нагрузки в соответствии с токоскоростной характеристикой генератора вида Iг=Кг·nг.The essence of the proposed method of adaptive control of an electric unit with a valve DC generator is as follows. In the process of controlling the engine speed, the load current, the battery current, the voltage at the generator output, and the engine speed are monitored. In accordance with the current value of the parameters of the electric unit, a command is generated to change the engine speed in proportion to the load current in accordance with the current-speed characteristic of the generator of the form Ig = Kg · ng.
Устройство, реализующее предлагаемый способ автоматического адаптивного управления электроагрегатом с вентильным генератором постоянного тока, содержит (см. фиг.1) двигатель 1, генератор 2 постоянного тока, датчик 3 тока нагрузки, блок подключения 4 потребителей электроэнергии, буферную аккумуляторную батарею 5, датчик тока разряда 6 аккумуляторной батареи, блок регулирования 7 подачи топлива, блок регулирования напряжения 8, блок контроля 9 текущей частоты вращения коленчатого вала двигателя, блок 10 изменения напряжения генератора на холостом ходу, блок коррекции 11 частоты вращения коленчатого вала двигателя, блок управления 12 и блок запуска 13 двигателя.A device that implements the proposed method for automatic adaptive control of an electric unit with a valve DC generator, contains (see Fig. 1) a motor 1, a DC generator 2, a load current sensor 3, a power consumers connection unit 4, a backup battery 5, a discharge current sensor 6 battery, control unit 7 for fuel supply, control unit for voltage 8, control unit 9 for the current engine speed, unit 10 for changing the generator voltage to cold the hundredth, the correction unit 11 of the engine speed, the control unit 12 and the engine start unit 13.
На фиг.2 приведена токоскоростная характеристика генератора постоянного тока, представляющая собой зависимость изменения тока генератора от числа оборотов коленчатого вала двигателя Iг=Кг·nг, где Iг - ток генератора, Кг - коэффициент пропорциональности, nг - число оборотов коленчатого вала двигателя, при этом обязательным условием является сохранение постоянства выходного напряжения генератора номинальному его значению, то есть Uг=Uном=Const.Figure 2 shows the current-speed characteristic of the DC generator, which is the dependence of the change in the generator current on the number of revolutions of the engine crankshaft Ig = Kg · ng, where Ig is the generator current, Kg is the proportionality coefficient, ng is the number of revolutions of the engine crankshaft, a prerequisite is to maintain a constant output voltage of the generator to its nominal value, that is, Ug = Unom = Const.
На графике показаны три точки: nminxx - точка, в которой Uг=Uном, но генератор не способен отдавать мощность потребителю; nmin - точка, в которой Uг=Uном и генератор способен отдавать в нагрузку номинальную мощность, и nmax, выше которой увеличивать частоту вращения вала двигателя нельзя, поскольку в этом случае в генераторе может произойти механическое разрушение ротора генератора (разнос). Из графика видно, что диапазон изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя при изменении тока нагрузки генератора от нуля (Iн=0) до ста процентов (Iн=100%) лежит в диапазоне от nminxx до nmin.The graph shows three points: nminxx - the point at which Uг = Unom, but the generator is not able to give power to the consumer; nmin is the point at which Ug = Unom and the generator is capable of delivering the rated power to the load, and nmax, above which it is impossible to increase the engine speed, because in this case the generator may mechanically destroy the rotor of the generator (spacing). It can be seen from the graph that the range of the engine’s rotational speed when the generator load current changes from zero (In = 0) to one hundred percent (In = 100%) lies in the range from nminxx to nmin.
Коленчатый вал двигателя 1 посредством муфты механически соединен с генератором 2 постоянного тока, выход которого через датчик 3 тока нагрузки соединен со входом блока подключения 4 потребителей электроэнергии, ко входу которого подключены также выход и вход датчика тока 6 разряда и заряда аккумуляторной батареи, вход-выход которого соединен с входом-выходом аккумуляторной батареи 5.The crankshaft of the engine 1 through a coupling is mechanically connected to a DC generator 2, the output of which through the load current sensor 3 is connected to the input of the power consumers connecting unit 4, to the input of which the output and input of the current sensor 6 of discharge and battery charge are connected, input-output which is connected to the input / output of the battery 5.
Информационные выходы генератора 2 постоянного тока, датчика 3 тока нагрузки, датчика тока 6 разряда аккумуляторной батареи, блока регулирования 8 напряжения, блока 9 контроля текущей частоты вращения коленчатого вала двигателя и блока 10 изменения напряжения генератора на холостом ходу подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и пятому входам блока управления 12 режимами работы, шестой вход которого соединен с выходом блока 13 запуска двигателя.The information outputs of the DC generator 2, load current sensor 3, battery discharge current sensor 6, voltage regulation unit 8, current engine speed control unit 9 and generator idle voltage change unit 10 are connected respectively to the first, second, third , the fourth and fifth inputs of the control unit 12 modes of operation, the sixth input of which is connected to the output of the engine starting block 13.
Управляющий вход двигателя 1 соединен с управляющим выходом блока 7 регулирования подачи топлива, первый вход которого соединен с выходом блока коррекции 11 частоты вращения коленчатого вала двигателя, к первому входу которого подключен выход блока контроля 9 текущей частоты вращения коленчатого вала двигателя, вход которого соединен с информационным выходом двигателя 1, а управляющий выход блока управления 12 режимами работы соединен со вторым входом блока коррекции 11 частоты вращения коленчатого вала двигателя. Входы-выходы блока регулирования 8 напряжения нагрузки потребителей соединены с входами-выходами генератора 2 постоянного тока, информационный выход которого соединен со входом блока изменения 10 напряжения генератора на холостом ходу, а управляющий выход блока 13 запуска двигателя соединен со вторым входом блока 7 регулирования подачи топлива.The control input of the engine 1 is connected to the control output of the fuel supply control unit 7, the first input of which is connected to the output of the engine crankshaft correction unit 11, the first input of which is connected to the output of the control unit 9 of the current engine speed, the input of which is connected to the information the output of the engine 1, and the control output of the control unit 12 modes of operation is connected to the second input of the correction unit 11 of the engine speed. The inputs and outputs of the load voltage control unit 8 of the consumers are connected to the inputs and outputs of the DC generator 2, the information output of which is connected to the input of the generator voltage change unit 10 at idle, and the control output of the engine start unit 13 is connected to the second input of the fuel supply control unit 7 .
Двигатель 1 и генератор 2 постоянного тока соединены между собой в единый блок (двигатель-генератор) через соединительную муфту.The engine 1 and the DC generator 2 are interconnected into a single unit (engine-generator) through a coupling.
Генератор 2 постоянного тока осуществляет преобразование механической энергии вращения коленчатого вала двигателя 1 в электрическую энергию, при этом напряжение с входа-выхода генератора 2 поступает на вход-выход блока регулирования напряжения 8, а с выхода генератора 2 передается на вход датчика тока 3 нагрузки. Регулирование напряжения генератора 2 постоянного тока под нагрузкой производится блоком 8 автоматически в заданных пределах.The DC generator 2 converts the mechanical energy of rotation of the crankshaft of the engine 1 into electrical energy, while the voltage from the input-output of the generator 2 is supplied to the input-output of the voltage control unit 8, and from the output of the generator 2 is transmitted to the input of the load current sensor 3. The voltage regulation of the DC generator 2 under load is carried out by block 8 automatically within the specified limits.
Блок 7 предназначен для регулирования оборотов двигателя 1 внутреннего сгорания. Воздействуя на органы подачи топлива, блок 7 поддерживает при различных нагрузках заданный скоростной режим в определенных пределах. В составе блока 7 имеется устройство, обеспечивающее изменение настройки регулятора в заданных пределах.Block 7 is designed to control the speed of the internal combustion engine 1. Acting on the fuel supply organs, block 7 maintains, at various loads, a predetermined speed mode within certain limits. As part of block 7, there is a device that provides for changing the controller settings within specified limits.
В качестве блока управления 12 режимами работы может быть использован однокристальный 8-разрядный микроконтроллер КМ1816 ВЕ48, называемый для краткости МК 1816. Микроконтроллер МК 1816 представляет собой большую интегральную схему (БИС), имеющую в своем составе все атрибуты небольшой микро-ЭВМ: арифметико-логическое устройство, устройство управления, постоянное ЗУ программ, ОЗУ данных и интерфейсные схемы [4].As a control unit for 12 operating modes, a KM1816 BE48 single-chip microcontroller KM1816, called MK 1816 for short, can be used. The MK 1816 microcontroller is a large integrated circuit (LSI) that incorporates all the attributes of a small microcomputer: arithmetic-logical device, control device, permanent program memory, data RAM and interface circuits [4].
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
С помощью блока 13 происходит запуск двигателя 1, который прогревается до рабочей температуры. После прогрева двигателя 1 включается цепь возбуждения генератора 2 постоянного тока, он возбуждается, увеличивающееся до номинального значения напряжение регулируется автоматически блоком 8 регулирования напряжения. Напряжение номинального значения с выхода генератора 2 постоянного тока подается через блок 10 на вход блока управления 12 режимами работы. После запуска двигателя 1 блок запуска 13 отключается и далее управление двигателем 1 производится блоком управления 12 режимами работы.Using block 13, the engine 1 starts up, which warms up to the operating temperature. After warming up the engine 1, the excitation circuit of the DC generator 2 is turned on, it is excited, the voltage increasing to the nominal value is automatically regulated by the voltage regulation unit 8. The voltage of the rated value from the output of the DC generator 2 is supplied through block 10 to the input of the control unit 12 operating modes. After starting the engine 1, the starting block 13 is turned off, and then the engine 1 is controlled by the control unit 12 operating modes.
Блок управления 12 представляет собой контроллер, в память которого внесена токоскоростная характеристика вида Iг=Кг·nг.The control unit 12 is a controller, in the memory of which a current-speed characteristic of the form Ig = Kg · ng is entered.
Рассмотрим процессы управления двигателем 1 на холостом ходу. При токе, равном нулю, в соответствии с токоскоростной характеристикой (см. фиг.2) в блоке управления 12 режимами работы вырабатывается команда по установлению в блоке коррекции 11 минимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя 1. Если текущая (рабочая) частота вращения вала двигателя 1 больше минимальной частоты, информация о которой поступает из блока 9, то в блоке коррекции 11 частоты вырабатывается команда по снижению текущего значения частоты, которая передается в блок 7 регулирования подачи топлива. Блок регулирования 7 в соответствии с этим уменьшает подачу топлива в цилиндры двигателя 1 и текущая частота вращения коленчатого вала снижается до тех пор, пока ее значение не станет равным значению в соответствии с токоскоростной характеристикой. После этого команда по снижению частоты вращения коленчатого вала двигателя 1 прекращается и частота вращения вала стабилизируется посредством всережимного регулятора блока 7 на уровне токоскоростной характеристики. Далее управление скоростным режимом двигателя 1 передается блоку контроля изменения напряжения 10 при возбуждении генератора на холостом ходу.Consider the processes of controlling the engine 1 at idle. At a current equal to zero, in accordance with the current-speed characteristic (see Fig. 2), a command is generated in the control unit 12 of the operating modes to set the minimum engine speed of the engine crankshaft 1 in the correction unit 11. If the current (working) engine speed is 1 more than the minimum frequency, information about which comes from block 9, then in the frequency correction block 11 a command is generated to reduce the current frequency value, which is transmitted to the fuel supply control block 7. The control unit 7 in accordance with this reduces the fuel supply to the cylinders of the engine 1 and the current speed of the crankshaft is reduced until its value becomes equal to the value in accordance with the current-speed characteristic. After that, the command to reduce the rotational speed of the crankshaft of the engine 1 is terminated and the rotational speed of the shaft is stabilized by the all-mode controller of block 7 at the level of the current-speed characteristic. Next, the control of the high-speed mode of the engine 1 is transferred to the voltage change control unit 10 when the generator is idled.
Если напряжение на выходе генератора 2 меньше номинального значения при несовпадении частоты вращения, то информация об отклонении напряжения с выхода блока 10 передается в блок управления 12 режимами работы. В блоке управления 12 режимами работы в соответствии с характеристикой вырабатывается команда на увеличение частоты вращения коленчатого вала, которая передается в блок коррекции частоты 11. В блоке коррекции частоты 11 на основании сравнения текущей частоты с рабочей вырабатывается команда на увеличение подачи топлива в двигатель 1. При этом частота вращения коленчатого вала будет увеличиваться до тех пор, пока напряжение не достигнет номинального значения. В момент достижения номинального значения напряжения передача команды на увеличение частоты вращения из блока 12 прекращается и частота вращения стабилизируется. На этом цикл изменения частоты вращения вала двигателя 1 на холостом ходу заканчивается. При этом значение числа оборотов вала двигателя 1 соответствует минимуму, определяемому токоскоростной характеристикой в блоке 12 управления (см. фиг.2).If the voltage at the output of the generator 2 is less than the nominal value when the speed does not match, then information about the voltage deviation from the output of block 10 is transmitted to the control unit 12 operating modes. In the control unit 12 operating modes, in accordance with the characteristic, a command is issued to increase the crankshaft speed, which is transmitted to the frequency correction unit 11. In the frequency correction unit 11, based on a comparison of the current frequency with the operating one, a command is issued to increase the fuel supply to engine 1. When In this case, the crankshaft speed will increase until the voltage reaches the rated value. When the nominal voltage value is reached, the transmission of the command to increase the speed from the block 12 is stopped and the speed is stabilized. On this cycle of changing the frequency of rotation of the shaft of the engine 1 at idle ends. In this case, the value of the number of revolutions of the shaft of the engine 1 corresponds to the minimum determined by the current-speed characteristic in the control unit 12 (see Fig. 2).
Рассмотрим процессы управления скоростным режимом работы двигателя 1 под нагрузкой.Consider the processes of controlling the high-speed operation of the engine 1 under load.
При включении нагрузки (частичной или полной) и при частоте вращения вала двигателя 1 ниже синхронной частоты вращения генератора, то в последнем случае резко снижается напряжение за счет развозбуждения генератора 2, поскольку из-за инерционности системы управления двигателем 1 частота вращения вала также резко снижается. При этом потребители постоянного тока, подключенные к блоку 4, переключаются на питание от аккумуляторной батареи 5 через датчик тока 6 аккумуляторной батареи. Информация об этом с выхода датчика 6 передается в блок управления 12 режимами работы.When the load is turned on (partial or full) and when the speed of the motor shaft 1 is lower than the synchronous speed of the generator, in the latter case, the voltage drops sharply due to the excitation of the generator 2, since due to the inertia of the engine control system 1, the shaft speed also decreases sharply. In this case, direct current consumers connected to the unit 4 are switched to power from the battery 5 through the current sensor 6 of the battery. Information about this from the output of the sensor 6 is transmitted to the control unit 12 operating modes.
С выхода датчика тока 6 разряда и заряда аккумуляторной батареи 5 информация о значении тока нагрузки поступает в блок управления 12. В блоке 12 происходит сравнение поступающей с выхода блока 9 информации о значении частоты вращения вала двигателя и данных токоскоростной характеристики генератора 2, на основании которых в блоке 12 вырабатывается команда на увеличение частоты вращения вала двигателя 1 до определенного значения. Информация об «уставке» новой частоты вращения коленчатого вала двигателя передается в блок коррекции частоты 11, где она сравнивается также с текущим значением частоты. На основании разности значений этих частот вырабатывается команда на увеличение подачи топлива в цилиндры двигателя 1. Информация о необходимости увеличения подачи топлива с выхода блока коррекции частоты 11 передается в блок регулирования 7 подачи топлива. В результате этого процесса частота вращения вала двигателя 1 увеличивается до требуемого значения и при ее достижении передача команды об увеличении подачи топлива прекращается, а скорость устанавливается в соответствии с токоскоростной характеристикой. В этом случае напряжение становится равным номинальному значению и ток нагрузки от генератора 2 к блоку подключения 4 потребителей начинает поступать через датчик тока 3 нагрузки. Информация о значении тока нагрузки с выхода датчика 3 поступает на вход блока управления 12. Аккумуляторная батарея 5 переходит в режим заряда и через датчик тока 3 протекает суммарный ток нагрузки и заряда аккумуляторной батареи 5. Так как величина этого тока больше тока разряда аккумуляторной батареи 5, происходит корректировка частоты вращения вала двигателя 1, значение которой должно быть увеличено.From the output of the current sensor 6 of the discharge and charge of the battery 5, information about the value of the load current is supplied to the control unit 12. In block 12, the information coming from the output of the block 9 on the value of the speed of the motor shaft and the current-speed characteristic of the generator 2 is compared, based on which block 12 generates a command to increase the frequency of rotation of the shaft of the engine 1 to a certain value. Information about the "setting" of the new engine speed is transmitted to the frequency correction unit 11, where it is also compared with the current frequency value. Based on the difference in the values of these frequencies, a command is generated to increase the fuel supply to the cylinders of engine 1. Information about the need to increase the fuel supply from the output of the frequency correction unit 11 is transmitted to the fuel supply control unit 7. As a result of this process, the rotational speed of the shaft of the engine 1 increases to the required value and when it is reached, the transmission of the command to increase the fuel supply is stopped, and the speed is set in accordance with the current-speed characteristic. In this case, the voltage becomes equal to the nominal value and the load current from the generator 2 to the consumer connection unit 4 starts to flow through the load current sensor 3. Information about the value of the load current from the output of the sensor 3 is fed to the input of the control unit 12. The battery 5 goes into charge mode and the current sensor 3 flows the total current load and charge of the battery 5. Since the magnitude of this current is greater than the discharge current of the battery 5, there is an adjustment of the frequency of rotation of the shaft of the engine 1, the value of which should be increased.
Процесс увеличения подачи топлива в двигателе 1 происходит по описанному выше алгоритму.The process of increasing the fuel supply in the engine 1 occurs according to the algorithm described above.
После заряда аккумуляторной батареи 5 устанавливается окончательно частота вращения коленчатого вала двигателя 1 в соответствии с величиной тока нагрузки, а аккумуляторная батарея 5 переходит в режим буферного содержания с незначительным током потребления.After charging the battery 5, the rotational speed of the crankshaft of the engine 1 is finally established in accordance with the magnitude of the load current, and the battery 5 goes into the buffer mode with a low current consumption.
Аналогичные процессы регулирования скоростного режима двигателя производятся в случае увеличения нагрузки от минимальной до номинального значения.Similar processes for regulating the engine speed mode are performed in case of an increase in load from the minimum to the nominal value.
Техническая эффективность от предлагаемого способа автоматического адаптивного управления электроагрегатом с вентильным генератором постоянного тока заключается в повышении коэффициента технического использования электроагрегата за счет увеличения технического ресурса двигателя, приводящего во вращение генератор, и сокращении часового расхода топлива за счет обеспечения возможности снижения числа оборотов вала двигателя.The technical efficiency of the proposed method for automatic adaptive control of an electric unit with a valve DC generator is to increase the coefficient of technical use of the electric unit by increasing the technical resource of the engine, which drives the generator, and reducing the hourly fuel consumption due to the possibility of reducing the number of revolutions of the motor shaft.
Предлагаемый способ управления позволяет уменьшить в 2 раза часовой расход топлива, увеличить на 35-40% технический ресурс двигателя, что обеспечивает увеличение коэффициента технического использования электроагрегата с 0,85 до 0,99, то есть примерно в 1,2 раза.The proposed control method allows to reduce the fuel consumption by 2 times, increase the technical resource of the engine by 35-40%, which ensures an increase in the coefficient of technical use of the electric unit from 0.85 to 0.99, that is, about 1.2 times.
Реализация предлагаемого изобретения в автономных источниках электроэнергии постоянного тока приводит к экономической выгоде, поскольку за счет снижения частоты вращения вала двигателя достигается уменьшение часового расхода топлива. Расчеты, проведенные в соответствии с известной методикой [5], показали следующее.The implementation of the invention in autonomous sources of direct current electricity leads to economic benefits, since by reducing the frequency of rotation of the motor shaft, a reduction in hourly fuel consumption is achieved. The calculations carried out in accordance with the known method [5] showed the following.
При числе оборотов вала двигателя n=1500 об/мин расход топлива составляет 26 кг/ч, а при уменьшении числа оборотов до n=1300 об/мин расход топлива составляет 20 кг/ч, то есть получаем выигрыш в 1,3 раза.With the number of revolutions of the engine shaft n = 1500 rpm, the fuel consumption is 26 kg / h, and with a decrease in the number of revolutions to n = 1300 rpm, the fuel consumption is 20 kg / h, that is, we get a gain of 1.3 times.
Для холостого хода двигателя получены еще более значительные результаты. Так для числа оборотов nxx=900 об/мин расход топлива составляет всего 8 кг/ч и по сравнению с числом оборотов n=1500 об/мин расход уменьшается в 3,25 раза.For idling the engine obtained even more significant results. So for the number of revolutions nxx = 900 rpm, the fuel consumption is only 8 kg / h, and compared with the number of revolutions n = 1500 rpm, the consumption decreases by 3.25 times.
Введение блока изменения напряжения на холостом ходу способствует обеспечению одинаковой стабильности выходного напряжения генератора на холостом ходу и при нагрузках. При отсутствии такого блока нестабильность может составлять 30% и более.The introduction of the block changes the voltage at idle helps to ensure equal stability of the output voltage of the generator at idle and under loads. In the absence of such a block, instability can be 30% or more.
Источники информацииInformation sources
1. SU, авторское свидетельство №678623, кл. Н02Р 9/14, 1979.1. SU, copyright certificate No. 678623, cl. H2P 9/14, 1979.
2. SU, авторское свидетельство №905974, кл. Н02Р 9/04, 1982.2. SU, copyright certificate No. 905974, cl. H2P 9/04, 1982.
3. SU, авторское свидетельство №543121, кл. Н02Р 9/44, 1977 (прототип).3. SU, copyright certificate No. 543121, cl. H2P 9/44, 1977 (prototype).
4. Бензоэлектрические и дизель-электрические агрегаты мощностью от 0,5 до 400 кВт. Справочник. Под ред. В.П.Лебедева. Гос. научно-технич. изд-во машиностроительной литературы. - М., 1960.4. Benzoelectric and diesel-electric units with power from 0.5 to 400 kW. Directory. Ed. V.P. Lebedev. Gos. scientific and technical. publishing house of engineering literature. - M., 1960.
5. Каган Б.М., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1987.5. Kagan B.M., Stashin V.V. Fundamentals of designing microprocessor automation devices. - M .: Energoatomizdat, 1987.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006141516/09A RU2320072C1 (en) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Method for automatic adaptive management of electric machine with valve type constant current generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006141516/09A RU2320072C1 (en) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Method for automatic adaptive management of electric machine with valve type constant current generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2320072C1 true RU2320072C1 (en) | 2008-03-20 |
Family
ID=39279913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006141516/09A RU2320072C1 (en) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Method for automatic adaptive management of electric machine with valve type constant current generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2320072C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2464698C2 (en) * | 2010-04-01 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" | Asynchronous electric motor controlled by electronic method and device to inspect and adjust voltage control units |
| RU2544847C2 (en) * | 2009-07-13 | 2015-03-20 | Дженерак Пауэр Системс, Инк. | Control method for fixed-frequency generator with variable engine speed |
-
2006
- 2006-11-24 RU RU2006141516/09A patent/RU2320072C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2544847C2 (en) * | 2009-07-13 | 2015-03-20 | Дженерак Пауэр Системс, Инк. | Control method for fixed-frequency generator with variable engine speed |
| RU2464698C2 (en) * | 2010-04-01 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" | Asynchronous electric motor controlled by electronic method and device to inspect and adjust voltage control units |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4128145B2 (en) | Island network and how to operate the island network | |
| US10443511B2 (en) | Control of fuel flow for power generation based on DC link level | |
| CA2421785C (en) | Island network and method for operation of an island network | |
| US9722445B2 (en) | Control of hybrid energy storage system for high pulse load | |
| EP2162812B1 (en) | Gen-set control system having proactive load relief | |
| US9154068B2 (en) | Method for regulating a generator set | |
| US9595901B2 (en) | Method for regulating a generator set | |
| JP2004508795A5 (en) | ||
| US11846961B2 (en) | Renewable energy supply system, island operation powerline and method | |
| JP2018530840A (en) | Variable speed maximum power point tracking, solar induction electric motor controller, and permanent magnet AC motor | |
| US20160065003A1 (en) | Power system and method | |
| CN115276048A (en) | Hybrid energy storage system power optimization distribution control method applied to black start of diesel generator of hydropower station | |
| RU2320072C1 (en) | Method for automatic adaptive management of electric machine with valve type constant current generator | |
| RU178096U1 (en) | OFFLINE GENERATOR INSTALLATION | |
| JPH08280136A (en) | Method for controlling distributed power supply linked with power system | |
| RU2319277C1 (en) | Dc electric energy autonomous supply | |
| JP2023019166A (en) | Charge/discharge control device and charge/discharge control program | |
| RU75793U1 (en) | ENERGY COMPLEX | |
| CN114784859A (en) | Offshore wind farm black start method based on diesel-storage combined system | |
| RU2325551C1 (en) | Device for autonomous powers supply to consumers | |
| WO2003028187A1 (en) | Power supply apparatus | |
| Leuchter et al. | Designing feed-back control for electrical GEN-SET with VSCF technology and boost converter | |
| WO2017218931A1 (en) | Power generation system and method of operating the same | |
| FI3813249T3 (en) | Generator set for generating an alternating current | |
| CN115800489A (en) | Control method, circuit and device of energy complementary inverter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101125 |