RU2781945C1 - Diesel generator starter - Google Patents
Diesel generator starter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781945C1 RU2781945C1 RU2022108565A RU2022108565A RU2781945C1 RU 2781945 C1 RU2781945 C1 RU 2781945C1 RU 2022108565 A RU2022108565 A RU 2022108565A RU 2022108565 A RU2022108565 A RU 2022108565A RU 2781945 C1 RU2781945 C1 RU 2781945C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- phase
- excitation current
- input
- inputs
- Prior art date
Links
- 239000007858 starting material Substances 0.000 title description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 37
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 claims description 12
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 9
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 9
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 7
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 12
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 230000003137 locomotive Effects 0.000 description 2
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для запуска дизель-генератора транспортного средства.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to start a vehicle diesel generator.
Известна система запуска дизеля тепловоза, содержащая аккумуляторную батарею, устройство отключения аккумуляторной батареи от бортовой сети тепловоза, тяговый генератор, штатные пусковые контакторы с замыкающими контактами, через которые напряжение при запуске поступает на тяговый генератор, импульсный конденсатор, в цепь заряда которого включены контактор заряда и резистор. Конденсатор подключен параллельно к тяговому генератору через диод, а параллельно ему подключено реле зарядки, которое обеспечивает двухступенчатую систему запуска дизеля от предварительно заряженного импульсного конденсатора, а затем от аккумуляторной батареи (RU, патент №94522 U1, МПК B60L 11/06, F02N 11/08, опубл. 27.05.2010 г.).A diesel locomotive start-up system is known, containing a battery, a device for disconnecting the battery from the on-board network of a diesel locomotive, a traction generator, standard starting contactors with closing contacts through which voltage is supplied to the traction generator during startup, a pulse capacitor, in the charge circuit of which a charge contactor and resistor. The capacitor is connected in parallel to the traction generator through a diode, and a charging relay is connected in parallel to it, which provides a two-stage diesel start system from a pre-charged pulse capacitor, and then from a battery (RU, patent No. 94522 U1, IPC
Недостатком известной системы запуска является то, что пуск дизеля возможно осуществлять только от полностью заряженной аккумуляторной батареи посредством стартер-генератора.A disadvantage of the known start system is that it is possible to start a diesel engine only from a fully charged battery using a starter-generator.
Известна система электропитания транспортного средства, содержащая аккумуляторную батарею и накопитель энергии, модуль управления и контроля системы электропитания, модуль преобразования напряжения модуль силовой коммутации для коммутации силовых цепей постоянного тока, зарядное устройство, предназначенное для подзаряда аккумуляторной батареи и накопителя энергии, выполненного в виде электрохимического конденсатора (RU, патент №2520180, МПК F02N 11/08, опубл. 20.06. 2014 г.).A known vehicle power supply system, comprising a battery and an energy storage device, a power supply system control and monitoring module, a voltage conversion module, a power switching module for switching DC power circuits, a charger designed to recharge the battery and an energy storage device made in the form of an electrochemical capacitor (RU, patent No. 2520180, IPC F02N 11/08, publ. 20.06. 2014).
Недостатком известной системы электропитания транспортного средства является использование вспомогательной силовой установки для пуска дизель-генератора, что приводит к увеличению массогабаритных показателей.A disadvantage of the known vehicle power supply system is the use of an auxiliary power unit to start a diesel generator, which leads to an increase in weight and size.
Известна система инверторного запуска дизель-генератора, принятая за прототип, которая включает в себя аккумуляторную батарею, накопительно-повышающий преобразователь, содержащий повышающий преобразователь постоянного тока и конденсаторный накопитель энергии на базе суперконденсаторов, пусковой инвертор и силовой модуль для питания обмотки возбуждения синхронной машины (Н.В. Анищенко, И.О. Тукалов, Г.И. Яровой, Р.В. Канунников, Ж. «Электротехнические и компьютерные системы» №15 (91), 2014 г., стр. 212-214).A known inverter start system for a diesel generator, taken as a prototype, which includes a battery, a storage-boost converter containing a DC boost converter and a capacitor energy storage based on supercapacitors, a starting inverter and a power module for powering the excitation winding of a synchronous machine (N V. Anishchenko, I. O. Tukalov, G. I. Yarovoy, R. V. Kanunnikov, Zh. "Electrical and computer systems" No. 15 (91), 2014, pp. 212-214).
Недостатком известной системы инверторного запуска дизель-генератора является то, что конденсаторный накопитель энергии на базе суперконденсаторов имеет большие массогабаритные показатели.The disadvantage of the known inverter start system of a diesel generator is that the capacitor energy storage device based on supercapacitors has large weight and size parameters.
Техническим результатом изобретения является снижение массогабаритных показателей за счет исключения из устройства пуска дизель-генератора конденсаторного накопителя энергии и использование повышающего/понижающего преобразователя напряжения.The technical result of the invention is a reduction in weight and size due to the exclusion of a capacitor energy storage from the diesel generator starter and the use of a step-up / step-down voltage converter.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство пуска дизель-генератора, включающее аккумуляторную батарею, подключенную через контактор к первой фильтрующей емкости, к первому датчику напряжения и к регулятору тока возбуждения, состоящего из транзистора, шунтированного обратным диодом и последовательно соединенного с диодом, дизель-генераторную установку, содержащую синхронный генератор с обмоткой возбуждения и дизель, трехфазный инвертор напряжения, систему управления, при этом выход регулятора тока возбуждения через датчик тока возбуждения подключен к обмотке возбуждения синхронного генератора, силовые входы которого соединены с выходами/входами трехфазного инвертора напряжения, содержащего три идентичных фазных ячейки, каждая из которых содержит два последовательно соединенных транзистора, шунтированных обратными диодами, точки соединения которых являются соответствующими фазными выходами/входами трехфазного инвертора напряжения, а параллельно включенные фазные ячейки соответственно образуют положительный и отрицательный входы/выходы трехфазного инвертора напряжения, которые шунтированы второй фильтрующей емкостью и вторым датчиком напряжения, устройство также снабжено повышающим/понижающим преобразователем напряжения, включенным между положительным и отрицательным входами/выходами трехфазного инвертора напряжения и входом регулятора тока возбуждения и состоящего из N параллельно включенных ячеек напряжения, каждая из которых содержит два последовательно соединенных транзистора, шунтированных обратными диодами и к точкам соединения которых подключены последовательно включенные дроссель и входной датчика тока, которые образуют вход/выход повышающего/понижающего преобразователя напряжения, при этом информационные сигналы с входных датчиков тока, датчика тока возбуждения, первого и второго датчиков напряжения поступают на входы системы управления, которая формирует сигналы управления регулятором тока возбуждения, повышающим/понижающим преобразователем напряжения и трехфазным инвертором напряжения.The specified technical result is achieved by the fact that the diesel generator starter, including a battery connected through a contactor to the first filter tank, to the first voltage sensor and to the excitation current regulator, consisting of a transistor shunted by a reverse diode and connected in series with the diode, diesel- a generator set containing a synchronous generator with an excitation winding and a diesel engine, a three-phase voltage inverter, a control system, while the output of the excitation current regulator through the excitation current sensor is connected to the excitation winding of the synchronous generator, the power inputs of which are connected to the outputs/inputs of a three-phase voltage inverter containing three identical phase cells, each of which contains two transistors connected in series, shunted by freewheeling diodes, the connection points of which are the corresponding phase outputs / inputs of a three-phase voltage inverter, and the parallel connected phase cells ki, respectively, form the positive and negative inputs/outputs of the three-phase voltage inverter, which are shunted by the second filtering capacitance and the second voltage sensor, the device is also equipped with a step-up / step-down voltage converter connected between the positive and negative inputs/outputs of the three-phase voltage inverter and the input of the excitation current regulator and consisting of N parallel-connected voltage cells, each of which contains two series-connected transistors, shunted by reverse diodes and to the connection points of which a series-connected inductor and an input current sensor are connected, which form the input/output of a step-up/step-down voltage converter, while information signals from the input current sensors, excitation current sensor, first and second voltage sensors are fed to the inputs of the control system, which generates control signals for the excitation current regulator, step-up / step-down converter voltage and a three-phase voltage inverter.
На фигуре представлена блок-схема устройства пуска дизель-генератора.The figure shows a block diagram of the device for starting a diesel generator.
Устройство пуска дизель-генератора, содержит аккумуляторную батарею 1, подключенную через контактор 2 к первой фильтрующей емкости 3, к первому датчику 4 напряжения и к регулятору 5 тока возбуждения, дизель-генераторную установку 6, содержащую синхронный генератор 6.1 с обмоткой возбуждения 6.1.1 и дизель 6.2, трехфазный инвертор 7 напряжения, систему управления 8. Регулятор 5 тока возбуждения состоит из транзистора 5.1, шунтированного обратным диодом 5.2 и последовательно соединенного с диодом 5.3 и выходом через датчик 9 тока возбуждения подключенного к обмотке возбуждения 6.1.1 синхронного генератора 6.1, силовые входы А, В, С которого соединены с выходами/входами трехфазного инвертора 7 напряжения, содержащего три идентичных фазных ячейки 7.1, …, 7.3, каждая из которых содержит два последовательно соединенных транзистора 7.1.1 и 7.1.2, …, 7.3.1 и 7.3.2, шунтированных обратными диодами 7.1.3 и 7.1.4, …, 7.3.3 и 7.3.4, точки соединения которых являются соответствующими фазными выходами/входами трехфазного инвертора 7 напряжения, а параллельно включенные фазные ячейки 7.1, …, 7.3 соответственно образуют положительный и отрицательный входы/выходы трехфазного инвертора 7 напряжения, которые шунтированы второй фильтрующей емкостью 10 и вторым датчиком 11 напряжения. Устройство также снабжено повышающим/понижающим преобразователем 12 напряжения, включенным между положительным и отрицательным входами/выходами трехфазного инвертора 7 напряжения и входом регулятора 5 тока возбуждения и состоящего из N параллельно включенных ячеек напряжения 12.1, …, 12.N, каждая из которых содержит два последовательно соединенных транзистора 12.1.1 и 12.1.2, …, 12.N.1 и 12.N.2, шунтированных обратными диодами 12.1.3 и 12.1.4, …, 12.N.3 и 12.N.4, к точкам соединения которых подключены последовательно включенные дроссели 12.1.5, …, 12.N.5 и входные датчики 12.1.6, …, 12.N.6 тока, которые образуют входы/выходы повышающего/понижающего преобразователя 12 напряжения, при этом информационные сигналы с входных датчиков 12.1.6, … 12.N.6 тока, датчика 9 тока возбуждения, первого 4 и второго 11 датчиков напряжения поступают на входы системы управления 8, которая формирует сигналы управления регулятором 5 тока возбуждения, повышающим/понижающим преобразователем 12 напряжения и трехфазным инвертором 7 напряжения.The device for starting a diesel generator contains a
Транзисторы 7.1.1 и 7.1.2, …, 7.3.1 и 7.3.2, шунтированные обратными диодами 7.1.3 и 7.1.4, …, 7.3.3 и 7.3.4, трехфазного инвертора 7 напряжения и транзисторы 12.1.1 и 12.1.2, …, 12.N.1 и 12.N.2, шунтированные обратными диодами 12.1.3 и 12.1.4, …, 12.N.3 и 12.N.4 повышающего/понижающего преобразователя 12 напряжения представляют собой IGBT - модули. Первая и вторая фильтрующие емкости 3 и 10 предназначены для сглаживания пульсаций напряжения, сформированного повышающим/понижающим преобразователем 12 напряжения. Ячейки напряжения 12.1, …, 12.N работают со сдвигом по фазе на угол 360°/N для снижения пульсаций тока, потребляемого от аккумуляторной батареи 1 в режиме запуска дизель-генераторной установки 6 и снижения пульсаций тока возбуждения синхронного генератора 6.1 при работе его в штатном режиме. Количество ячеек напряжения 12.1 … 12.N зависит от допустимой величины пульсаций тока потребления повышающим/понижающим преобразователем 12 напряжения.Transistors 7.1.1 and 7.1.2, ..., 7.3.1 and 7.3.2, shunted by reverse diodes 7.1.3 and 7.1.4, ..., 7.3.3 and 7.3.4, of a three-
Устройство пуска дизель-генератора работает следующим образом.The diesel generator starter operates as follows.
При включении контактора 2, напряжение аккумуляторной батареи 1 одновременно прикладывается к регулятору 5 тока возбуждения и к повышающему/понижающему преобразователю 12 напряжения. Система управления 8 управляет транзистором 5.1 регулятора 5 тока возбуждения в режиме широтно-импульсной модуляции и поддерживает заданный ток в обмотке возбуждения 6.1.1 синхронного генератора 6.1 путем сравнения его с текущим значением, поступающим от датчика 9 тока возбуждения. При выключении транзистора 5.1 ток обмотки возбуждения 6.1 замыкается через диод 5.3. Одновременно система управления 8 включает повышающий/понижающий преобразователь 12 напряжения в режиме повышения напряжения. Каждая ячейка напряжения 12.1, …, 12.N включается/выключается со сдвигом по фазе на угол 360°/N, поддерживая на выходе заданное напряжение.When the
При работе в режиме повышения напряжения система управления 8 последовательно включает транзисторы 12.1.2, …, 12.N.2, которые коротят соответствующие дроссели 12.1.5, …, 12.N.5, при этом при выключении транзисторов на выходе каждого дросселя 12.1.5, …, 12.N.5 возникает повышенное напряжение:When operating in the voltage boost mode, the
U=-L di/dt,U=-L di/dt,
где: L - индуктивность дросселя каждой ячейки напряжения;where: L is the inductance of the inductor of each voltage cell;
di/dt - производная тока дросселя.di/dt is the derivative of the inductor current.
Напряжения каждого дросселя 12.1.5, …, 12.N.5 через обратные диоды 12.1.3, …, 12.N.3 заряжают вторую фильтрующую емкость 10. Изменяя время включения транзисторов 12.1.2, …, 12.N.2, система управления 8 регулирует напряжение на выходе повышающего/понижающего преобразователя 12 напряжения, контроль которого осуществляется вторым датчиком 11 напряжения. После заряда второй фильтрующей емкости 10 до заданного значения, система управления 8 включает трехфазный инвертор 7 напряжения, переключая транзисторы 7.1.1 и 7.1.2, …, 7.3.1 и 7.3.2 в соответствии с алгоритмом синусоидальной широтно-импульсной модуляции (ШИМ), реализуя при этом режим инвертирования. На выходе трехфазного инвертора 7 напряжения формируется трехфазное переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды, которое поступает на силовые входы А, В, С синхронного генератора 6.1, который начинает работать в двигательном режиме и прокручивает механически связанный с ним вал дизеля 6.2. После запуска дизеля 6.2 генератор 6.1 начинает работать в штатном режиме, вырабатывая трехфазное переменное напряжение. Система управления 8 выключает трехфазный инвертор 7 напряжения и включает повышающий/понижающий преобразователь 12 напряжения в режим понижения напряжения. Трехфазное переменное напряжение с выхода синхронного генератора 6.1 обратными диодами 7.1.3 и 7.1.4, …, 7.3.3 и 7.3.4 трехфазного инвертора 7 напряжения преобразуется в постоянное напряжение (режим выпрямления), которое заряжает вторую фильтрующую емкость 10 и поступает на вход повышающего/понижающего преобразователя 12 напряжения. Система управления 8 включает/выключает транзисторы 12.1.1, …, 12.N.1 каждой ячейки напряжения 12.1, …, 12.N со сдвигом по фазе на угол 360°/N. При выключении транзисторов 12.1.1, …, 12.N.1 токи дросселей 12.1.5, … 12.N.5 замыкаются через обратные диоды 12.1.4, …, 12.N.4. Изменяя время включения/выключения транзисторов 12.1.1, … 12.N.1, система управления 8 формирует заданное значение напряжения на выходе повышающего/понижающего преобразователя 12 напряжения. Пониженное напряжение контролируется первым датчиком 4 напряжения и поступает на вход регулятора 5 тока возбуждения, который предварительно отключают от аккумуляторной батареи 1 контактором 2. Одновременно управляя повышающим/понижающим преобразователем 12 напряжения и регулятором тока 5 возбуждения, система управления 8 поддерживает необходимый ток возбуждения синхронного генератора 6.1 при его работе в штатном режиме.The voltages of each inductor 12.1.5, ..., 12.N.5 through the reverse diodes 12.1.3, ..., 12.N.3 charge the
Заявленный технический результат достигается за счет исключения из устройства конденсаторного накопителя энергии на базе суперконденсаторов, массогабаритные показатели которого соизмеримы с аккумуляторной батареей. Кроме этого, использование одних и тех же дросселей 12.1.5, …, 12.N.5 в ячейках напряжения 12.1, …, 12.N в повышающем/понижающем преобразователе 12 напряжения для повышения и понижения входного/выходного напряжений также снижает массогабаритные показатели устройства пуска дизель-генератора.The claimed technical result is achieved by eliminating from the device a capacitor-based energy storage device based on supercapacitors, the weight and size parameters of which are commensurate with a battery. In addition, the use of the same chokes 12.1.5, ..., 12.N.5 in voltage cells 12.1, ..., 12.N in the step-up / step-
Предлагаемое устройство пуска дизель-генератора испытано в составе ДГУ18-9ДГМ и показало свою надежность и эффективность.The proposed device for starting a diesel generator was tested as part of the DGU18-9DGM and showed its reliability and efficiency.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2781945C1 true RU2781945C1 (en) | 2022-10-21 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2827941C1 (en) * | 2024-04-18 | 2024-10-04 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава" (АО ВНИКТИ) | Method for inverter start of diesel generator |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU775372A1 (en) * | 1978-12-12 | 1980-10-30 | Харьковский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.С.М. Кирова | Apparatus for alternative starting of diesels of power diesel generator plant |
RU2097899C1 (en) * | 1996-06-27 | 1997-11-27 | Акционерное общество открытого типа "Звезда" | Method for automatic control of no-break power supply |
RU94522U1 (en) * | 2009-06-08 | 2010-05-27 | Открытое акционерное общество "НОВОСИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ЭКОГЕОЛОГИЯ" | DIESEL DIESEL START-UP SYSTEM |
CN204231232U (en) * | 2014-11-11 | 2015-03-25 | 山东斯坦福机电设备有限公司 | Diesel generating set self-starting checking motion |
CN105680558A (en) * | 2016-01-15 | 2016-06-15 | 赵立增 | Quick-start and automatic frequency-regulating and voltage-regulating high-safety diesel generator set |
CN212366920U (en) * | 2020-06-26 | 2021-01-15 | 西安热工研究院有限公司 | Diesel generator system considering accident security and black start |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU775372A1 (en) * | 1978-12-12 | 1980-10-30 | Харьковский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.С.М. Кирова | Apparatus for alternative starting of diesels of power diesel generator plant |
RU2097899C1 (en) * | 1996-06-27 | 1997-11-27 | Акционерное общество открытого типа "Звезда" | Method for automatic control of no-break power supply |
RU94522U1 (en) * | 2009-06-08 | 2010-05-27 | Открытое акционерное общество "НОВОСИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ЭКОГЕОЛОГИЯ" | DIESEL DIESEL START-UP SYSTEM |
CN204231232U (en) * | 2014-11-11 | 2015-03-25 | 山东斯坦福机电设备有限公司 | Diesel generating set self-starting checking motion |
CN105680558A (en) * | 2016-01-15 | 2016-06-15 | 赵立增 | Quick-start and automatic frequency-regulating and voltage-regulating high-safety diesel generator set |
CN212366920U (en) * | 2020-06-26 | 2021-01-15 | 西安热工研究院有限公司 | Diesel generator system considering accident security and black start |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2827941C1 (en) * | 2024-04-18 | 2024-10-04 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава" (АО ВНИКТИ) | Method for inverter start of diesel generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10994623B2 (en) | Apparatus for energy transfer using converter and method of manufacturing same | |
US6982499B1 (en) | Power converting method and apparatus | |
KR101284331B1 (en) | Recharge systen for green car and method thereof | |
US20190031125A1 (en) | Electric system architecture for range extended electric vehicles | |
CN105228851A (en) | Power supply on vehicle system | |
WO2004055963A1 (en) | Power unit for automobile | |
AU2010269743A1 (en) | Electric vehicle control device | |
Patnaik et al. | Hybrid energy storage system using supercapacitor for electric vehicles | |
Kang et al. | A controller design for a stability improvement of an integrated charging system in hybrid electric vehicle | |
RU2781945C1 (en) | Diesel generator starter | |
Yang et al. | An integrated multifunctional battery charger with three-phase charging for plug-in electric vehicles | |
KR101602818B1 (en) | Torque Assist System for Mild Hybrid Vehicle | |
RU2282301C2 (en) | Energy plant with asynchronous starter-generator | |
JP2012231580A (en) | Power supply system | |
RU2606406C1 (en) | Dc electric traction drive | |
CN212811568U (en) | Permanent magnet synchronous generator for automobile | |
RU2721864C1 (en) | Vehicle electromotive installation | |
Wetzel et al. | Converter configurations for a serial hybrid drive assuming only capacitive energy storage | |
KR20130128082A (en) | Improved power system of vehicle for power converter structure and control method for the same |