專利名稱：自動(dòng)變速恒頻恒壓柴油發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種柴油發(fā)電機(jī)組，具體說是自動(dòng)變速恒頻恒壓柴油發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)：
獨(dú)立運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)組是利用柴油機(jī)作為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。由于設(shè)備投資少、使用靈活方便，近來，獨(dú)立運(yùn)行的柴油發(fā)電機(jī)組作為一種備用電源得到廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)有的柴油發(fā)電機(jī)組存在如下不足1)柴油機(jī)無變速恒頻裝置，始終工作在較高的額定轉(zhuǎn)速才能維持工頻電壓，無法根據(jù)電路負(fù)荷情況調(diào)整柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，而備用發(fā)電機(jī)大多數(shù)時(shí)候是在較低的負(fù)荷下運(yùn)行，且負(fù)荷變化的范圍較大。在低負(fù)荷的時(shí)候高速運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)荷率低，會(huì)造成燃燒油消耗量大，噪音也大；如果要提高負(fù)荷率，降低單位功率油耗，則必須降低發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低后，電壓幅值雖然可以調(diào)整，但頻率會(huì)發(fā)生較大變化，無法滿足高端用戶需求。2)無頻率調(diào)節(jié)裝置，發(fā)電機(jī)的輸出頻率隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化會(huì)發(fā)生波動(dòng)，發(fā)電輸出電能質(zhì)量不好，發(fā)電機(jī)壽命短，運(yùn)行成本高。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種根據(jù)電路負(fù)荷大小自動(dòng)調(diào)整柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且輸出電能的電壓幅值和頻率基本恒定的自動(dòng)變速恒頻恒壓柴油發(fā)電機(jī)組。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案 本實(shí)用新型所述的自動(dòng)變速恒頻恒壓柴油發(fā)電機(jī)組包括柴油機(jī)、通過傳動(dòng)裝置與柴油機(jī)連接的勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的電能輸出端連接到供電線路的各相線，其特征在于發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈連接到變頻器的輸出端，該變頻器上帶有轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端和電壓信號(hào)采集端，轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端連接到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速傳感器上，電壓信號(hào)采集端通過電壓傳感器與供電線路連接；與供電線路連接的功率傳感器上帶有檢測(cè)供電線路電流值的信號(hào)輸入端和電壓信號(hào)輸入端，以及隨信號(hào)輸入端電流和電壓變化的控制信號(hào)輸出端，控制信號(hào)輸出端連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器的輸入端，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器的輸出端連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出端連接到柴油機(jī)的調(diào)速器。
采用上述技術(shù)方案以后，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、根據(jù)用電負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，使低負(fù)荷的時(shí)候柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速也較低，單位功率油耗較大幅度降低； 2、采用交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，仍能使輸出電壓的頻率和電壓幅值保持恒定，改善了輸出電能的質(zhì)量； 3、自動(dòng)化程度高，且結(jié)構(gòu)簡單，使用范圍廣泛； 4、能較大幅度提高發(fā)電機(jī)的壽命，減少設(shè)備運(yùn)行成本。

圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是柴油機(jī)的功率與最低單位油耗關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型所述的自動(dòng)變速恒頻恒壓柴油發(fā)電機(jī)組包括柴油機(jī)1、傳動(dòng)裝置8與柴油機(jī)1連接的勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)2，該發(fā)電機(jī)2采用交流勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)2的電能輸出端連接到供電線路的各相線A、B、C。發(fā)電機(jī)2的勵(lì)磁線圈連接到變頻器3的輸出端，該變頻器3上帶有轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端和電壓信號(hào)采集端，轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端連接到發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)速傳感器5上，電壓信號(hào)采集端通過電壓傳感器6與供電線路連接。轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端的作用是檢測(cè)發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)速，通過設(shè)定的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器3輸出電壓頻率的關(guān)系曲線，計(jì)算出發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的頻率，并通過變頻器3輸出相應(yīng)頻率的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)的輸出頻率保持恒定；電壓傳感器6的作用是檢測(cè)發(fā)電機(jī)2的輸出電壓，并將其與額定輸出電壓比較，并將該電壓的差值轉(zhuǎn)換成變頻器3可以接受和處理的信號(hào)；變頻器3的作用是接收轉(zhuǎn)速傳感器5和電壓傳感器6的輸出信號(hào)，經(jīng)過處理后輸出一個(gè)帶有頻率和電壓變量的勵(lì)磁信號(hào)，輸出到發(fā)電機(jī)2的勵(lì)磁線圈，使發(fā)電機(jī)的輸出電壓和頻率均保持恒定不變。
交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)類似于雙繞線型感應(yīng)電機(jī)，其定子繞組22直接接入供電線路，轉(zhuǎn)子繞組由頻率、電壓可調(diào)的變頻器3供給三相低頻勵(lì)磁電流。當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組通過三相低頻電流時(shí)，在轉(zhuǎn)子中形成一個(gè)低速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度N2與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速NR相疊加，使其等于定子的同步轉(zhuǎn)速N1，即NR+N2＝N1，從而在發(fā)電機(jī)定子繞組中感應(yīng)出相應(yīng)于同步轉(zhuǎn)速的工頻電壓，當(dāng)柴油機(jī)1的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速NR隨之變化。通過轉(zhuǎn)速傳感器5自動(dòng)調(diào)整變頻器3的輸出頻率，使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈21產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速N2始終保持N2＝N1-NR。即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，變頻器3的輸出電壓頻率升高，磁線圈21產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速升高，以補(bǔ)償發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械速度的變化，使發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率基本恒定不變。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，變頻器3的輸出電壓頻率降低，磁線圈21產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速降低，以補(bǔ)償發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械速度的變化，使發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率基本恒定不變。
發(fā)電機(jī)輸出電壓的檢測(cè)和穩(wěn)壓原理為公知技術(shù)。
與供電線路連接的功率傳感器4上帶有檢測(cè)供電線路電流和電壓值的信號(hào)輸入端，該信號(hào)輸入端能檢測(cè)出發(fā)電機(jī)輸出的有功功率，該功率傳感器4上還裝有隨有功功率信號(hào)變化的控制信號(hào)輸出端，控制信號(hào)輸出端通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器9、執(zhí)行機(jī)構(gòu)7連接到柴油機(jī)1的轉(zhuǎn)速控制端。功率傳感器4的作用是檢測(cè)供電線路中有功功率的數(shù)值。并根據(jù)該有功功率的數(shù)值計(jì)算出一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，利用這個(gè)輸出信號(hào)通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器9和執(zhí)行機(jī)構(gòu)7控制柴油機(jī)1的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)始終工作在最低油耗轉(zhuǎn)速。
如圖2所示，是柴油機(jī)在不同負(fù)荷下的最低單位油耗關(guān)系曲線圖。圖中橫軸N代表轉(zhuǎn)速，縱軸K代表單位功率的油耗，I為柴油機(jī)在空載時(shí)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，H是柴油機(jī)的最高限制轉(zhuǎn)速度，J是為柴油機(jī)在不同不載時(shí)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速曲線，P是不同負(fù)荷下柴油機(jī)轉(zhuǎn)速與單位功率油耗的關(guān)系曲線，Q是最低單位功率油耗時(shí)負(fù)荷率與柴油機(jī)最佳轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線。
圖2中選擇10％-100％共10種不同負(fù)荷率情況下，柴油機(jī)的工作狀況為例，說明當(dāng)柴油機(jī)工作在不同負(fù)荷的時(shí)候，都對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的轉(zhuǎn)速與單位功率油耗的曲線P，且只有一個(gè)單位功率油耗最低的轉(zhuǎn)速點(diǎn)。這個(gè)單位功率油耗最低的轉(zhuǎn)速點(diǎn)隨負(fù)荷的變化而變化。將這些不同負(fù)荷下的單位功率油耗最低的轉(zhuǎn)速點(diǎn)連接起來，形成最低單位功率油耗時(shí)負(fù)荷率與柴油機(jī)最佳轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線Q，這個(gè)最低單位功率油耗時(shí)負(fù)荷率與柴油機(jī)最佳轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線Q就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器9的工作模型，以此實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)在各種負(fù)荷率情況下均能達(dá)到省油的目的，與傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)組相比可節(jié)約8％以上的燃油消耗。
權(quán)利要求自動(dòng)變速恒頻恒壓柴油發(fā)電機(jī)組，包括柴油機(jī)(1)、通過傳動(dòng)裝置(8)與柴油機(jī)(1)連接的勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)(2)，發(fā)電機(jī)(2)的電能輸出端連接到供電線路的各相線(A、B、C)，其特征在于發(fā)電機(jī)(2)的勵(lì)磁線圈(21)連接到變頻器(3)的輸出端，該變頻器(3)上帶有轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端和電壓信號(hào)采集端，轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端連接到發(fā)電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)速傳感器(5)上，電壓信號(hào)采集端通過電壓傳感器(6)與供電線路連接；與供電線路連接的功率傳感器(4)上帶有檢測(cè)供電線路電流值的信號(hào)輸入端和電壓信號(hào)輸入端，以及隨信號(hào)輸入端電流和電壓變化的控制信號(hào)輸出端，控制信號(hào)輸出端連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器(9)的輸入端，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器(9)的輸出端連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)的輸入端，執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)的輸出端連接到柴油機(jī)(1)的調(diào)速器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種柴油發(fā)電機(jī)組，具體說是自動(dòng)變速恒頻恒壓柴油發(fā)電機(jī)組。包括柴油機(jī)、通過傳動(dòng)裝置與柴油機(jī)連接的勵(lì)磁式發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的電能輸出端連接到供電線路的各相線，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈連接到變頻器的輸出端，變頻器上帶有測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端和測(cè)量發(fā)電機(jī)輸出電壓的電壓信號(hào)采集端；與供電線路連接的功率傳感器上帶有檢測(cè)供電線路電流值的信號(hào)輸入端和電壓信號(hào)輸入端，以及隨信號(hào)輸入端電流和電壓變化的控制信號(hào)輸出端，控制信號(hào)輸出端連接到柴油機(jī)的調(diào)速器，控制其轉(zhuǎn)速的變化。該發(fā)電機(jī)組使低負(fù)荷的時(shí)候柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速也較低，單位功率油耗較大幅度降低；同時(shí)，在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，輸出的頻率和電壓保持恒定，改善了輸出電能的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02P9/00GK201181925SQ20082001795
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者王雪霖 申請(qǐng)人:王雪霖