交流變速柴油發(fā)電機(jī)組的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種交流變速柴油發(fā)電機(jī)組。包括一柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元及與該柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元連接的工程機(jī)械用柴油機(jī)、三相交流發(fā)電機(jī)和定頻穩(wěn)壓器；所述柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元包括一處理器及與該處理器連接的傳感器模塊、控制工程機(jī)械用柴油機(jī)的起動機(jī)和油門執(zhí)行器；所述處理器還連接有一用于為柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元提供電能的電源模塊；所述工程機(jī)械用柴油機(jī)用于提供動力；所述三相交流發(fā)電機(jī)用于將柴油機(jī)的機(jī)械動能轉(zhuǎn)換成電能；所述定頻穩(wěn)壓器用于將變化頻率的電能整定為預(yù)定頻率的電能。本實用新型硬件裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，且采用本實用新型硬件裝置大大減少了廢氣排放。
【專利說明】交流變速柴油發(fā)電機(jī)組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種交流變速柴油發(fā)電機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油發(fā)電機(jī)組以其重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、功率密度大廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)中，現(xiàn)實應(yīng)用中各類型負(fù)載分為三大類，感性負(fù)載、阻性負(fù)載、容性負(fù)載
[0003]其中以感性負(fù)載使用最廣泛，占據(jù)了全部負(fù)載的70%以上，比如電動機(jī)、節(jié)能燈、電腦、通信類設(shè)備。這些感性負(fù)載雖然千差萬別，根據(jù)功能來分可以分為兩大類，信號處理性負(fù)載和動力性負(fù)載。其中動力性負(fù)載占據(jù)了感性負(fù)載的80%以上。比如電動機(jī)。電動機(jī)帶動各種負(fù)載工作，根據(jù)楞次定律——感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。電動機(jī)的瞬間起動電流一般可以達(dá)到額定電流的5-7倍，單臺電動機(jī)瞬間起動電流再大，但對市政電網(wǎng)的容量來講是可以忽略不計。所以接市政電網(wǎng)用電的電動機(jī)一般不用考慮啟動電流的問題。但是，如果用柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)電來驅(qū)動電動機(jī)，特別是帶動用電動機(jī)驅(qū)動的空調(diào)壓縮機(jī)、或者電焊機(jī)這類大瞬間啟動電流的負(fù)載。配置的柴油發(fā)電機(jī)組的額定功率就要比負(fù)載的額定功率大3-5倍。因為柴油發(fā)電機(jī)組的容量對電動機(jī)負(fù)載來講是很有限的。如果機(jī)組的配置功率只比負(fù)載額定功率大一些，那么瞬間啟動電流過大，柴油機(jī)無法承受，然后熄火。在實際使用中我們一般配置的發(fā)電機(jī)機(jī)組額定功率比電動機(jī)負(fù)載的額定功率大3-5 倍。
[0004]另外一方面，我們所使用最廣泛的柴油發(fā)電機(jī)組為磁極對數(shù)為4級的三相交流發(fā)電機(jī)組，三相柴油發(fā)電機(jī)組輸出電能的頻率必須保持在50Hz，這就要求柴油機(jī)轉(zhuǎn)速必須穩(wěn)定在1500RPM，根據(jù)功率公式P=9550*N*T，柴油機(jī)的功率等于9550乘以轉(zhuǎn)速(N)乘以鈕矩(T)。發(fā)電用柴油機(jī)可以使用的轉(zhuǎn)速在500—2200RPM之間，因為發(fā)電機(jī)組頻率的限制，柴油機(jī)的可使用的轉(zhuǎn)速在900-1500之間，發(fā)電用柴油機(jī)最大鈕矩在1500RPM，工程機(jī)械用柴油機(jī)最大鈕矩在1800RPM，同樣一款柴油發(fā)動機(jī)(只有噴油系統(tǒng)不同，其它都一樣)，工程機(jī)械用的柴油機(jī)最大輸出功率要比發(fā)電用柴油機(jī)功率大15% — 25%，在低速空載時，工程機(jī)械用的柴油機(jī)燃料消耗比發(fā)電機(jī)用柴油機(jī)在空載時燃料消耗低10%因為轉(zhuǎn)速很低。
[0005]因為要保持交流發(fā)電機(jī)不管是空載還是滿載時輸出的三相交流電頻率都保持在50Hz，所以這樣柴油發(fā)動機(jī)所儲備的功率不能充分發(fā)揮出來，在發(fā)電機(jī)空載時，因為要保持1500RPM的轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致不能以更低的負(fù)荷運轉(zhuǎn)，從而多消耗燃油。
[0006]雖然我們配置大功率的柴油發(fā)電機(jī)組能夠保證負(fù)載的正常使用，但是帶來一系列問題。電動機(jī)成功啟動后，電流迅速回歸到額定電流，這將導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)組長期處于輕載的運行狀況，這種長期大馬拉小車會導(dǎo)致如下問題:
[0007](I)柴油發(fā)電機(jī)組購置費用較大；
[0008](2)柴油發(fā)電機(jī)組壽命大大縮短；
[0009]( 3 )柴油發(fā)電機(jī)組燃油消耗大增，導(dǎo)致運行花費巨大。
[0010]實例:[0011]有一臺7KW.50HZ.380V.3P的電動機(jī)帶動的冷庫壓縮機(jī)。額定電流約為12A，瞬間起動電流時間為60A.2S。
[0012]為此負(fù)載配置的柴油發(fā)電機(jī)組額定功率必須達(dá)到21KW。其中柴油機(jī)額定功率必須要達(dá)到22Kw(1500RPM時)(最大功率為24Kw(1500RPM時))，方可帶動壓縮機(jī)正常運行。
[0013]如果使用變速技術(shù)把柴油機(jī)剩余的25%功率發(fā)揮出來，那么為負(fù)載配置的發(fā)電機(jī)組中柴油機(jī)額定功率達(dá)到16.5Kw(1500RPM時)(最大功率可以達(dá)到24Kw(2200RPM時))SP可滿足壓縮機(jī)正常運行。
[0014]在同樣滿足負(fù)載功率需求的情況下，相同品牌的柴油發(fā)動機(jī)額定功率16.5Kw(1500RPM時)(最大功率24Kw(2200RPM時))的柴油比額定功率22Kw(1500RPM時)(最大功率24KW(1500RPM時))的柴油發(fā)動機(jī)價格要便宜將近25%。
[0015]負(fù)載起動成功后滿負(fù)荷運行時16.5Kff(1500RPM時)的發(fā)電機(jī)組剩余功率為7KW。22KW的發(fā)動機(jī)剩余功率為2KW。16.5KW機(jī)組耗油量為3.46L/h。22KW的發(fā)電機(jī)組耗油量為
4.32L/h。這樣每小時多耗費0.68L燃油.雖然做工相同。
[0016]機(jī)組由于長期輕載運行，燃燒惡化。會導(dǎo)致零件磨損加劇。維護(hù)保養(yǎng)費用將大大增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本實用新型的目的在于提供一種交流變速柴油發(fā)電機(jī)組硬件裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。
[0018]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:一種交流變速柴油發(fā)電機(jī)組，包括一柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元及與該柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元連接的工程機(jī)械用柴油機(jī)、三相交流發(fā)電機(jī)和定頻穩(wěn)壓器；
[0019]所述柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元包括一處理器及與該處理器連接的傳感器模塊、控制工程機(jī)械用柴油機(jī)的起動機(jī)和油門執(zhí)行器；所述處理器還連接有一用于為柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元提供電能的電源模塊；
[0020]所述工程機(jī)械用柴油機(jī)用于提供動力；
[0021]所述三相交流發(fā)電機(jī)用于將柴油機(jī)的機(jī)械動能轉(zhuǎn)換成電能；
[0022]所述定頻穩(wěn)壓器所述定頻穩(wěn)壓器包括一控制單元及一為整個定頻穩(wěn)壓器提供電能的電源單元；所述控制單元與信號檢測單元、整流濾波單元、逆變穩(wěn)壓單元、通信單元和顯示操作單元連接；所述整流濾波單元的輸入端與交流變速柴油發(fā)電機(jī)組的輸出端連接，所述整流濾波單元的輸出端與逆變穩(wěn)壓單元的輸入端連接；所述逆變穩(wěn)壓單元用于將整流濾波單元輸出的直流電能逆變?yōu)轭A(yù)定頻率的交流電能，并輸出至負(fù)載。
[0023]在本實用新型實施例中，所述處理器為S3C6410處理器。
[0024]在本實用新型實施例中，所述電源模塊還連接有一蓄電池。
[0025]在本實用新型實施例中，所述傳感器模塊包括用于檢測交流變速柴油發(fā)電機(jī)組輸出電壓的三相電壓檢測傳感器、用于檢測交流變速柴油發(fā)電機(jī)組輸出電流的三相電流檢測傳感器、用于檢測柴油機(jī)機(jī)油壓力的機(jī)油壓力傳感器、用于檢測柴油機(jī)中水溫的水溫傳感器和用于檢測工程機(jī)械用柴油機(jī)及三相交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器。
[0026]在本實用新型實施例中，所述信號檢測單元包括用于檢測整流濾波單元輸入電壓的第一電壓檢測傳感器、用于檢測整流濾波單元輸入電流的第一電流檢測傳感器、用于檢測整流濾波單元輸出電壓的第二電壓檢測傳感器、用于檢測整流濾波單元輸出電流的第二電流檢測傳感器、用于檢測逆變穩(wěn)壓單元輸出電壓的第三電壓傳感器、用于檢測逆變穩(wěn)壓單元輸出電流的第三電流傳感器和用于檢測氣溫的氣溫傳感器。
[0027]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果:
[0028]1、本實用新型硬件裝置大大節(jié)省柴油發(fā)電機(jī)組購置費用；節(jié)省柴油；減少廢氣排放；提高柴油發(fā)電機(jī)組壽命；減少柴油發(fā)電機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)費用；
[0029]2、且本實用新型硬件裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本實用新型交流變速柴油發(fā)電機(jī)組的示意框圖。
[0031]圖2是本實用新型定頻穩(wěn)壓器連接示意結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
[0033]如圖1-2所示，本實用新型的一種交流變速柴油發(fā)電機(jī)組，包括一柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元及與該柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元連接的工程機(jī)械用柴油機(jī)、三相交流發(fā)電機(jī)和定頻穩(wěn)壓器；
[0034]所述柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元包括一處理器及與該處理器連接的傳感器模塊、控制工程機(jī)械用柴油機(jī)的起動機(jī)和油門執(zhí)行器；所述處理器還連接有一用于為柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元提供電能的電源模塊；
[0035]所述工程機(jī)械用柴油機(jī)用于提供動力；
[0036]所述三相交流發(fā)電機(jī)用于將柴油機(jī)的機(jī)械動能轉(zhuǎn)換成電能；
[0037]所述定頻穩(wěn)壓器所述定頻穩(wěn)壓器包括一控制單元及一為整個定頻穩(wěn)壓器提供電能的電源單元；所述控制單元與信號檢測單元、整流濾波單元、逆變穩(wěn)壓單元、通信單元和顯示操作單元連接；所述整流濾波單元的輸入端與交流變速柴油發(fā)電機(jī)組的輸出端連接，所述整流濾波單元的輸出端與逆變穩(wěn)壓單元的輸入端連接；所述逆變穩(wěn)壓單元用于將整流濾波單元輸出的直流電能逆變?yōu)轭A(yù)定頻率的交流電能，并輸出至負(fù)載。
[0038]本實施例中，所述處理器為S3C6410處理器。
[0039]本實施例中，所述電源模塊還連接有一蓄電池。
[0040]本實施例中，所述傳感器模塊包括用于檢測交流變速柴油發(fā)電機(jī)組輸出電壓的三相電壓檢測傳感器、用于檢測交流變速柴油發(fā)電機(jī)組輸出電流的三相電流檢測傳感器、用于檢測柴油機(jī)機(jī)油壓力的機(jī)油壓力傳感器、用于檢測柴油機(jī)中水溫的水溫傳感器和用于檢測工程機(jī)械用柴油機(jī)及三相交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器。
[0041]為讓本領(lǐng)域技術(shù)人員更加了解本實用新型，以下結(jié)合現(xiàn)有軟件控制方式，來講述本實用新型，需特別說明的是，該過程中涉及的軟件控制方式不是本實用新型的保護(hù)內(nèi)容，本實用新型只保護(hù)硬件裝置。一般技術(shù)人員可根據(jù)以下實施原理(即現(xiàn)有的軟體)實現(xiàn)控制如下:處理器輸出指令到工程機(jī)械用柴油機(jī)的起動機(jī)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳感器模塊檢測三相交流發(fā)電機(jī)輸出的電壓和電流，當(dāng)檢測到發(fā)電機(jī)電壓低于額定值時，電流增大時，該檢測的電壓和電流把信號輸入到處理器，處理器經(jīng)過計算，輸出一個模擬量的數(shù)值傳送到油門執(zhí)行器，增大工程機(jī)械用柴油機(jī)的油門開度，工程機(jī)械用柴油機(jī)此時迅速提高速度，輸出功率增大，使工程機(jī)械用柴油機(jī)的輸出功率滿足三相交流發(fā)電機(jī)的帶動需求(擴(kuò)大柴油機(jī)的最大輸出功率，當(dāng)傳感器模塊檢測到三相交流發(fā)電機(jī)輸出電流減少，電壓恒定，則處理器對采集到的電流和電壓進(jìn)行計算，此時會發(fā)出一個模擬量的值到油門執(zhí)行器來，減少工程機(jī)械用柴油機(jī)油門開度，工程機(jī)械用柴油機(jī)此時處于輕載低速，以節(jié)省燃料。(低速省油);上述的傳感器模塊就是不斷檢測智能交流變速柴油發(fā)電機(jī)組所處的負(fù)荷，來及時調(diào)整工程機(jī)械用柴油機(jī)的輸出功率，從而拓展工程機(jī)械用柴油機(jī)高速的大功率區(qū)間，低速運行節(jié)省柴油。
[0042]本實用新型(I)通過變速運行方式使柴油機(jī)工作在高速(大于1500RPM)，充分挖掘柴油發(fā)動機(jī)的性能:以前的柴油發(fā)電機(jī)組都是定速柴油發(fā)電機(jī)組，保持發(fā)電機(jī)組頻率穩(wěn)定在50Hz，此時柴油機(jī)轉(zhuǎn)速必須控制在1500RPM，但是我們通常使用的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速在500—2200RPM之間，而根據(jù)功率公式P=9550*N*T，柴油機(jī)的功率等于9550乘以轉(zhuǎn)速(N)乘以鈕矩(T)，這樣在定速運行的柴油機(jī)所具有的輸出功能還有15%-25%沒有發(fā)揮出來。通過變速運行方式充分發(fā)揮柴油機(jī)的功率，同一款柴油機(jī)在驅(qū)動三相交流發(fā)電機(jī)的應(yīng)用上可以輸出更多的功率。
[0043](2)在發(fā)電機(jī)組空載運行狀態(tài)下，使柴油發(fā)電機(jī)組低速運行，從而在空載的情況下降低燃油消耗。
[0044](3)通過定穩(wěn)壓頻器，直接把以前柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出頻率關(guān)系斷開(發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)同軸，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速相同，60f=PN，f是發(fā)電機(jī)輸出電能的頻率，P是發(fā)電機(jī)磁極對數(shù)的1/2，N是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，如果發(fā)電機(jī)用4級的P=2，轉(zhuǎn)速是1500轉(zhuǎn)則f=PN/60=(2*1500) /60=50Hz)，通過定頻器，把變化的頻率整定成穩(wěn)定的50Hz頻率輸出，不管柴油發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是多少，始終保持發(fā)電機(jī)最終輸出電能的頻率為50Hz。從而使柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速不影響最終輸出的頻率，使發(fā)電機(jī)最終輸出頻率保持穩(wěn)定，穩(wěn)定在50Hz。
[0045]智能化:發(fā)電機(jī)組電源設(shè)備通過CAN總線與負(fù)載設(shè)備建立通信，成為智能輸配電系統(tǒng)。
[0046]以上是本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實用新型技術(shù)方案的范圍時，均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種交流變速柴油發(fā)電機(jī)組，其特征在于:包括一柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元及與該柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元連接的工程機(jī)械用柴油機(jī)、三相交流發(fā)電機(jī)和定頻穩(wěn)壓器； 所述柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元包括一處理器及與該處理器連接的傳感器模塊、控制工程機(jī)械用柴油機(jī)的起動機(jī)和油門執(zhí)行器；所述處理器還連接有一用于為柴油發(fā)電機(jī)組變速控制單元提供電能的電源模塊； 所述工程機(jī)械用柴油機(jī)用于提供動力； 所述三相交流發(fā)電機(jī)用于將柴油機(jī)的機(jī)械動能轉(zhuǎn)換成電能； 所述定頻穩(wěn)壓器所述定頻穩(wěn)壓器包括一控制單元及一為整個定頻穩(wěn)壓器提供電能的電源單元；所述控制單元與信號檢測單元、整流濾波單元、逆變穩(wěn)壓單元、通信單元和顯示操作單元連接；所述整流濾波單元的輸入端與交流變速柴油發(fā)電機(jī)組的輸出端連接，所述整流濾波單元的輸出端與逆變穩(wěn)壓單元的輸入端連接；所述逆變穩(wěn)壓單元用于將整流濾波單元輸出的直流電能逆變?yōu)轭A(yù)定頻率的交流電能，并輸出至負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流變速柴油發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述處理器為S3C6410處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交流變速柴油發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述電源模塊還連接有一蓄電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流變速柴油發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述傳感器模塊包括用于檢測交流變速柴油發(fā)電機(jī)組輸出電壓的三相電壓檢測傳感器、用于檢測交流變速柴油發(fā)電機(jī)組輸出電流的三相電流檢測傳感器、用于檢測柴油機(jī)機(jī)油壓力的機(jī)油壓力傳感器、用于檢測柴油機(jī)中水溫的水溫傳感器和用于檢測工程機(jī)械用柴油機(jī)及三相交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流變速柴油發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述信號檢測單元包括用于檢測整流濾波單元輸入電壓的第一電壓檢測傳感器、用于檢測整流濾波單元輸入電流的第一電流檢測傳感器、用于檢測整流濾波單元輸出電壓的第二電壓檢測傳感器、用于檢測整流濾波單元輸出電流的第二電流檢測傳感器、用于檢測逆變穩(wěn)壓單元輸出電壓的第三電壓傳感器、用于檢測逆變穩(wěn)壓單元輸出電流的第三電流傳感器和用于檢測氣溫的氣溫傳感器。
【文檔編號】F02D29/06GK203827235SQ201420227975
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】高秀玲 申請人:福建省唐力縱橫科技發(fā)展有限公司