[发明专利]一种柴油发电机组及其利用反馈能量驱动同步发电机的方法

权利要求书

1.一种柴油发电机组，该柴油发电机组包括：可调速运行的柴油发动机、与柴油发动机通过机械传动系统连接进而实现同步运行的同步发电机、与同步发电机电气连接的双向可逆整流装置、以及用于监测与控制整个系统的中央控制器，所述的柴油发动机和双向可逆整流装置通过各自的通讯总线与中央控制器联接，其特征在于，还包括设置在直流母线上的电压传感器，用于实时监测直流母线侧的电压值；

所述的中央控制器还包括一比较模块，用于比较直流母线侧的电压值和直流母线目标稳定电压，进而控制双向可逆整流装置中的扭矩控制器施加在同步发电机上扭矩的方向与大小；当直流母线侧的电压值大于“直流母线目标稳定电压”时，中央控制器通过通讯总线向双向可逆整流装置中的扭矩控制器发出指令，驱动同步发电机扭矩方向同柴油发动机输出的扭矩方向相同，实现直流母线侧到柴油发电机组的能量转移，实现节油运行。

2.根据权利要求1所述的柴油发电机组，其特征在于，所述的双向可逆整流装置为三相可逆桥式PWM整流电路，所述的三相可逆桥式PWM整流电路包括：绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)和其并联的续流二极管，其中还包括分别设置在三相交流电侧的三路电流传感器与电压传感器，所述的扭矩控制器通过电流传感器与电压传感器实时监测三相交流电侧的电压与电流，并根据中央控制器通过通讯总线给出的扭矩大小与方向的指令确定IGBT开关的通断时机和调节占空比，以达到调节直流侧电压与电流的目的。

3.根据权利要求1所述的柴油发电机组，其特征在于，所述的同步发电机上还设置有速度编码器，该速度编码器采用增量式编码器并与中央控制器联接，用于测量同步发电机的转子角度，并由中央控制器确保柴油发电机组运行于反拖时同步发电机输出的扭矩保证柴油发动机转速不高于其空载时的怠速转速，当同步发电机输出的扭矩过高，则中央控制器强制指令同步发电机的输出扭矩为“零”，实现矢量控制以保证转速安全。

4.一种柴油发电机组利用反馈能量驱动同步发电机的方法，该方法通过柴油发电机组中的中央控制器根据直流母线侧的电压值，通过通讯总线向双向可逆整流装置中的扭矩控制器发出指令，当直流母线侧的电压值大于“直流母线目标稳定电压”时，驱动同步发电机扭矩方向同柴油发动机输出的扭矩方向相同，实现直流侧到柴油发电机组的能量转移，实现节油运行。

5.根据权利要求4所述的柴油发电机组利用反馈能量驱动同步发电机的方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：

1)中央控制器通过直流母线侧的电压传感器读取直流母线侧电压值；

2)中央控制器通过比较模块比较直流母线电压值和直流母线目标稳定电压，一旦发现直流母线电压大于“直流母线目标稳定电压”，即控制柴油发电机组进入反拖状态，否则控制柴油发电机组处于泵升状态；

3)在柴油发电机组处于反拖状态时，双向可逆整流装置中的扭矩控制器驱动同步发电机扭矩方向同柴油发动机输出扭矩方向相同，实现直流侧到柴油发电机组的能量转移，能量用于驱动同步发电机运行，同步发电机进而拖动柴油发动机运转，实现节油运行。

6.根据权利要求5所述的利用反馈能量驱动同步发电机的方法，其特征在于，所述的反拖状态下同步发电机的最大输出扭矩不高于柴油发动机在怠速空载情况下输出的扭矩。

7.根据权利要求5所述的利用反馈能量驱动同步发电机的方法，其特征在于，所述的方法还包括步骤4)：

4)在柴油发电机组处于泵升状态时，双向可逆整流装置中的扭矩控制器驱动同步发电机扭矩方向同柴油发动机的输出扭矩方向相反，实现柴油发电机组到直流侧的能量转移。

8.根据权利要求7所述的利用反馈能量驱动同步发电机的方法，其特征在于，所述的泵升状态下的同步发电机的输出扭矩的最大值为：

最大泵升扭矩限制值＝柴油机对应转速下最大扭矩-柴油机怠速扭矩×40％

9.根据权利要求5所述的利用反馈能量驱动同步发电机的方法，其特征在于，所述的方法还进一步包括步骤5)：

5)在柴油发电机组处于反拖状态时，直流母线侧的电压值降低，由于柴油发动机从反拖到正常运行需要一定的反应时间，当直流母线侧的电压值介于“直流母线目标稳定电压”至“直流母线目标稳定电压+20伏”之间时，发电机输出扭矩为“零”；

当直流母线侧的电压值为“直流母线目标稳定电压+20伏”至“直流母线目标稳定电压+100伏”之间时，采用一阶函数限制发电机的输出扭矩的最大反拖扭矩，使得扭矩均匀变化；限制最大反拖扭矩的一阶函数为：

当直流母线侧的电压值大于“直流母线目标稳定电压+100伏”的时候，出于保护柴油发动机的目的，发电机的输出扭矩恒定输出为：