[发明专利]一种基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统及控制方法。

背景技术

柴油发电机作为备用电源广泛运用国民生产生活各方面，而无刷双馈电机作为一种高效节能的新型交流电机具有运行可靠，维护简单，变速恒频发电等特点，将两者结合起来组成发电系统可以有效提高柴油机燃油利用率和发电系统经济性。

柴油发电机作为备用电源或者某些场合的动力电源在国民生产及日常中得到了广泛运用。在国家节能环保的背景下，对能量的高效利用提出了更高的要求。基于无刷双馈电机的柴油机发电系统利用无刷双馈电机与柴油机的配合可以在一定程度上提高燃油的利用率，达到节能效果。基于无刷双馈电机的柴油机发电系统主要由柴油机控制系统和无刷双馈电机系统两部分组成。无刷双馈电机是一种高效节能的新型交流调速电机，其没有电刷和滑环，由两套相互独立的定子绕组(控制绕组和功率绕组)和特殊的转子构成，具有运行可靠，维护成本低，低压控制高压和低容量控制大容量的特点，在变速驱动及变速恒频发电领域具有广泛的前景。传统的基于同步电机的柴油机发电系统由于转速固定在同步转速，当系统工作在轻载时柴油机燃油利用率不高。

因此，有必要设计一种基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统及控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统及控制方法，该基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统及控制方法易于实施，能在驱动负载的前提下能保证柴油机低油耗工作。

发明的技术解决方案如下：

一种基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：获取功率-转速对应表：

获得柴油发电机的最优燃油经济性条件下的功率-转速对应表；

步骤2：检测负载功率及在线查表：

检测无刷双馈电机的外界(或外接)负载功率的大小，并基于所述的功率-转速对应表查得负载功率对应的柴油发电机目标转速；

步骤3：转速控制：

控制柴油发电机工作在目标转速，以实现柴油发电机的燃油经济运行。

步骤1中，先通过实验方法测得柴油发电机一系列负荷特性曲线，将曲线离散化并存储在存储器中；离散化后的数据即为功率-转速对应表，如下：

上表中，

当功率在[P0,P1)，并且柴油发电机转速为n1时，燃油经济性最高；

当功率在[P1,P2)，并且柴油发电机转速为n2时，燃油经济性最高；

.......

当功率在[PN-1,PN]，并且柴油发电机转速为nN时，燃油经济性最高。

无刷双馈电机工作在变速恒频发电模式。

功率绕组频率为50Hz，频率通过锁相环来确定。

当负载功率变换后，重新执行在线查表以及目标转速控制。

针对无刷双馈电机与柴油发电机的控制方法如下：

(1)启动柴油发电机，拖动无刷双馈电机启动，无刷双馈电机控制柜传递给柴油发电机目标转速信号，使无刷双馈电机稳定到目标转速；

(2)无刷双馈电机升到一定转速(如目标转速)后，无刷双馈电机控制系统采用电压和电流双闭环控制策略实现对输出电压的幅值和频率进行控制，在转速不变情况下保持输出电压不变，不变是指恒定在预设范围内，如正负1％或正负5％内；

(3)输出功率发生变化后采用最佳油耗捕获法，通过无刷双馈电机控制系统与柴油发电机控制系统协调，改变目标转速维持输出电压不变，从而实现柴油发电机的最佳油耗运行。

最佳油耗捕获法是指根据检测负载功率及在线查表获得目标转速的方法。

电压和电流双闭环控制策略中，采用PI控制。具体的PI控制策略为现有成熟技术。

负载功率是采集负载电压和电流后再相乘来计算。

采用控制器实现所述的控制方法。

控制器为MCU。具体为单片机或DSP等。

一种基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统，包括柴油发电机与无刷双馈电机；柴油发电机拖动无刷双馈电机；柴油发电机由柴油机转速控制装置驱动，无刷双馈电机接有负载；

基于前述的控制方法对基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统实施控制。

有益效果：

本发明的基于无刷双馈电机的柴油发电机发电系统及控制方法，本发明采用无刷双馈电机的柴油机发电系统是变速恒频发电，可以降低电机转速达到新的效率最优点从而提高燃油利用率，实现能量的高效利用。

本发明具有以下优点：