[发明专利]一种柴油发电机组突变负载最大频率降计算方法

说明书

本发明公开了一种基于四冲程多缸发动机的柴油发电机组突变负载最大频率降计算方法，根据外部条件和发动机运行响应机理，运用转动力学分析技术，针对突变负载瞬态多段过程的最大频率波动界值计算，提出了一种频率拐点判据转矩平衡分析法和等量转速区间积分冲量矩等效法，通过对工程实际的良好拟合，建立了较完善的模型，提高了瞬态波动计算准确性，有效解决了突变频率降的理论计算问题。据此进行了编程实现，计算时，只需将原始数据输入到原始数据输入区内即可，程序将自动完成计算并输出结果，大大提高了计算的便捷性，使该方法更具有实用性和高效性；本发明用以指导抗过载型机组产品研发设计和项目柴油发电机组技术性能的计算论证。

技术领域

本发明涉及一种柴油发电机组在突变负载下瞬态频率波动分析方法，特别是涉及一种基于四冲程多缸柴油发动机动态转矩特征和工作机理分析的最大频率降计算方法，属于柴油发电机组在突变负载下瞬态频率波动分析领域。

背景技术

在很多实际应用项目中，柴油发电机组经常面临的问题是冲击性负载、大启动倍数负载、突加突卸性能及其与机组容量规格对立的问题；此外，随着大量电力电子集成器件在新型设备中得到应用，并且越来越多的大功率设备出现，都呈现出很强的冲击性，对供电设备要求越来越高，影响也越来越大。

随着技术发展，市场对柴油发电机组抗负载冲击过载能力越发关注和需求，从而提出抗过载型柴发机组的产品要求。抗过载型机组是集成先进的储能技术，产品在研发设计过程中，需要根据机组系统本身自有的过载特性分析，以便更准确分析和配置储能系统和控制系统，从而使新产品研发少走弯路和减少风险成本。目前对柴发机组冲击过载频率波动尚缺乏理论计算方法。

对于柴油发电机组项目，有的用户在招标阶段就要求提供有关产品突加频率最低点的数据。然而在现有的柴油发电机组有关负载及容量设计计算中，主要是针对稳态额定容量，以及突变负载的最大电压波动、最大启动容量、最大有功超载能力进行计算分析，而对于最大突变频率（转速）波动则没有直接计算方法，仅仅是以最大有功超载计算进行间接校核，并在机组产品测试时进行实际试验数据测量，这使得产品性能的技术论证和设计相对被动。

因此，可针对以上不足，研究柴发机组突变负载冲击下最大频率变化的规范计算方法，并深入挖掘发动机内部运行响应机理和外部负载变化的关联关系，从而建立基于转动力学的分析技术，考虑动态过程中各参数之间的相互影响和非线性因素，用以指导抗过载型机组产品研发设计和柴发项目技术论证都具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种柴油发电机组突变负载最大频率降计算方法，建立了一种基于四冲程多缸柴油发动机动态特征和机理分析的最大频率波动计算模型，从机组负载突变的转动力学分析出发，研究发动机内部运行响应机理和外部负载变化的关联关系，考虑动态过程中各参数之间的相互影响和非线性因素之间的关联关系；针对瞬态非线性过程因素和最大频率波动界值的确定，提出了一种发动机响应转矩平衡分析法和积分冲量矩等效法，并据此建立计算方法和编程实现，有效解决了的突变频率计算问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种柴油发电机组突变负载最大频率降计算方法，包括以下步骤：

步骤1：确定机组驱动转矩与输出有功功率的关系，见公式（1）：

（1）

公式（1）中各参量含义为：M(N·m)是机组发动机驱动转矩；ω(radian/s)是机组旋转角速度（角频率）；P’(watt)是机组输出有功功率瓦数值；Pkw(kW)机组输出有功功率千瓦数值；

步骤2：确定机组旋转角频率变化率即角加速度计算，见公式（2）：

（2）