一种数码发电机系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数码发电机系统，包括依次连接的内燃机、发电机、直流母线、逆变器、滤波器、输出接触器，数码发电机系统通过MCU控制器实现控制，输出接触器与外部负载连接，发电机与直流母线之间连接机侧变换器，其中，机侧变换器采用全控型器件的PWM功率变换器，直流母线并联机组启动蓄电池装置，MCU控制器根据测量信号通过控制方法对数码发电机系统的部件进行控制；本发明专利技术实现对内燃机的直接启动，省去传统技术中的启动电机装置，有效降低了数码发电机系统的体积与成本，同时在正常发电工作模式下可通过控制发电机可有效提高内燃机的运行效率和发电机的运行功率因数，且控制方法简单方便，易于实现。

Digital generator system

The invention discloses a digital generator system comprises an internal combustion engine and a generator, DC output bus, inverter, filter, contactor, digital generator system controlled by MCU controller, the output contactor and the external load is connected, machine side converter, the connection between the generator and the DC bus, machine side converter using PWM power converter full controlled devices, the battery device starts the DC bus parallel unit, MCU controller according to the measured signal through the control method to control the digital generator system components; the invention realizes the direct starting of the internal combustion engine, motor starting device dispenses with the traditional technology, effectively reducing the size and cost of the digital generator system, at the same time the normal power mode through the internal combustion engine can effectively improve the operation control of the generator Line efficiency and generator operation power factor, and the control method is simple, convenient and easy to implement.

【技术实现步骤摘要】
一种数码发电机系统
本专利技术涉及数码发电机领域，具体涉及一种数码发电机系统。
技术介绍
数码发电机通过内燃机(如汽油机、柴油机)拖动发电机然后经过电力电子变换输出满足负载电压要求(包括电压幅值、频率、谐波畸变率等)的交流电。由于发电机运行频率高且采用数字控制技术，因此数码发电机具有体积小、重量轻、使用灵活等优点，广泛应用于紧急备用电源、偏远或临时供电电源等。然而作为原动机的内燃机无自启动能力，传统的数码发电机系统必需采用专用启动电机装置实现机组启动，导致数码发电机系统体系较大，且成本高。此外，传统数码发电机采用半控型器件晶闸管整流器或不控型器件二极管整流加DC/DC变换器来控制发电机输出直流电压，存在功率因数低、谐波大、动态性能差以及无法实现内燃机最佳效率跟踪运行控制等缺点。因此需要寻求一种数码发电机系统来解决上述的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种数码发电机系统，实现对内燃机的直接启动，省去传统技术中的启动电机装置，有效降低了数码发电机系统的体积与成本，同时在正常发电工作模式下可通过控制发电机可有效提高内燃机的运行效率和发电机的运行功率因数，且控制方法简单方便，易于实现。本专利技术采用的技术方案如下：一种数码发电机系统，包括依次连接的内燃机、发电机、直流母线、逆变器、滤波器、输出接触器，所述的数码发电机系统通过MCU控制器实现控制，所述的输出接触器与外部负载连接，所述的发电机与直流母线之间连接机侧变换器，其中，所述的机侧变换器采用全控型器件的PWM功率变换器，所述的直流母线并联机组启动蓄电池装置，所述的机组启动蓄电池装置在数码发电机系统启动时为发电机供电，所述的MCU控制器根据测量信号通过控制方法对数码发电机系统的部件进行控制。优选地，所述的数码发电机系统在启动时的控制方法包括如下步骤：A1)、开始准备启动，确保输出接触器断开，闭锁逆变器，确保机组启动蓄电池装置电量充足；A2)、通过机侧变换器控制发电机拖动内燃机启动；A3)、判断内燃机转速是否达到启动要求，如果是，进入步骤A4)，如果不是，返回至步骤A2)；A4)、完成启动，数码发电机系统进入正常发电工作模式。优选地，在数码发电机系统正常发电工作模式时，所述的机组启动蓄电池装置通过所述的直流母线进行充电储能。优选地，在正常发电工作模式下，内燃机的控制方法包括如下步骤：B1)、检测发电机转速；B2)、以实现发电机转速指令为控制目标，基于检测到的发电机转速与发电机转速指令之间的差值，内燃机调节器调节内燃机油门；其中，当检测到的发电机转速低于发电机转速指令时，内燃机调节器加大内燃机油门；当检测到的发电机转速高于发电机转速指令时，内燃机调节器减小内燃机油门。优选地，在所述的步骤B2)中，确定发电机转速指令的步骤为：B21)、检测发电机有功功率；B22)、以内燃机实现最佳效率运行为控制目标，基于检测到的发电机有功功率和内燃机最佳效率运行时转速与有功功率的机械特性，输出发电机转速指令。优选地，在正常发电工作模式下，发电机的控制方法包括如下步骤：C1)、控制发电机有功电流和发电机无功电流；C2)、发电机有功电流调节器输出发电机q轴电压指令，发电机无功电流调节器输出发电机d轴电压指令；C3)、基于发电机q轴电压指令和发电机d轴电压指令控制机侧变换器输出电压。优选地，在所述的步骤C1)中，控制发电机有功电流的步骤为：C11A)、检测发电机有功电流；C12A)、以实现发电机有功电流指令为控制目标，基于检测到的发电机有功电流与发电机有功电流指令之间的差值，发电机有功电流调节器调节发电机有功电流。优选地，在所述的步骤C12A)中，确定发电机有功电流指令的步骤为：D11A)、检测直流电压；D12A)、以实现直流电压指令为控制目标，基于检测到的直流电压与直流电压指令之间的差值，直流电压调节器调节直流电压，输出发电机有功电流指令。优选地，在所述的步骤C1)中，控制发电机无功电流的步骤为：C11B)、检测发电机无功电流；C12B)、以实现发电机无功电流指令为控制目标，基于检测到的发电机无功电流与发电机无功电流指令之间的差值，发电机无功电流调节器调节发电机无功电流。优选地，在所述的步骤C3)中，所述的控制机侧变换器输出电压的步骤包括：对上述步骤C2)中输出的发电机q轴电压指令和发电机d轴电压指令进行坐标变化，确定机侧变换器输出电压。需要说明的是，本专利技术全文所述的全控型器件是指通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。具体地，本专利技术所指的全控型器件可以是指，门极可关断晶闸管GTO(英文全称为Gate-Turn-OffThyristor)，电力场效应晶体管MOSFET(英文全称为Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)，绝缘栅双极晶体管(英文全称为Insulate-GateBipolarTransistor—IGBT)。本专利技术的工作原理和优点：1、本专利技术采用全控型器件的PWM功率变换器作为机侧变换器，同时直流母线并联机组启动蓄电池装置，在启动时，通过MCU控制，机组启动蓄电池装置为发电机供电，机侧变换器控制发电机拖动内燃机启动，并根据内燃机转速判断是否达到启动要求，因此本专利技术省去传统技术中的启动电机装置，有效降低了数码发电机系统体积与成本，且控制方法简单方便，易于实现；2、本专利技术采用全控型器件的PWM功率变换器，在本专利技术的工作发电工作模式下，采用MCU控制器根据测量信号通过协调解耦控制方法以确保不同特性和功能的各部件能独立运行并实现数码发电机系统发电，进一步地本专利技术特别提出对内燃机和发电机的有效控制方法，实现了分别对内燃机最佳效率跟踪运行和发电机单位功率因数运行进行控制，可以明显提高内燃机的运行效率和发电机的运行功率因数，且控制方法简单方便，易于实现；3、本专利技术进一步提出了机组启动蓄电池装置在本专利技术启动时的控制方法，根据比较直流电压和蓄电池电压控制机组启动蓄电池装置供电，控制方法简单方便，易于实现；4、在上述第3点的基础上，本专利技术还进一步提出了机组启动蓄电池装置在本专利技术正常发电工作模式下的控制方法，根据蓄电池电压大小控制机组启动蓄电池装置充电，既能维持蓄电池电压稳定，又能确保充电控制过程的安全性与可靠性，同时控制方法简单方便，易于实现；而且本专利技术实现了机组启动蓄电池装置低压启动与高压充电两种模式的独立控制，确保本专利技术运行的安全性和稳定性；5、在上述第3点基础上，本专利技术还提出了在蓄电池和直流母线之间设置启动充电二极管，通过启动充电二极管实现机组启动蓄电池装置供电状态切换，结构简单、控制成本低，而且有效可靠；6、在上述第4点基础上，本专利技术还提出了在蓄电池和直流母线之间设置继电器和充电二极管，通过继电器和充电二极管实现机组启动蓄电池装置充电状态切换，结构简单、控制成本低，而且有效可靠。附图说明附图1是本专利技术实施例的数码发电机系统结构示意图；附图2是本专利技术实施例的数码发电机系统在启动时的步骤框图；附图3是本专利技术实施例的数码发电机系统在正常发电工作模式下内燃机的控制步骤框图；附图4是本专利技术实施例的数码发电机系统在正常发电工作模式下内燃机的控制步骤中确定电机转速指令的步骤框图；附图5是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数码发电机系统，包括依次连接的内燃机、发电机、直流母线、逆变器、滤波器、输出接触器，所述的数码发电机系统通过MCU控制器实现控制，所述的输出接触器与外部负载连接，其特征在于，所述的发电机与直流母线之间连接机侧变换器，其中，所述的机侧变换器采用全控型器件的PWM功率变换器，所述的直流母线并联机组启动蓄电池装置，所述的机组启动蓄电池装置在数码发电机系统启动时为发电机供电，所述的MCU控制器根据测量信号通过控制方法对数码发电机系统的部件进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种数码发电机系统，包括依次连接的内燃机、发电机、直流母线、逆变器、滤波器、输出接触器，所述的数码发电机系统通过MCU控制器实现控制，所述的输出接触器与外部负载连接，其特征在于，所述的发电机与直流母线之间连接机侧变换器，其中，所述的机侧变换器采用全控型器件的PWM功率变换器，所述的直流母线并联机组启动蓄电池装置，所述的机组启动蓄电池装置在数码发电机系统启动时为发电机供电，所述的MCU控制器根据测量信号通过控制方法对数码发电机系统的部件进行控制。2.如权利要求1所述的数码发电机系统，其特征在于，所述的数码发电机系统在启动时的控制方法包括如下步骤：A1)、开始准备启动，确保输出接触器断开，闭锁逆变器，确保机组启动蓄电池装置电量充足；A2)、通过机侧变换器控制发电机拖动内燃机启动；A3)、判断内燃机转速是否达到启动要求，如果是，进入步骤A4)，如果不是，返回至步骤A2)；A4)、完成启动，数码发电机系统进入正常发电工作模式。3.如权利要求2所述的数码发电机系统，其特征在于，在数码发电机系统正常发电工作模式时，所述的机组启动蓄电池装置通过所述的直流母线进行充电储能。4.如权利要求1所述的数码发电机系统，其特征在于，在正常发电工作模式下，内燃机的控制方法包括如下步骤：B1)、检测发电机转速；B2)、以实现发电机转速指令为控制目标，基于检测到的发电机转速与发电机转速指令之间的差值，内燃机调节器调节内燃机油门；其中，当检测到的发电机转速低于发电机转速指令时，内燃机调节器加大内燃机油门；当检测到的发电机转速高于发电机转速指令时，内燃机调节器减小内燃机油门。5.如权利要求4所述的数码发电机系统，其特征在于，在所述的步骤B2)中，确定发电机转速指令的步骤为：B21)、检测发电机有功功率；B...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志明，向大为，
申请(专利权)人：苏州半唐电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32