本發(fā)明涉及一種變頻節(jié)能發(fā)電機(jī)組，特別是一種中小功率自動調(diào)速工頻的柴油發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)：

長久以來在世界各國圍繞石油的開采、爭斗，時(shí)刻未消停過；人類對石油的需求及依賴與石油日益劇減之間的矛盾，早已引起全球性的高度警惕并倡導(dǎo)節(jié)能減排，由此可見內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能降耗具有極其重要的意義。

目前，采用內(nèi)燃機(jī)的交流發(fā)電機(jī)組，無論其負(fù)荷是空載還是滿載，其發(fā)動機(jī)始終工作在額定轉(zhuǎn)速，才能維持供電輸出的額定頻率，通過調(diào)壓達(dá)到額定輸出電壓，無法根據(jù)用電負(fù)荷的變化而自動調(diào)速并恒頻恒壓，更談不上降耗節(jié)能，而備用發(fā)電機(jī)大多數(shù)時(shí)候是在較低的負(fù)荷下運(yùn)行，且負(fù)荷變化的范圍較大。在低負(fù)荷的時(shí)候高速運(yùn)轉(zhuǎn)，負(fù)荷率低，會造成燃燒油消耗大，噪音也大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種能隨用電負(fù)荷的改變而能全程動態(tài)自動調(diào)速節(jié)能降耗的變頻節(jié)能發(fā)電機(jī)組。

本發(fā)明的技術(shù)方案在于：發(fā)動機(jī)、永磁中頻發(fā)電機(jī)構(gòu)成變頻發(fā)電體，永磁中頻發(fā)電機(jī)的輸出端經(jīng)逆變器接用電負(fù)荷；還包括一個(gè)實(shí)時(shí)檢測用電負(fù)荷狀態(tài)、將實(shí)時(shí)用電負(fù)荷轉(zhuǎn)換為0至10V范圍的相應(yīng)直流電壓反饋信號并將其反饋至PLC模塊的信號轉(zhuǎn)換單元；一個(gè)接收信號轉(zhuǎn)換單元的信息，經(jīng)負(fù)荷最優(yōu)油耗轉(zhuǎn)速的智能化轉(zhuǎn)速值送出實(shí)時(shí)調(diào)速控制信號至調(diào)速控制器的PLC模塊；一個(gè)接收PLC模塊的實(shí)時(shí)調(diào)速控制信號、和轉(zhuǎn)速傳感器對轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測的反饋，經(jīng)PID控制算法向調(diào)速驅(qū)動器提供電激勵(lì)驅(qū)動而實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)速控制器；一個(gè)將發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速輸出狀態(tài)進(jìn)行檢測并實(shí)時(shí)反饋至調(diào)速控制器的轉(zhuǎn)速傳感器。

本發(fā)明所述逆變器是對變頻發(fā)電體的三相變頻變壓電能進(jìn)行三相逆變，輸出穩(wěn)定的恒頻恒壓230V/400V.50HZ的三相工頻市電。

本發(fā)明還包括一個(gè)為PLC模塊、調(diào)速控制器、調(diào)速驅(qū)動器提供工作電源的蓄電池。

本發(fā)明還包括一個(gè)控制發(fā)動機(jī)的起停并進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控及保護(hù)，以及對逆變器的供電輸出進(jìn)行監(jiān)控并實(shí)時(shí)顯示的機(jī)組控制器。

本發(fā)明為提高發(fā)電機(jī)組在實(shí)用中的燃油利用效率，使發(fā)電機(jī)組在不同負(fù)荷狀態(tài)下，由PLC模塊根據(jù)負(fù)荷大小，智能運(yùn)算并發(fā)送控制信號到調(diào)速控制器，調(diào)速控制器完全按控制信號驅(qū)動調(diào)速驅(qū)動器來達(dá)到發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速自動工作在相應(yīng)負(fù)荷的最經(jīng)濟(jì)油耗的轉(zhuǎn)速，此轉(zhuǎn)速下的機(jī)械驅(qū)動功率使永磁中頻發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力能夠使逆變器的逆變輸出滿足用電負(fù)荷的需求和供電品質(zhì)，而不會出現(xiàn)過多的富裕電能，不會出現(xiàn)因欠能導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩或致停機(jī)，使本發(fā)明的發(fā)明達(dá)到不同負(fù)荷所需轉(zhuǎn)速的燃油消耗最經(jīng)濟(jì)化，無需其他機(jī)械、電類等的中間環(huán)節(jié)，直接從根源上進(jìn)行用電負(fù)荷與轉(zhuǎn)速耗油的最優(yōu)化匹配，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的工作范圍覆蓋了空載時(shí)的最低轉(zhuǎn)速至發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。

所述永磁中頻發(fā)電機(jī)為寬轉(zhuǎn)速范圍的永磁盤式中頻交流發(fā)電機(jī)，輸出頻率、電壓隨驅(qū)動轉(zhuǎn)速的變化而變化，其能夠在非常寬的轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)，為后續(xù)逆變器提供滿足電功率要求的初始電能；因轉(zhuǎn)子無繞線和整流裝置，有效避免轉(zhuǎn)速突變造成電氣故障，及轉(zhuǎn)速隨變造成配線松動脫落及絕緣等故障；因工作在寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，故采用盤式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改善了用電負(fù)荷突變對轉(zhuǎn)速及發(fā)電本體造成機(jī)械破壞，同時(shí)使發(fā)電本體的外形尺寸得到縮小，可靠性提高。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明經(jīng)電控柜后逆變?yōu)樨?fù)荷在空載至滿載均穩(wěn)定在230V/400V. 50Hz的三相工頻市電，隨用電負(fù)荷的改變而能全程動態(tài)自動調(diào)速節(jié)能降耗；節(jié)能方面提高了發(fā)電機(jī)組在實(shí)用中的燃油利用效率，智能模塊實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷與轉(zhuǎn)速油耗的最經(jīng)濟(jì)的智能化匹配，根據(jù)信號單元的實(shí)時(shí)檢測，通過調(diào)速控制實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)動機(jī)工作在不同的對應(yīng)轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)組在不同負(fù)荷狀態(tài)下，能自動調(diào)速到最經(jīng)濟(jì)的油耗轉(zhuǎn)速，達(dá)到不同負(fù)荷所需轉(zhuǎn)速的燃油消耗最經(jīng)濟(jì)化；本發(fā)明為節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)緊湊重量輕的體功比并存、易于搬移的變頻節(jié)能發(fā)電機(jī)組。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的原理方框圖。

圖中，1、變頻發(fā)電體； 2、發(fā)電機(jī)組底座；3、調(diào)速驅(qū)動器；4、發(fā)動機(jī)； 5、轉(zhuǎn)速傳感器； 6、永磁中頻發(fā)電機(jī)；7、電氣電纜；8、電控柜；9、DC/DC轉(zhuǎn)換器；10、蓄電池；11、逆變器；12、調(diào)速控制器；13、機(jī)組控制器；14、信號轉(zhuǎn)換單元；15、PLC模塊；16、供電輸出接口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，所述電氣電纜7、DC/DC轉(zhuǎn)換器9、蓄電池10、逆變器11、調(diào)速控制器12、機(jī)組控制器13、信號轉(zhuǎn)換單元14、PLC模塊15、供電輸出接口16，構(gòu)成本發(fā)明的電控柜8；所述永磁中頻發(fā)電機(jī)6和發(fā)動機(jī)4連為整體，構(gòu)成本發(fā)明的變頻發(fā)電體1；所述調(diào)速驅(qū)動器3、轉(zhuǎn)速傳感器5裝配在發(fā)動機(jī)4上，經(jīng)調(diào)速控制器12構(gòu)成本發(fā)明的速度反饋式閉環(huán)調(diào)速提供閉合控制回路，使變頻發(fā)電體1的機(jī)電轉(zhuǎn)換構(gòu)成可控穩(wěn)速的變頻發(fā)電體。所述變頻發(fā)電體1因轉(zhuǎn)速的改變而發(fā)三相變頻變壓電能，經(jīng)電氣電纜7至逆變器11并進(jìn)行三相逆變，輸出三相230V/400V.50HZ的工頻市電。

通過機(jī)組控制器起動本發(fā)電機(jī)組，發(fā)動機(jī)開始運(yùn)行在空載狀態(tài)轉(zhuǎn)速，并驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)逆變器的逆變進(jìn)行供電輸出，同時(shí)調(diào)速的各功能模塊進(jìn)入實(shí)時(shí)監(jiān)控和實(shí)時(shí)調(diào)速狀態(tài)。

當(dāng)負(fù)荷加重時(shí)，由信號轉(zhuǎn)換單元實(shí)時(shí)檢測并轉(zhuǎn)換為直流電壓信號送至PLC模塊，經(jīng)負(fù)荷最優(yōu)油耗轉(zhuǎn)速的智能化邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)速值送出實(shí)時(shí)調(diào)速控制信號至調(diào)速控制器12，調(diào)速控制器將此信號與轉(zhuǎn)速反饋信號進(jìn)行對比并輸出調(diào)速驅(qū)動電流至調(diào)速驅(qū)動器，調(diào)速驅(qū)動器直接對發(fā)動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速驅(qū)動，達(dá)到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)目的；此時(shí)的轉(zhuǎn)速與用電負(fù)荷若出現(xiàn)功率匹配的偏差，則從信號轉(zhuǎn)換單元的實(shí)時(shí)檢測、PLC模塊調(diào)速信號的動態(tài)調(diào)整經(jīng)調(diào)速控制器、調(diào)速驅(qū)動器及發(fā)動機(jī)構(gòu)成動態(tài)調(diào)速控制系統(tǒng)，此動態(tài)調(diào)速控制系統(tǒng)既要達(dá)到最優(yōu)油耗轉(zhuǎn)速與實(shí)時(shí)用電負(fù)荷的匹配，又必須保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)負(fù)荷減輕時(shí)，與此相反，此處不在詳述。

如圖2所示，所述信號轉(zhuǎn)換單元14是對用電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并轉(zhuǎn)換為0至10V的直流電壓信號送至PLC模塊15，A/D轉(zhuǎn)換后，經(jīng)負(fù)荷轉(zhuǎn)速最優(yōu)油耗轉(zhuǎn)速的智能化邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)速值后送出實(shí)時(shí)調(diào)速信號至調(diào)速控制器12；所述調(diào)速控制器12根據(jù)PLC模塊15的實(shí)時(shí)調(diào)速信號和轉(zhuǎn)速傳感器5對轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測的反饋，經(jīng)PID控制算法向調(diào)速驅(qū)動器3提供電激勵(lì)驅(qū)動而實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)動機(jī)4的轉(zhuǎn)速，組成轉(zhuǎn)速決定于PLC模塊15實(shí)時(shí)調(diào)速信號的轉(zhuǎn)速閉合控制回路；所述信號轉(zhuǎn)換單元14、PLC模塊15，調(diào)速控制器12、調(diào)速驅(qū)動器3構(gòu)成隨負(fù)荷的改變而智能調(diào)速的閉合調(diào)速控制回路，在于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷的改變，能在全程轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)為節(jié)能降耗而智能自動調(diào)速，經(jīng)調(diào)速后的發(fā)電即為負(fù)荷的最優(yōu)油耗轉(zhuǎn)速的三相變頻發(fā)電，經(jīng)逆變?yōu)槿?30V/400V.50Hz的工頻市電后帶動負(fù)荷。

本發(fā)明由蓄電池10提供工作電源，發(fā)動機(jī)4和永磁中頻發(fā)電機(jī)6構(gòu)成發(fā)電體，由機(jī)組控制器13進(jìn)行控制及操作，其提供的三相交流變頻電能由逆變器11逆變?yōu)槿?30V/400V.50Hz工頻市電，負(fù)荷狀態(tài)經(jīng)信號轉(zhuǎn)換單元14的實(shí)時(shí)檢測反饋至PLC模塊15，經(jīng)負(fù)荷轉(zhuǎn)速最優(yōu)油耗轉(zhuǎn)速的智能化邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)速值后送出實(shí)時(shí)調(diào)速信號至調(diào)速控制器12，與轉(zhuǎn)速傳感器5對轉(zhuǎn)速的反饋并進(jìn)行PID控制算法向調(diào)速驅(qū)動器3提供電激勵(lì)驅(qū)動而實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)動機(jī)4的轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到轉(zhuǎn)速決定于負(fù)荷大小的智能化實(shí)時(shí)閉合調(diào)速控制。

操作過程：通過機(jī)組控制器13起動本發(fā)電機(jī)組，此時(shí)發(fā)動機(jī)4和永磁中頻發(fā)電機(jī)6工作于最低工作轉(zhuǎn)速，逆變器11向外提供三相工頻市電。此時(shí)本發(fā)電機(jī)組為空載運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)加載負(fù)荷后，其用電功率經(jīng)信號轉(zhuǎn)換單元14的檢測，并輸出對應(yīng)功率的直流電壓信號，經(jīng)PLC模塊15的負(fù)荷轉(zhuǎn)速最優(yōu)油耗轉(zhuǎn)速的智能化邏輯運(yùn)算轉(zhuǎn)速值后送出實(shí)時(shí)調(diào)速信號，通過調(diào)速控制器12激勵(lì)調(diào)速驅(qū)動器3，使發(fā)動機(jī)4的轉(zhuǎn)速自動跟隨負(fù)荷的變化而改變。當(dāng)卸載負(fù)荷后，本發(fā)電機(jī)組自動調(diào)速到最低工作轉(zhuǎn)速。通過機(jī)組控制器13停止本機(jī)組，此時(shí)本發(fā)電機(jī)組停止對外供電，本發(fā)明處于停機(jī)狀態(tài)。