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柴油機(jī)測(cè)功過程中的能量回饋技術(shù)方案

發(fā)布時(shí)間:2011年03月09日 00:00 作者:佚名 來源:客車網(wǎng)[m.yfzyy.cn]


   2.4 CTA逆變控制電路 
 
   2.4.1 CTA逆變控制原理
   CTA


   逆變控制電路要解決兩個(gè)問題:一是逆變出的電壓波形必須和電網(wǎng)電壓同頻率且同步,可通過直接從電網(wǎng)電壓側(cè)同步取參考信號(hào)來實(shí)現(xiàn);二是輸出的電壓波形毛刺包括線要比較窄,否則,后級(jí)TA技術(shù)電路的功率管功耗將大大增加。這可通過適當(dāng)提高控制電路和IGBT管的開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)。控制電路原理框圖如圖4所示。


   首先從電網(wǎng)側(cè)同步取出可供逆變器工作的參考信號(hào)和同步信號(hào),由此參考信號(hào)產(chǎn)生的三相六波頭信號(hào)和由逆變器輸出的帶毛刺三相六波頭信號(hào)進(jìn)行比較,從而產(chǎn)生控制IGBT導(dǎo)通的控制信號(hào)。再經(jīng)由六脈沖門信號(hào)控制的門電路,送到六個(gè)IGBT柵極,從而控制六個(gè)IGBT的通斷,最后使逆變器輸出和電網(wǎng)同頻率、同相位(同步)的帶毛刺正弦波。通過由電網(wǎng)參考信號(hào)控制的TA技術(shù)電路濾去毛刺(諧波),即得到和電網(wǎng)同頻率、同相位的純正弦電壓。再經(jīng)電壓調(diào)節(jié)電路調(diào)整后,通過轉(zhuǎn)換開關(guān)回饋給電網(wǎng)。


   2.4.2 測(cè)功控制


   對(duì)于小型柴油機(jī),以額定轉(zhuǎn)速為2200r/min為例,測(cè)試工藝要求在800~1000r/min時(shí)空載磨合約30分鐘,此階段逆變器不工作,發(fā)電機(jī)不發(fā)電;然后在1000~1100r/min時(shí),加額定負(fù)載的50~60%,運(yùn)行30~40分鐘,此階段發(fā)電機(jī)開始發(fā)電,逆變器工作并向電網(wǎng)回饋電能;在測(cè)試后期,柴油機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下滿負(fù)載運(yùn)行的一小時(shí),系統(tǒng)在此狀態(tài)下測(cè)定柴油機(jī)的各項(xiàng)參數(shù),主要包括功率、扭矩、耗油量、機(jī)油溫度、進(jìn)行氣溫度、汽缸壓力等;最后是測(cè)定在超過額定負(fù)載30%負(fù)荷下的轉(zhuǎn)速、耗油量、機(jī)油溫度、汽缸壓力等參數(shù)的變化情況。


   小型柴油機(jī)要測(cè)試的參數(shù)較少,測(cè)功工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單。而中型及以上柴油機(jī)需要測(cè)試的參數(shù)較多,要求也較高。為提高測(cè)功系統(tǒng)的可靠性和測(cè)試參數(shù)的準(zhǔn)確性,提高控制效率,整個(gè)測(cè)功系統(tǒng)采用微型計(jì)算機(jī)控制。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速由計(jì)算機(jī)控制的油門供油量閉環(huán)控制,通過操作面板上的觸摸開關(guān)給定其升降;負(fù)荷的大小由逆變器回饋入電網(wǎng)電流的大小決定,計(jì)算機(jī)通過采集回饋電流信號(hào)及對(duì)負(fù)荷給定信號(hào)的比較計(jì)算機(jī),來調(diào)節(jié)(微調(diào))電壓調(diào)節(jié)電路的電壓比,從而調(diào)節(jié)回饋入電網(wǎng)的電流大小,以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的增減。負(fù)荷的增減給定,也由操作面板上的負(fù)荷增減觸摸開關(guān)實(shí)現(xiàn)。柴油機(jī)的各項(xiàng)參數(shù),包括轉(zhuǎn)速、功率、扭矩、耗油量、機(jī)油溫度、進(jìn)出氣溫度、汽缸壓力等均由各數(shù)字測(cè)量?jī)x表或測(cè)量傳感器通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算和處理后,進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和打印,并配以適當(dāng)?shù)膱?bào)警和查詢功能,以實(shí)現(xiàn)測(cè)功系統(tǒng)的完整性和通用性。

 

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   3 參數(shù)設(shè)計(jì)


   以額定功率為18.5kW的S195和S1100柴油機(jī)為例,選定測(cè)功系統(tǒng)的功率等級(jí)為20kW,額定轉(zhuǎn)速為2200r/min。


   發(fā)電機(jī)選用額定轉(zhuǎn)速為1500r/min、額定輸出功率為20kW的三相交流發(fā)電機(jī)或單相交流發(fā)電機(jī)。所配減速箱為具有1800/1500、2200/1500和2900/1500三個(gè)速比和扭矩為80牛頓米的減速箱。


   CTA逆變器主電路功率元件參數(shù)為:整流二極管耐壓1000V(單相發(fā)電機(jī)選用800V),額定電流為40A(單相發(fā)電機(jī)選100A);IGBT管耐壓1000V,額定電流為40A;濾波電容為兩個(gè)耐壓1000V和容量為2200μF的電解電容。CTA逆變器的三相輸出端,各有一個(gè)由兩個(gè)電容和一個(gè)電感組成的濾波環(huán)節(jié),其作用是將輸出的脈沖波形變?yōu)閹в忻痰恼也ㄐ巍4穗娙莺碗姼袇?shù)不可過大,也不可過小。通過實(shí)驗(yàn),此電感和電容分別選為8~10mH、20μF 較為合適。


   目前,我國(guó)各柴油機(jī)生產(chǎn)廠均未進(jìn)行柴油機(jī)測(cè)試中能量回饋的研究和開發(fā),但這方面的研究和開發(fā)對(duì)節(jié)約能源和降低生產(chǎn)成本極有價(jià)值,同時(shí)在礦山、起重業(yè)方面也有很大的應(yīng)用前景。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),僅在動(dòng)力機(jī)生產(chǎn)測(cè)試中,若進(jìn)行能量回饋開發(fā),我國(guó)每年即可回收再生電能近億度。通過前期的研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,本方案的可行性和可靠性的較好,但尚需進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制和配合測(cè)試工藝的進(jìn)一步完善和開發(fā)。


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