一种发电机组启动装置及启动控制方法与流程

本发明属于发电机组控制技术领域，更具体地，涉及一种发电机组启动装置及启动控制方法。

背景技术：

柴油发电机组一般由一台柴油发动机与一台发电机组成，由柴油发动机来带动发电机运行产生电力输出。柴油发电机组的启动装置是带有电磁接触器和单向摩擦离合器的直流串激电动机，与起动继电器、启动按钮接触器及电池总接触器配合，用于起动具有飞轮的柴油发动机。起动电机电压为24v，在启动瞬间的电流能达到2000A，并且维持的时间在5s左右。

由于启动瞬间电流大，传统的启动电源利用多块190Ah的蓄电池混联为启动电机与执行机构供电，蓄电池充电器的体积很大，重量偏大，蓄电池也长期处于大电流放电工况，寿命较短，需要经常更换。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种发电机组启动装置及启动控制方法，其目的在于解决现有柴油发电机组启动装置使用寿命短的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种发电机组启动装置，包括互相并联的智能控制系统、第一支路和第二支路；并联正端和并联负端作为发电机组启动装置与发电机组的接口；

在其智能控制系统的控制下，由第二支路提供发电机组启动时马达启动所需的大电流，第一支路则提供为第二支路充电的小电流。

优选的，上述发电机组启动装置，其第一支路包括串联的第一接触器、第一蓄电池和第二蓄电池；第二支路包括串联的第二接触器、第一电容和第二电容；

其中，智能控制系统通过控制第一接触器与第二接触器的通断，来控制第一蓄电池、第二蓄电池、第一电容、第二电容的电压；

在智能控制系统的控制下，由第一电容和第二电容提供发电机组启动时马达启动所需的大电流，由第一蓄电池和第二蓄电池提供为第一电容和第二电容充电的电流。

优选的，上述柴油发电机组启动装置，其智能控制系统包括电源模块、数据采集处理模块、保护模块、逻辑控制模块和充电模块；

其中，电源模块的第一输入端用于连接市电，第二输入端用于连接外部数字电源；所述数据采集处理模块的电源端、保护模块的电源端和逻辑控制模块的电源端均与电源模块的输出端连接；所述数据采集处理模块的第一输入端用于接收第一和第二蓄电池的电压信号、第一和第二电容的电压信号，第二输入端用于接收第一和第二蓄电池的电流信号、第一和第二电容的电流信号，第三输入端用于接收第一和第二蓄电池的温度信号、第一和第二电容的温度信号；所述保护模块的输入端连接数据采集处理模块的第一输出端；

逻辑控制模块的第一输入端连接保护模块的输出端、第二输入端连接数据采集处理模块的第二输出端；所述逻辑控制模块的第一输出端作为所述智能控制系统的第一输出接口，用于连接所述第一接触器和第二接触器；所述充电模块的输入端连接逻辑控制模块的第二输出端、电源端连接外部市电、输出端作为所述智能控制系统的第二输出接口，用于连接第一蓄电池、第二蓄电池、第一电容和第二电容；

其中，电源模块用于为数据采集处理模块、保护模块和逻辑控制模块供电；数据采集处理模块用于获取第一蓄电池、第二蓄电池、第一电容和第二电容的电压、电流以及温度；保护模块用于根据蓄电池和电容的电压、电流和温度生成保护控制信号；当所述电压、电流或温度超限，则通过逻辑控制模块控制接触器动作，起到保护蓄电池和电容的作用；逻辑控制模块用于根据第一支路与第二支路之间的电压差以及保护模块的输出，控制第一接触器和第二接触器的通断；充电模块用于为第一蓄电池、第二蓄电池、第一电容和第二电容充电。

为实现本发明目的，按照本发明的另一个方面，基于上述发电机组启动装置，提供了一种发电机组启动控制方法，具体如下：

(a)当发动机组不启动时，控制第一接触器导通，第二接触器断开，以达到为第一蓄电池和第二蓄电池充电的目的；

(b)当接收到发电机组启动命令，分别检测第一支路与第二支路两端的电压；若第一支路与第二支路之间的电压差超过预设阈值，则控制第一接触器断开、第二接触器导通，为第二支路充电，以降低第一支路与第二支路之间的电压差；直到所述电压差不超过预设阈值，控制第一接触器导通，启动发电机组；

当第一支路的电压与第二支路的电压相差较大时，将两个支路并联就相当于将第一和第二蓄电池短路；因此需要先为第二支路充电，以降低两个支路之间的电压差。

优选地，上述发电机组启动控制方法，在步骤(a)中，根据蓄电池两端的电压确定充电模式，包括恒压充电模式、恒流充电模式或浮充模式，以维持蓄电池的电压。

优选地，上述发电机组启动控制方法，预设阈值为2伏。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得以下有益效果：

本发明所提供的发电机组启动装置，采用两个支路混联，一个支路为蓄电池组，另一个支路为电容组；采用两组小容量的蓄电池构成蓄电池组，采用超级电容混联构成电容组；在智能控制系统的控制下，由电容组提供发电机组启动时马达启动所需的大电流，由蓄电池采用小电流为电容组充电；

由于利用电容组作为主要输出电源，不需要蓄电池提供发电机启动瞬间的高电压、大电流，因此可以采用小容量的蓄电池，仅用于为电容充电；可极大减小启动装置的体积和重量，达到设备轻量化，微型化的目的；

另一方面，在本发明提供的这种启动装置中，蓄电池不必提供大电流供电，不必长期处于大电流放电工况，与现有技术中完全依靠蓄电池提供马达启动所需的大电流的启动装置相比，可以延长蓄电池的使用寿命，延长发电机启动装置的维护周期，可极大的减少维护成本。

附图说明

图1是现有技术中的发电机组启动装置的系统示意图；

图2是本发明实施例提供的发电机组启动装置的系统示意图；

图3是本发明实施例提供的发电机组启动装置的智能控制系统的功能框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

现有技术中采用的发电机组启动装置的系统如图1所示意的，包括充电机以及至少4块190Ah的蓄电池；由于大电机组启动瞬间电流大，因此采用多块大容量蓄电池混联给启动电机与执行机构供电；蓄电池长期处于大电流放电工况，使用寿命较短；并且，采用多个大容量蓄电池构成的发电机组启动装置的体积和重量也很大。

图2所示，是实施例提供的发电机组启动装置的系统示意图，包括互相并联的智能控制系统、第一支路和第二支路；并联正端和并联负端作为发电机组启动装置与发电机组的接口，用于连接发电机组。

实施例中，采用两组小容量100Ah的蓄电池和第一接触器SQ1构成第一支路；采用两个超级电容与第二接触器SQ2构成第二支路；采用蓄电池组与电容组混联的方式供电；由智能控制系统控制蓄电池组与超级电容组的电压、输出逻辑及装置的各项保护功能。

由第二支路的电容组提供发电机组启动时马达启动所需的大电流；第一支路的蓄电池组则提供为第二支路的电容组充电的小电流；利用超级电容作为主要输出电源，蓄电池组不必长期处于大电流放电工况下，由此延长了蓄电池的使用寿命，延长了发电机启动装置的维护周期，极大程度节省人力物力；并且，由于仅需提供为电容组充电的小电流，可以采用小容量的蓄电池组实现；小容量的蓄电池组体积与重量较小，由此达到将发电机启动装置微型化、轻量化的目的。

实施例中，智能控制系统的功能框图如图3所示，其特征在于，所述智能控制系统包括电源模块、数据采集处理模块、保护模块、逻辑控制模块和充电模块；

所述电源模块的第一输入端用于连接市电，第二输入端用于连接数字电源；所述数据采集处理模块的电源端、保护模块的电源端和逻辑控制模块的电源端均与电源模块的输出端连接；所述数据采集处理模块的第一输入端用于接收蓄电池电压信号和电容电压信号，第二输入端用于接收蓄电池电流信号和电容电流信号，第三输入端用于接收蓄电池温度信号和电容温度信号；所述保护模块的输入端连接数据采集处理模块的第一输出端；所述逻辑控制模块的第一输入端连接保护模块的输出端，第二输入端连接数据采集处理模块的第二输出端；所述逻辑控制模块的第一输出端作为所述智能控制系统的第一输出接口，用于连接第一接触器和第二接触器；所述充电模块的输入端连接逻辑控制模块的第二输出端，电源端则连接外部市电，输出端作为所述智能控制系统的第二输出接口，用于连接第一蓄电池、第二蓄电池、第一电容和第二电容。

将本实施例提供的发电机组启动装置应用于柴油发电机组的启动控制，在柴油发动机组不启动时，控制第一接触器SQ1接通、第二接触器SQ2断开；智能控制系统通过检测蓄电池两端的电压，采用对应的充电模式(恒压、恒流、浮充)，以维持蓄电池的电压。

开始工作时，由于超级电容与蓄电池之间的电压差比较大，若直接把两各支路并联就相当于将蓄电池短路；因此，智能控制系统首先检测蓄电池与超级电容两端的电压，若两者的电压相差较大，就断开第一接触器SQ1，联通第二接触器SQ2，先给超级电容充电；待蓄电池与超级电容之间的电压差在2v以内后，再联通第一接触器SQ1，此时可以正常启动发电机组。实施例提供的这种发电机启动装置，适用于各种大型的柴油发电机组，具有瞬时输出电流大、重量轻、体积小、便于维护的优点。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。