一种柴油发动机的电力测功系统的制作方法

1.本发明实施例涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种柴油发动机的电力测功系统。


背景技术：

2.柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机，具有扭矩大、经济性能好等优点，柴油发动机主要用于最终配套产品，比如大功率高速柴油机主要配套重型汽车、大型客车、工程机械、船舶、发电机组等。
3.为验证柴油发动机的性能，发动机出厂前需要做带载试验，目前使用水力测功器来测试发动机的性能指标，尤其是低速柴油发动机。水力测功器是通过水的阻力与旋转的轴做功，将柴油发动机输出的机械能转化为热能，但是水力测功器转化的热能很难再转化为有用的能量被利用，导致能量的浪费；而且水利测功器的加载精度和响应速度都比较差，导致柴油发动机功率测试的准确性的降低。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种柴油发动机的电力测功系统，以将柴油发动机输出的机械能转化为有用的能量被利用的同时，实现根据使用需求合理分配能量，以及提升柴油发动机测功的准确性。
5.本发明实施例提供了一种柴油发动机的电力测功系统，包括：
6.测试电机，所述测试电机与待测发动机通过联轴器连接，所述测试电机用于作为电动机带动所述待测发动机达到所述待测发动机的启动速度；并在所述待测发动机启动后对所述待测发动机进行测功，以及作为发电机产生电能；
7.配电板，所述配电板与所述测试电机连接，所述配电板用于接收所述测试电机产生的电能；
8.电网，所述电网与所述配电板连接，所述电网用于接收所述配电板提供的电能；
9.储能单元，所述储能单元用于存储所述配电板提供的电能；
10.能量管理监控单元，所述能量管理监控单元与所述配电板连接，所述能量管理监控单元用于分配所述配电板供给所述电网和所述储能单元的电能。
11.可选的，所述能量管理监控单元还与所述电网连接，所述能量管理监控单元还用于监控所述电网的电压、频率和相位差中；
12.还包括变频调压单元，所述变频调压单元与所述测试电机和所述能量管理监控单元连接，所述变频调压单元用于根据电网的电压、频率和相位差调节所述测试电机所产生的电。
13.可选的，所述柴油发动机的电力测功系统还包括：
14.角速度编码器，所述角速度编码器设置于所述测试电机的非轴伸端上，所述角速度编码器用于测量所述待测发动机的动力机械轴的转速；
15.扭矩分析仪，所述扭矩分析仪用于测量所述待测发动机的动力机械轴的扭矩；所述测试电机用于根据所述转速和所述扭矩确定所述待测发动机的功率。
16.可选的，所述柴油发动机的电力测功系统还包括：
17.电网开关柜，所述电网开关柜连接在所述电网与所述配电板之间，所述电网开关柜用于控制所述电网与所述配电板的导通状态；
18.所述电网开关柜还与所述能量管理监控单元连接，所述能量管理监控单元还用于根据所述电网的用电状态控制所述电网开关柜的开闭状态。
19.可选的，所述柴油发动机的电力测功系统还包括：
20.滤波单元，所述滤波单元连接在所述变频调压单元和所述配电板之间，所述滤波单元用对所述变频调压单元输出的电进行滤波。
21.可选的，所述储能单元包括：
22.电池组和充电逆变一体机，所述充电逆变一体机分别与所述能量管理监控单元、所述配电板和所述电池组连接，所述充电逆变一体机用于根据所述能量管理监控单元发送的控制信号控制电池组的充放电状态。
23.可选的，所述电池组配备有电池管理系统，所述电池管理系统与所述能量管理监控单元连接，所述电池管理系统用于采集所述电池组的充放电状态参数，并将所述电池组的充放电状态参数发送给所述能量管理监控单元。
24.可选的，所述储能单元还用于储存所述电网的电能，或向所述电网供电。
25.可选的，所述柴油发动机的电力测功系统还包括：
26.负载箱，所述负载箱与所述配电板连接，所述负载箱用于消耗所述配电板供电给所述电网和所述储能单元后剩余的电能。
27.可选的，所述测试电机包括他励同步电机。
28.本发明实施例提供了一种柴油发动机的电力测功系统，包括：测试电机，测试电机与待测发动机通过联轴器连接，测试电机用于作为电动机带动待测发动机达到待测发动机的启动速度；并在待测发动机启动后对待测发动机进行测功，以及作为发电机产生电能；配电板，配电板与测试电机连接，配电板用于接收测试电机产生的电能；电网，电网与所述配电板连接，电网用于接收配电板提供的电能；储能单元，储能单元用于存储配电板提供的电能；能量管理监控单元，能量管理监控单元与配电板连接，能量管理监控单元用于分配配电板供给电网和储能单元的电能。本发明实施例提供的技术方案将电力测功器运用到柴油发动机的带载试验，加载精度和响应速度得到了大幅提升，提升了柴油发动机测功的准确性；而且通过柴油发动机轴做功使机械能转化为电能，这部分电能能够回馈到电网中，供其他用电负载使用，实现了将柴油发动机输出的机械能转化为有用的能量而被利用，避免能量的浪费；另外，通过能量管理监控单元可实现根据使用需求合理分配能量，减少人为干预，确保系统的稳定，最大程度的发挥经济效益。
附图说明
29.图1是本发明实施例提供的一种柴油发动机的电力测功系统的结构框图；
30.图2是本发明实施例提供的另一种柴油发动机的电力测功系统的结构框图；
31.图3是本发明实施例提供的另一种柴油发动机的电力测功系统的结构框图。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
33.本发明实施例提供了一种柴油发动机的电力测功系统，图1是本发明实施例提供的一种柴油发动机的电力测功系统的结构框图，参考图1，柴油发动机的电力测功系统包括：
34.测试电机20，测试电机20与待测发动机10通过联轴器连接，测试电机20用于作为电动机带动待测发动机10达到待测发动机10的启动速度；并在测试电机20启动后对待测发动机10进行测功，以及作为发电机产生电能；
35.配电板30，配电板30与测试电机20连接，配电板30用于接收测试电机20产生的电能；
36.电网40，电网40与配电板30连接，电网40用于接收配电板30提供的电能；
37.储能单元50，储能单元50用于存储配电板30提供的电能；
38.能量管理监控单元60，能量管理监控单元60与配电板30连接，能量管理监控单元60用于分配配电板30供给电网和储能单元50的电能。
39.具体的，测试电机20与待测发动机10通过联轴器连接，联轴器又称联轴节，用来将不同机构中的主动轴和从动轴牢固地联接起来一同旋转，并传递运动和扭矩的机械部件。电动机是把电能转换成机械能的一种设备，测试电机20用于作为电动机将电能转变为机械能，以通过联轴器带动待测发动机10，使得待测发动机10达到待测发动机10的发火速度，从而使得待测发动机10启动。发电机是指将其他形式的能源转换成电能的机械设备，待测发动机10启动后通过联轴器带动测试电机20，此时测试电机20作为发电机产生电能，其中测试电机20可以为他励同步电机。例如测试电机20选用7mw/10kv中压他励同步电机，10mw级的柴油发动机按照每天工作8小时，每年运行200天，发电功率按照7000kw计算，则一年能够产出1120万度电。测试电机20既可以发出有功功率，也可以发出无功功率，可以采用空冷和水冷同时冷却，以保证测试电机20满负荷长期运行。通过获取待测发动机10启动后的转速和扭矩确定待测发动机10的功率。待测发动机10为低速的柴油发送机，本发明实施例将测试电机20作为电力测功器运用到柴油发动机的带载试验，加载精度和响应速度得到了大幅提升，提升了柴油发动机测功的准确性。
40.配电板30与测试电机20连接，测试电机20作为发电机产生电能后，将产生的电能传输给配电板30。配电板30可以是在一块电木板上布置插座、开关、继电器等电气元件的配电屏，配电板30用于接收测试电机20产生的电能，并将发电机发出的电能分配至用电单元。用电单元包括电网40，电网40与配电板30连接，电网40用于接收配电板30提供的电能，电网40将电能输往至各种用电场所。通过柴油发动机轴做功使机械能转化为电能，这部分电能能够回馈到电网40中，供其他用电负载使用，实现了将柴油发动机输出的机械能转化为有用的能量而被利用，避免能量的浪费。储能单元50与配电板30连接，储能单元50用于存储配电板30提供的电能。可以将发电机发出来的电能上送电网40进行消耗，同时也可以存储在储能单元50如锂电池中。储能单元50储存的电能也可以供其他用电负载使用，实现了将柴油发动机输出的机械能转化为有用的能量而被利用，进一步的避免能量的浪费。
41.能量管理监控单元60与配电板30连接，能量管理监控单元60用于分配配电板30供给电网和储能单元50的电能。可以将发出来的电能优先上送国家电网进行消耗，多余的电能可以存储在储能单元50如锂电池中。使用智能的能量管理监控单元60，能够将电力测功器发出的电，根据使用需求合理分配，减少人为干预，确保系统的稳定，最大程度的发挥经济效益。
42.本发明实施例提供的技术方案通过将电力测功器运用到柴油发动机的带载试验，加载精度和响应速度得到了大幅提升，提升了柴油发动机测功的准确性；而且通过柴油发动机轴做功使机械能转化为电能，这部分电能能够回馈到电网中，供其他用电负载使用，实现了将柴油发动机输出的机械能转化为有用的能量而被利用，避免能量的浪费；另外，通过能量管理监控单元可实现根据使用需求合理分配能量，减少人为干预，确保系统的稳定，最大程度的发挥经济效益。
43.可选的，柴油发动机的电力测功系统还包括：
44.角速度编码器，角速度编码器设置于测试电机20的非轴伸端上，角速度编码器用于测量待测发动机10的动力机械轴的转速；
45.扭矩分析仪，扭矩分析仪用于测量待测发动机10的动力机械轴的扭矩；测试电机用于根据转速和扭矩确定所述待测发动机10的功率。
46.具体的，待测发动机10的动力机械轴通过联轴器与测试电机20连接。测试电机20的非轴伸端安装有高精度的角速度编码器，角速度编码器用于测量待测发动机10的动力机械轴的转速。动力机械轴上设置有扭矩分析仪，扭矩分析仪用于测量待测发动机10的动力机械轴的扭矩。从而实现利用测功电机测量待测发动机10的动力机械轴输出的扭矩，并结合转速确定待测发动机10的功率。
47.可选的，图2是本发明实施例提供的另一种柴油发动机的电力测功系统的结构框图，参考图2，能量管理监控单元60还与电网40连接，能量管理监控单元60还用于监控电网40的电压、频率和相位差；
48.还包括变频调压单元70，变频调压单元70与测试电机20和能量管理监控单元60连接，变频调压单元70用于根据电网40的电压、频率和相位差调节测试电机20所产生的电。
49.具体的，能量管理监控单元60具有并网功能，通过电量参数采集模块监测到电网40的电压、频率、相位差，经控制器给到变频调压单元70，变频调压单元70用于根据电网的电压、频率和相位差调节测试电机20所产生的电，以保证电力测功系统输出的电能可以与电网40匹配，满足并网条件。变频调压单元70可以包括变频器，变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制电动机的电力控制设备。还可以包括滤波单元80，滤波单元80连接在变频调压单元70和配电板30之间，滤波单元80用对变频调压单元70输出的电进行滤波。
50.内置主动前端(active front end，afe)技术的变频器也称为回馈型变频器，afe变频器采用主动的防范方式，即在变频器内部检测谐波畸变，防止其进入更广泛的电网并造成更大影响。通过持续抵消由变频器内部生成的非线性电流所产生的谐波，主动滤波可将谐波控制在规定的范围内，并且不受输入电压波动的影响。例如，变频器采用7mw/10kv，afe有源前端，可使电机4象限运行，发电回馈至电网，配备lcl滤波器，使得电压谐波总畸变率thdu＜5％，以减小对电网的干扰。
51.可选的，请继续参考图2，柴油发动机的电力测功系统还包括：
52.电网开关柜90，电网开关柜90连接在电网与配电板30之间，电网开关柜90用于控制电网40与配电板30的导通状态；
53.电网开关柜90还与能量管理监控单元60连接，能量管理监控单元60还用于根据电网40的用电状态控制电网开关柜90的开闭状态。
54.具体的，电网开关柜90连接在电网40与配电板30之间，电网开关柜90的开闭可以控制电网与配电板30的导通状态。电网开关柜90还与能量管理监控单元60连接，能量管理监控单元60可以根据电网40的用电状态控制电网开关柜90的开闭状态。在电力测功系统输出的电能与电网40匹配满足并网条件后，若能量管理监控单元60根据预设的判断条件判断电网40的用电状态为需求供电时，能量管理监控单元60控制电网开关柜90闭合。电网开关柜90在闭合后，使得电力测功系统输出的电能可以通过配电板30传输给电网，完成并网，为电网40供电。
55.可选的，图3是本发明实施例提供的另一种柴油发动机的电力测功系统的结构框图，参考图3，储能单元50包括：
56.电池组52和充电逆变一体机51，充电逆变一体机51分别与能量管理监控单元60、配电板30和电池组52连接，充电逆变一体机51用于根据能量管理监控单元60发送的控制信号控制电池组52的充放电状态。
57.具体的，电池组52中包括多个锂电池，电池组52通过充电逆变一体机51与系统的配电板30相连，实现锂电池的充放电功能。充电逆变一体机51既可以把配电板30上的交流电变为直流电给电锂电池进行充电，也可以把锂电池的直流电逆变成交流电进行放电传输给配电板30。
58.可选的，请继续参考图3，电池组52配备有电池管理系统53，电池管理系统53与能量管理监控单元60连接，电池管理系统53用于采集电池组52的充放电状态参数，并将电池组52的充放电状态参数发送给所述能量管理监控单元60。
59.具体的，电池组52可以采用集装箱形式，配备有电池管理系统53(bms，battery management system)，电池管理系统53与能量管理监控单元60连接，电池管理系统53用于采集电池组52的充放电状态参数，并将电池组52的充放电状态参数发送给能量管理监控单元60。能够提高锂电池的利用率，防止锂电池出现过度充电和过度放电的现象，达到延长电池的使用寿命，监控电池状态的目的。电池组52还可以配备有照明、通风、消防等系统，进一步的实现对电池组52的保护，使得电池组52可以安全工作。
60.可选的，请继续参考图3，储能单元50还用于储存电网的电能，或向电网供电。
61.具体的，储能单元50和电网均与配电板30连接，储能单元50还可以储存电网的电能，或向电网供电。例如，能量管理监控单元60用于在电网40用电谷时，控制储能单元50储存电网40的电能，能量管理监控单元60还用于在电网40用电峰时，控制储能单元50给电网放电。
62.可选的，请继续参考图3，柴油发动机的电力测功系统还包括：
63.负载箱100，负载箱100与配电板30连接，负载箱100用于消耗配电板30供电给电网和储能单元50后剩余的电能。
64.本发明实施例提供的技术方案通过配置能量管理监控单元60，可以监测电力测功
系统各设备的工作参数，遥控设备启、停以及断路器合、分闸；具备并网功能，通过电量参数采集模块监测电网40的电压、频率、相位差，经控制器给到变频调压单元70，保证电力测功系统输出电能质量匹配电网，满足并网条件，控制电网开关柜90合闸实现并网；具备能量分配功能，将发出来的电能优先上送电网40进行消耗，也可以存储在储能设备如锂电池中，再有多余的电能，还可以通过负载箱100来消耗。还能在用电谷时，控制储能单元50通过电网40进行充电，在用电峰时控制储能单元50对电网40进行放电。还可以在电力测功系统出现故障时控制报警单元进行报警。实现了根据使用需求合理分配，减少人为干预，确保系统的稳定，最大程度的发挥经济效益。
65.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。