一种高效性柴油机发电机组的控制方法与流程

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种高效性柴油发电机组的控制方法。

背景技术

由于工业的快速发展，电力供应紧张，许多单位采用柴油发电机组进行供电，柴油发电机多数是孤岛运行，离网工作，与并网的供电系统相比，柴油发电机组供电系统的容量较小，因此当有大量的无功负载的用电设备时，柴油发电机的输出功率因数偏低，相应的发电机的输出功率偏小，在同容量的发电状态下，损耗增加，供电效率低，因此与公共大电网的电能质量相比，柴油发电机组的电能质量往往偏低，在传统的高效性发电机输出功率控制中，需要计算发电机的功率因数，而发电机的功率因数计算通常是发电机输出端通过采集电路后，采集后的信号输入处理芯片中a/d采样模块，然后进行处理计算，这样软件的步骤繁杂，计算过程易出现误差，准确度差，而且对处理芯片要求高，系统响应速度慢。

技术实现要素：

本发明克服了上述现有技术的不足，提供了一种高效性柴油发电机组的控制方法。

本发明一种高效性柴油发电机组的控制装置，为了解决上述问题所采取的技术方案，包括电容器组单元、电容器投切单元、采样单元、相位差检测单元、参数设定单元、比较单元、驱动电路单元和柴油发电机组，所述电容器组单元与电容器投切单元的一端连接，电容器投切单元和柴油发电机组汇合后与采样单元的一端连接，采样单元与相位差检测单元连接，相位差检测单元又分别与参数设定单元和比较单元连接，参数设定单元和比较单元的输入端连接，比较单元的输出端与驱动电路单元的一端连接，驱动电路单元的另一端与电容器投切单元相连。

进一步地，所述相位差检测单元包括过零检测模块和锁存模块，电压端和电流端穿过过零检测模块输出的电压过零脉冲和电流过零脉冲与锁存模块输出的相位差脉冲连接。

进一步地，所述参数设定单元布置有旋钮设定模块，相位差脉冲和旋钮设定模块分别穿过555定时器模块的输入端与555定时器模块的输出端的给定时间脉冲连接。

进一步地，步骤1：测量功率因数pf；

柴油发电机组发出固定频率50hz的交流电，周期t为20ms，由相位差检测单元发出的脉冲，根据脉冲宽度时间可以计算功率因数角的大小，计算公式由功率因数角可得到实际功率因数

步骤2：设定功率因数的数值，通过功率因数的数值计算定脉充宽度的时间通过对定脉充宽度时间进行比较，分别控制电容器的投切单元；

相应的可以计算给定脉冲宽度时间功率因数0.95对应给定脉冲宽度时间为1ms，功率因数0.8对应给定脉冲宽度时间为2ms，功率因数0.6对应给定脉冲宽度时间为3m，由相位差检测单元输出的脉冲宽度时间分别与和进行比较，三组比较的输出结果分别控制三组电容器投切单元k1、k2和k3；

步骤3：控制信号控制电容器的投切状态，得出给定的功率因数；

设定三组给定功率因数分别是pf1、pf2和pf3，当测得实际功率因数小于pf1，将第一组电容器c1投入到柴油发电机机组的输出端，而电容器组c2和c3不投入，当测得实际功率因数小于pf2，将第一组电容器c1和第二组电容器c2投入到柴油发电机机组的输出端，而电容器组c3切除，当测得功率因数小于pf3，三组电容器全投入到柴油发电机机组的输出端；

步骤4：得到三组比较的输出结果后，三组的比较结果分别控制电容器投切单元k1、k2和k3，电容器投切单元通过采样单元分别与相位差检测单元和参数设定单元连接，相位差检测单元和参数设定单元又分别与比较单元连接，相位差检测单元发出的相位差脉冲和参数设定单元设定的给定脉因数，给定脉因数与定时器模块相连，发出给定时间脉冲，相位差脉冲和给定时间脉冲进入比较单元进行比较，若相位差脉冲时间小于给定定时时间的脉冲时间，则输出低电平，驱动电路单元无响应，若相位差脉冲时间大于给定定时时间的脉冲时间，则输出高电平，经过锁存模块锁存高电平，驱动电路单元响应，驱动电路进行工作。

本发明的有益效果为：本发明的控制方法无需功率因数计算，减小了因功率因数的计算带来的误差和延时，无单片机处理，无软件的开发，相应的就没有软件开发的成本，降低了装置的总体成本，采用纯硬件电路，加入了相位差检测单元，精确检测过零点和相位差，采用555定时器定时比较，增加了系统响应速度和系统的稳定性以及系统的准确性，采用参数设定单元和三组电容器，可扩大发电机输出功率因数的控制范围，避免过补偿或欠补偿。

附图说明

图1为本发明的系统原理结构示意图；

图2为本发明的过零检测模块和锁存模块的示意图；

图3为本发明的旋钮模块和定时器模块的示意图；

图4为本发明的电容器组投切控制的四种投切状态原理图；

图5为本发明的电压采样电路和电压过零电路；

图6为本发明的电流采样电路和电流过零电路；

图7为本发明的相位差锁存电路；

图8为本发明的555定时器电路；

图9为本发明的比较电路；

图10为本发明控制方法图。

图中：1-电容器组单元，2-电容器投切单元，3-采样单元，4-相位差检测单元，5-参数设定单元，6-比较单元，7-驱动电路单元，8-柴油发电机组9-过零检测模块，10-锁存模块，11-旋钮设定模块，12-定时器模块。

具体实施方式

具体实施方式一、以下将结合附图1-10，对本发明进行详细说明：

本发明公开的一种高效性柴油发电机组的控制装置，包括电容器组单元1、电容器投切单元2、采样单元3、相位差检测单元4、参数设定单元5、比较单元6、驱动电路单元7和柴油发电机组8，电容器组单元1与电容器投切单元2的一端连接，电容器投切单元2和柴油发电机组8汇合后与采样单元3的一端连接，采样单元3与相位差检测单元4和连接，相位差检测单元4又分别与参数设定单元5和比较单元6连接，参数设定单元5和比较单元6的输入端连接，比较单元6的输出端与驱动电路单元7的一端连接，驱动电路单元7的另一端与电容器投切单元2相连，采样单元3从柴油发电机输出端采集发电机发出电压与电流信号，采样单元3的输出端连接相位差检测单元4的输入端，经过相位差检测单元4中过零检测模块9输出关于电压和电流过零的两路脉冲，连接相位差检测单元4中锁存模块10输出关于两路脉冲的相位差脉冲，与参数设定单元5同时输入比较单元6进行比较，进而控制电容器投切单元2，采样单元3从柴油发电机组单元输出端子中采集出电压与电流信号送入相位差检测单元4输出电压和电流相位差检测电路经与给定功率因数设定定时器方波经过比较单元计算比较得到功率因数控制信号，由功率因数控制信号确定电容组的投切，从而实现控制发电机的功率因数实现提高机组有效输出能力。

具体实施方式二、以下将结合附图1-10，对本发明进行详细说明：

相位差检测单元4包括过零检测模块9和锁存模块10，电压端和电流端穿过过零检测模块9输出的电压过零脉冲和电流过零脉冲与锁存模块10输出的相位差脉冲连接，锁存模块10输出两种状态，若电压过零脉冲超前于电流过零脉冲，则输出相位差脉冲，若电压过零脉冲滞后于电流过零脉冲，则无相位差输出，参数设定单元有两个模块，旋钮模块11和定时器模块12，旋钮模块11设定发电机需要的功率因数，连接定时器的电位器，调节电位器设定定时器定时脉冲，过零检测模块9输出电压和电流过零的两路脉冲并得到电压和电流的相位差的方波信号，进而输入给比较单元6计算需要控制功率因数信号，锁存模块10输出两种状态，若电压过零脉冲超前于电流过零则输出相位差脉冲，若电压过零脉冲滞后于电流过零脉冲则无相位差输出，参数设定单元5有两个模块，旋钮模块11和定时器模块12，旋钮模块11设定发电机需要的功率因数，连接定时器的电位器，调节电位器设定定时器定时脉冲。

具体实施方式三、以下将结合附图1-10，对本发明进行详细说明：

参数设定单元5布置有旋钮设定模块11，相位差脉冲和旋钮设定模块11分别穿过555定时器模块12的输入端与555定时器模块12的输出端的给定时间脉冲连接，旋钮模块可设定给定功率因数的值，可设定3组功率因数，定时器模块12采用555定时器，是根据给定发电机的功率因数进行设定555定时器的定时时间，产生3组定时时间脉冲，3组给定时间脉冲与相位差脉冲计算比较产生3组功率因数控制信号，功率因数控制信号通过驱动电路产生3组驱动信号，驱动信号控制复合开关，进而控制电容器的投切情况，参数设定单元5采用旋钮设定，旋钮设定发电机需要的功率因数，旋钮连接555定时器的电位器，调节电位器可设定不同的定时时间，从而实现设定发电机的功率因数与555定时器的定时时间的对应关系，旋钮模块11可设定给定功率因数的值，可设定3组功率因数，定时器模块12采用555定时器，是根据给定发电机的功率因数进行设定555定时器的定时时间，产生3组定时时间脉冲，3组给定时间脉冲与相位差脉冲计算比较产生3组功率因数控制信号，功率因数控制信号通过驱动电路产生3组驱动信号，驱动信号控制复合开关，进而控制电容器的投切情况。

具体实施方式四、以下将结合附图1-10，对本发明进行详细说明：

步骤1：测量功率因数pf；

柴油发电机组发出固定频率50hz的交流电，周期t为20ms，由相位差检测单元4发出的脉冲，根据脉冲宽度时间可以计算功率因数角的大小，计算公式由功率因数角可得到实际功率因数

步骤2：设定功率因数的数值，通过功率因数的数值计算定脉充宽度的时间通过对定脉充宽度时间进行比较，分别控制电容器的投切单元；

相应的可以计算给定脉冲宽度时间功率因数0.95对应给定脉冲宽度时间为1ms，功率因数0.8对应给定脉冲宽度时间为2ms，功率因数0.6对应给定脉冲宽度时间为3m，由相位差检测单元4输出的脉冲宽度时间分别与和进行比较，三组比较的输出结果分别控制三组电容器投切单元2k1、k2和k3。

步骤3：控制信号控制电容器的投切状态，得出给定的功率因数；

设定三组给定功率因数分别是pf1、pf2和pf3，当测得实际功率因数小于pf1，将第一组电容器c1投入到柴油发电机机组的输出端，而电容器组c2和c3不投入，实际功率因数小于pf2，将第一组电容器c1和第二组电容器c2投入到柴油发电机机组的输出端，而电容器组c3切除，功率因数小于pf3，三组电容器全投入到柴油发电机机组的输出端，电容器的投切状态分为四种情况，①一般默认实际功率因数pf>0.95，不进行投入电容器；②功率因数符合0.95>pf>0.8，投入第一组电容器c1，而电容器组c2和c3不投入；③功率因数符合0.8>pf>0.6，投入第一组电容器c1和第二组电容器c2，而电容器组c3不投入；④功率因数符合pf<0.6，三组电容器全投入，因此一般设定功率因数pf1、pf2和pf3分别等于0.95、0.8和0.6，由给定的功率因数。

步骤4：得到三组比较的输出结果后，三组的比较结果分别控制电容器投切单元2的k1、k2和k3，电容器投切单元2通过采样单元3分别与相位差检测单元4和参数设定单元5连接，相位差检测单元4和参数设定单元5又分别与比较单元6连接，相位差检测单元4发出的相位差脉冲和参数设定单元5设定的给定脉因数，给定脉因数与定时器模块12相连，发出给定时间脉冲，相位差脉冲和给定时间脉冲进入比较单元6进行比较，若相位差脉冲时间小于给定定时时间的脉冲时间，则输出低电平，驱动电路单元7无响应，若相位差脉冲时间大于给定定时时间的脉冲时间，则输出高电平，经过锁存模块10锁存高电平，驱动电路单元7响应，驱动电路进行工作。

以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。