柴油發電機組電控裝置與技術的發展與應用分析

汪偉

摘要： 柴油發電機組在我國備用電源領域應用較為廣泛，本文我們通過對柴油發電機組控制原理以及整體的控制系統的研究，深入探究柴油發電機在我國整體應用的表現。通過分析柴油發電機組以及其電控裝置在日常生活中可能出現的問題，提出一系列解決柴油發電機組在我國實際應用中問題的解決方法。柴油發電機是根據發電機內柴油發電圈產生切割磁感線運動，進而產生電磁效用，通過這些研究使柴油發電機組電氣控制系統進一步發展。

Abstract： Diesel generator set is widely used in the field of standby power supply in China. In this paper， we study the control principle of diesel generator set and the overall control system to explore the performance of the overall application of diesel generator in China.Through the analysis of diesel generator set and its electronic control device in daily life may appear problems， put forward a series of solutions to the diesel generator set in China's practical application of the problem.Diesel generator is based on the diesel generator circle to generate cutting magnetic induction line movement， and then produce electromagnetic utility， through these studies to make the diesel generator set electrical control system further development.

關鍵詞： 柴油發電機;電控裝置;柴油電機發展與應用

Key words： diesel generator;electronic control device;development and application of diesel motor

中圖分類號：TM611.22? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）23-0036-02

1? 控制與結構原理

機組在多種零件配合下，具有功率大、效率高、尾氣排放低、噪音低等特點。在柴油發電機組中，旋轉定子在柴油機中繞旋轉運動起著重要的作用，ECU是柴油機的電子控制器，其作用是監測柴油機的轉速控制和運行狀況，如油壓、水溫、轉速監測等。發電機電壓調節器AVR是通過監測發電機在工作過程中監測壓的變化，進而到達額定限度時，對發電機額定電壓變化進行調整，利用整體的協調系統，保證發電機運行的可靠性和穩定性，在機組正常運行的過程中，使發電機提供穩定功率運轉，在某個角度上，這種狀態也稱之為后期運行。當發電機的功率逐漸減小，發電機不再向外界吸收功率時，這就出現了電流滯后的一個現象，而此狀態也是發電機的重要現象這種狀態稱為漸進式操作。電機在不斷地運行的過程中，如果電流逆向運轉，會使發電機的效率大幅度下降，如果想增加發電機運行的效率，就要切割磁感線的運動相應的成比例增加，從而減少電擊靜態的穩定性。在考慮發電機的穩定性方面，要介入自動調節磁感應裝置，當發電機處于運行當中，會使內部漏磁現象逐漸增加，會使內部運作處于峰值狀態此時，內部調節磁調節器產生起著重大的作用。伴隨著溫度的逐漸升高，也會使漏磁量進而增加，此時，我們就要選擇階段性的斷開電源，為整臺機器降低溫度。我們已降低溫度的方法以及內部裝置磁感應調節器的方法，使整個電機處于良好的運行狀態。這也是柴油發電機組重要的組成部分之一。因此，發電機的運行能力必須通過試驗確定。換句話說，供應必須是活躍的能吸收多少無功功率來維持系統的靜態和暫態穩定，各部件溫升不超過限值可滿足電壓要求。

2? 柴油發電機控制系統

①發電機，整體系統通常是由發電機的定子，轉子以及電刷以及端蓋所組成，定子與轉子的作用是在整個發電機運行的過程中，發電機組在發電中各項裝置協調配合，而轉子是由轉子鐵心對磁組進行阻撓，包括整個鐵圈的線，風機滑環等。無論是做切割磁感線運動，又或是產生磁電流效應，可以使端子引線連接到整體電流的回路當中。如果想使柴油發電機組整體潤滑配合，就要使柴油發電機組上的裝置軟件完整，電流可以通過閉合的狀態導入回路當中。進而達到負負得正的效果，在保證整個裝置回路的前提下，使整個發電機的能量進行轉換。才可以實現整體裝置的運行。在現在汽油的汽缸中，汽油燃燒會產生高額熱量，再由氣缸中的動能轉化系統將熱量轉化成動能，在轉化過程中迅速將活塞推動下去，使每個氣缸按一定的順序進行運動，活塞上的推力也會通過連桿改變推動曲軸的動力使曲軸轉動。同時通過電磁感應的原理產生電流，從而建立主磁場，使整個磁場進行良性循環。

②通常，在現代的柴油發電機組的工作原理是，將感應墊圈與交流電動勢相配合，使其導入電刷中，進而引出直流電動是在電刷上，是不存在電壓的，如果用原動機拖動電刷可能會使電刷內的針圈進行旋轉，通過切割不同的磁感線，進而產生電磁效應，進而產生電動勢，也就是電壓。由于電磁感應以及切割磁感線的方向是有一定的規定的，因此在進行旋轉時，就必須受到線圈的約束，線圈也必須是整條線框所構成。感應電動勢，在整體柴油電動機中的運用較為重要，線圈與感應電動勢的交換，也是產生電流多少的重要因素之一。例如，感應電動勢一般具有兩個電刷，電刷a與電刷臂在整體進行交互切換的時候，電刷與電火花必會對整個感應電動勢進行切割磁感線運動，進而產生磁感應。電動式的n極與s極也需要根據切割磁感線的方向進行調換，如果n級與s級的方向是相反的，就可能會使切割磁感線運動產生的電流方向是逆向的，就可能會使整個發電機處于癱瘓狀態。例如，如果隨著線圈的數量不斷增加，可能會使脈沖振動的幅度不斷減小，進而使直流電動勢的大小以及整個柴油發電機處于不穩定同步的狀態。同步柴油發電機的運行方式不同于母線的運行方式頻率偏差稱為轉差。并聯頻率略高于母線頻率，在電磁感應中，為了避免動態電磁感應產生逆向并聯的現象，就要使發電機與母線進行直接相連，使其在進行旋轉時，每次旋轉時間不超過12個小時，在進行周期性旋轉等待后，應該使平行發動機時間減小到零后再繼續旋轉。如果使整個柴油發電機持續處于運行狀態，可能會使整體結構產生崩塌，使整個裝置受到損害。

3? 柴油發電機并機控制

3.1 關閉信號

在斷路器中有一定的反應時間，柴油機的并聯發電系統是由整個控制系統所控制的，在控制系統中，斷路器也是必要的，在整個斷路器中，應該向合閘信號發生指揮信號，使合閘信號繼續運行，確保整體再開機運行中能流暢切換。同時關機脈沖持續時間為100ms（80ms+20ms）。

3.2 系統并聯

并聯G2發電機空氣斷路器正常運行時，當滑差頻率為正時，G2產生電這臺機器產生有功功率。當滑差頻率為負時，G2產生功率該機器吸收有功功率，這種現象稱為逆功率滑頻，它包含兩種設置——“同步DF MAX”和“同步DF分鐘”。下面的計算說明了正確設置滑移的重要性。注：（DF MAX+DF MIN）/2=滑差例如發電頻率，如果處于15秒每赫茲時，這時候，發電機的母線之間會使磁感線的偏角減小，使其進入同步點，如果發電機的頻率位于20赫茲每小時，就會使發電機的頻率產生上升的趨勢。即發電機與母線之間的相角沒有減小。在這種狀態下，發電機相位永遠不會進入同步點。

4? 柴油發電機控制技術發展前景與實際應用分析

4.1 獨立交流微電網中蓄電池儲能與柴油發電機的協調控制

在蓄電池電網中，也會與柴油發電機產生一定的聯系，柴油發電機的持續性發電會使蓄電池電網的供電穩定運行得到保證，基于蓄電池，電網可能需要源源不斷的電量的運用，我們將提出一些關于柴油發電機與蓄電池相并聯協調運用的方法，將柴油發電機作為主要的能源提供裝置，在蓄能系統完整的前提下，使柴油發電機平穩地運行下去，使整個蓄電池電網完整運行。同時，應該導入輔助系統，防止因柴油發電機流經時間過高，影響了其穩定性，也解決短時間內柴油發電機電源的電網從能量儲存切換到柴油發電機狀態，為了保證能量與能量之間的轉化消耗，減少可以使柴油發電機與儲能電池之間的連接較為密切。

4.2 船舶柴油發電機組建模與運行仿真

在現代船舶運行過程當中，柴油發電機組的正常運行決定了船舶在運動的過程中是否有足夠的動力是否可以進行可持續航行，柴油發電機組并聯的數量決定了整個船舶發電的容量，也就是說，船舶電站并聯運行的穩定性與船舶電站的運行通暢有密切的關系。因此，建立良好的柴油發電機數學模型，對其整體船舶發電站進行規劃，對整個發電站的控制系統，仿真系統以及性能應用具有重要的意義。

4.3 島嶼發電運用

中國是一個擁有較多臨島城市的國家，在這些島嶼城市交通運輸不方便，想擁有電力的支持，就需要有發電機的產生。對于發電機產生需要相關裝置以及能量的消耗，柴油發電機就是重要的能量輸入之一，柴油發電機在我國島嶼上是，較為容易獲得的一種能源，在我國臺灣半島海南島嶼的一些無人居住的島嶼上，水資源，食物資源以及煤炭資源運輸都較為困難，因此柴油發電機在這些地方的運用就較為廣泛。通常在這些地方使用柴油發電機，可以使發電時間提升為六個小時每天，這樣就會使柴油發電機的運營效率大大提升，進而對整個島嶼的電力運營情況得到改善。相比于其他類型發電，柴油發電機發電在這些地方的優勢在于整體裝置裝備較為簡易，發電時間較長，污染較小。如果使用其他類型，例如火燒煤炭發電就會對整個島嶼原生態的生態環境造成破壞。電力短缺和高價格嚴重阻礙了這些島與城市經濟的發展，島民的生活條件生活方式也逐步提升。在經濟在相對富裕的浙江省，當地政府近年來一直在公開這些島嶼的發電情況，但有良好的風力資源，鄉鎮發電也采用柴油發電，20多個島嶼和近100個村級島嶼。因此，許多地方城市政府普遍積極支持風力/薪材系統的發展，該系統的建設不僅會使生態環境得到保護同時也能使這些城市的經濟得到發展，使用各種現代商業運營機制以此來，鼓勵企業和個人參與風電和工資制度的建設和管理加快中國可再生能源企業能力建設，統一臺灣發展規劃開發計劃署、全球環境基金和政府部門之間的會議計劃于1999年下半年舉行計劃為東南沿海島嶼的薪材系統提供部分基礎，計劃正在執行中。

5? 小結

柴油發電機由于其結構的獨特性，控制方法的復雜性以及整體運行維護的專業性要求比較高，因此，在現代運用中也逐漸減少。但是不可否定的是，其功能性特點較為強大，柴油發電機組的切割磁感線技術在發電方面較為穩定，在日常生活中，不論是巡檢發電又或是儲電都有所應用，平時我們就要根據柴油發電機的特點以及獨有的系統運行方法規律規范，相信根據柴油發電機獨特的性能特點，制定出相應的規定方案，同時對于柴油發電機的電組控制技術加深研究，相信我國以后的柴油發電機會發展的越來越好。

參考文獻：

[1]付啟明，李艾華，黃華.柴油發電機組電控裝置故障診斷系統設計[J].移動電源與車輛，2008（3）：19-23.

[2]花帥.基于ARM的柴油發電機組電控調速系統研究[D].杭州電子科技大學，2017.

[3]許徵.柴油發電機組電控調速系統的研究與設計[D].杭州電子科技大學.

[4]陳傳勇.柴油發電機組并聯運行分析與綜合控制的研究[J].內燃機與配件，2020（08）：95-96.

[5]胡春江.柴油發電機組制造中的質量控制技術分析[J].電力系統裝備，2018（001）：131，220.