新型军用柴油发电机组控制器研究开发
超级电容作为核电厂应急柴油发电机组启动期间后备电源的可行性研究
Vol.42 No.lFeb.2021第42卷第1期2022年2月核科学与工程Nuclear Science and Engineering超级电容作为核电厂应急柴油发电机组启动期间后备电源的可行性研究王晋(中国核电工程有限公司，北京100840)摘要：核电厂应急柴油发电机组随着容量的不断增大，己越来越难以满足应急工况下10 S 内快速 启动的要求。
超级电容作为一项新兴的储能技术，具有传统储能技术不可比拟的短时间内快速放 电能力。
本文提出了将超级电容作为核电厂应急柴油发电机组启动期间后备中压电源的设计方案，以延缓应急工况下对于应急柴油发电机组快速启动的时间要求，有效提高应急柴油发电机组 启动的可靠性。
本文从超级电容的容量核算、系统规模、设备布置和经济性方面探讨了该方案的 可行性。
关键词：超级电容；核电厂；应急柴油发电机组；应急快速启动；后备电源中图分类号：TL48文章标志码：A 文章编号：0528-0918 (2022) 01-0175-05Feasibility Study of the Super Capacitor as the Backup Power Supply during the Start-up of the EmergencyDiesel Generator in Nuclear Power PlantWANG Jin(China Nuclear Power Engineering Co., Ltd, Beijing 100840, China)Abstract ： With the increasing capacity of the emergency diesel generator (EDG) in nuclearpower plant, it is more and more difficult to meet the requirements of rapid start-up within10 seconds under emergency conditions. As a new energy storage technology, supercapacitor has the ability of discharging rapidly in a short time which is unmatched by traditional energy storage technology. In this paper, super capacitor is designed as thebackup medium voltage power supply during the start-up of EDG in nuclear power plant, soas to postpone the time required for the rapid start-up of EDG under emergency conditions and effectively improve the start-up reliability of EDG. This paper discusses the feasibility收稿日期：2020-10-10作者简介：王晋（1986—），男，河北辛集人，工程师，硕士，现主要研究方向为电力系统分析运行与控制方面研究175of the scheme from the aspects of capacity accounting,system scheme,equipment layout and economy of the super capacitor.Key words：Super capacitor;Nuclear power plant;Emergency diesel generator;Rapid start-up under emergency conditions;Backup power supply在核电厂应急供电系统设计中，当应急供电母线失电时，厂内应急柴油发电机组将在收到启动信号后立即启动，并被要求在10s内快速达到额定转速和额定电压后接入应急供电系统以恢复供电。
发电机组控制器
组控制器发电机组控制器发电机组控制器发展历史一、发电机发电机组控制器发电机组自动化控制，经历了继电器控制、PLC(可编程逻辑控制器)控制和智能控制器控制三个阶段，从上世纪末期逐步开始由微电脑和电子元件构成的智能控制器控制，将很复杂的外围电路集成到一个模块中，大大简化了控制线路，可靠性也随之得到提升，现在的控制器从设计上趋近于更智能、更人性化的地步，也有一些发电机厂家生产小汽油机的一体机，实用且方便。
二、柴油发电机组结构柴油发电机组一般由三个部分组成:发动机、发电机和控制器。
其中发动机提供动力，发电机将发动机的机械能转换为电能，控制器是发电机组的大脑部分，不但提供发动机的开机、停机、数据测量、数据显示和故障保护功能，而且还提供发电机的电量测量、电量显示和电量保护等功能。
三、发电机控制器类型目前智能控制器大体上分为简单保护型(即仅提供开机、停机和水温高、油压低、超速保护，不提供电量显示，控制面板上尚需安装水温表、油压表、小时计、蓄电池电压表、交流电压表、交流电流表等仪表)，标准型(提供电量显示、提供保护功能，不带通信接口)，高档型(除提供标准型的功能外，还可提供通信接口，可进行遥控、遥测、遥信功能，有些还具备网络接口，可通过因特网进行监控，还有些具备发短信功能，比较适合偏远地区的无人值守机房)。
四、发电机发电机组控制器组控制器组控制器组成组成发电机控制器是发电机组的大脑，它是由微处理器、32位显示芯片，工业级元器件（电容，电阻），按钮，LCD 指示灯等部件组成。
它主要提供发动机的开机、停机、数据测量、数据显示和故障保护功能，而且还提供发电机的电量测量、电量显示和电量保护等功能。
还提供远程集中监控功能，用户可以通过手机或电脑等通讯设备来远程监控管理工作。
五、五、柴油发电机组控制柴油发电机组控制柴油发电机组控制系统分级系统分级柴油发电机组自动化控制系统的设计人员或用户，应从实际情况出发，根据具体要求确定柴油发电机组必须具有的自动化控制功能。
军用通信车用全水冷超静音柴油发电机组设计技术
ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｏ ｅｇ ｒ ｙ ｎ ｒ ｕ ｈ ｕ ｖ ｌｅ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓｄ ｒｎ ｅ ｅｏ ｉ ｇ ｃ ｕ ｓ ｆｆ ｌ ｔ ｒ ｃ ｏ ｅ ｕ ｅ ｐ ｌ ｔ ｆ ｒ ｉ ｎ ａ ｍ ，ａ ｄ ｂ ｏ ｇ ｔ ｔｉ ｏ ｖ ｄ ｋ ｙ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｕ ｉ ｇ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｏ ｒ ｅ ｏ ｕ ｌ ｗａ ｅ － ｏ ｌ ｄ ｓ ｐ ｒ ｃ ｏ ｆ ｏ ｎ ｙ
Ｚ ＨＡＮＧ Ｊ ｎｇ ｎ ， ｕ － ａ ｇ ＭＥ ｉ ｕ ， ＮＧ Ｈａ ｊｎ ＧＵＯ Ｚ ｅ ， Ｉ ｉ ｆ ｇ － ｈ ｎ Ｌ ｎ ｅ Ｊ－ｎ （ ｅＩ ｆｒ ｔ ｎｚ ｔ ｎＲｅｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｔ ｏ ｅＧ ｎ ｒｌ ｔｆ ｏ Ｌ Ｔｈ ｏ ｍａｉ ｉ ｉ ｓａ ｃ ｔ ｕ ｅ ｆ ｈ ｅ ｅａ Ｓ ａｆ ｆ Ａ，Ｂ ｉｎ ０ １ １ Ｃ ｉａ ｎ ｏ ａｏ ｎ ｔ ｔ Ｐ ｅ ｉｇ １ ０ ４ ， ｈｎ ） ｊ
三军部 队得 到 了广泛应 用 ， 果 良好 。Ｔ 效 ＱＧ 均为 静 音 型发 电机组 ， 原动 机均 采用 多缸水 冷 柴油 机 ， 处 噪 ７ｍ
声 等 级不 超过 ７ Ｂ Ａ） 在 ４ ０ｍ 以外检 测不 到机 组 Ｏｄ （ ， ０ 的 电磁 、 外和 噪声 辐 射 ， 免 了敌 方 的探 测 和攻 击 。 红 避
≯ 髑潍津
军 用 通 信 车 用 全 水 冷 超 静 音 柴 油 发 电 机 组 设 计 技 术
张军 刚 ， 海军 ， 孟 郭 振 ， 金 峰 李 （ 参某 信 息 化研 究 所 ， 京 １ ０ ４ ） 总 北 ０ １ １
摘 要 ：简要介绍 了现役通信车 用发 电机组的现状和 当前外 军发 电机组 开发 应用情况 ， 究提 出 了全水冷超静 音柴油 研
新研制的NT12V138Z_LDM型发电用柴油机
机体 是该 机 能否 实现 研制 目标 的一个 最 关键 的
零部件 。图 １ 是其横剖面图。与原机体相比，加大 了主轴 承座 孑 的直径 与壁 厚 以及 主轴 承座 隔板 的厚 Ｌ
度 。在 重新 布置 隔板 上 的加 强筋 的 同时 ，还将 隔板
为 ：在被缸盖压紧后 的工作状态下，缸孔周边的厚
ｘ ｓｏ ｅ ｎ ｗ－ ｅ ｅｏ ｅ ｉ ｓ ｌ ｎ ｉ ｅ ｈ ｖ ｅ ｃ ｅ ｈ ｒ ｓ ｔ ａ ｇ ｔ ｎ ｈ ｎ ｉ ｅ ｉ ｅ ｏ ｏ ｃ ａ ｄ ｒ — ｅ ｆ ｈ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｄ ｅ ｅ ｇｎ ａ ｅ ｒ ａ ｈ ｄ ｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｒ ｅ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｇ ｎ ｃ ｎ ｍｉ ｎ ｅ ｔ ｅ ｔ ｓ
（ ）柴油机排放符合 Ｇ ２８ １ ０７ 《 ５ Ｂ ０９ － ０ 非道路 ２
移动机械用柴油机排气污染物排放限值》 （ Ⅱ阶 第 段） 求 ； 要
作者简介 ： 德才（ ９７一 ， ， 刘 １ ３ ） 男 研究员 ，主要研究方向为柴油机设计与制造 ，Ｅｍ ｉ ｍ ｊ ｎｉ ｇ３ ２ ． ｏ 。 － ａ ： ａ ａｘ ｎ ｌ＠１６ ｃ ｌ ｉ ｏ ｎ ｒ
状况 的剖 面 图 。
图２ ａ为原设 计 的缸 盖 垫 片 。设 计 要 求 为 ：在
（ ）提 高燃 油 喷射 压力 ，将燃 油 喷射 泵 的泵端 ７
压 力提 高到 １０ＭＰ ； ３ ａ
（ ）提高 增压 器 的压 比 ，提 升增 压压 力 ，增大 ８
进 气量 ；
（ ）加 大 散 热 水 箱 与 空一 空 中冷 器 的 散 热 面 ９
匀 ，增 大 了两侧 面布 水道 的截 面积 。在 每列气 缸 体 的两侧 ，均 增设 了加 强筋 。并 适 当增大 了曲轴箱 的
关于柴油发电机安全运行的研究
２ ０ １ ４ 年 第３ 期
关 于柴 油 发 电机 安全 运 行 的研 究
李 想
（ 广东粤 电枫树坝发 电有 限责任公 司，广东 河源 ５ １ ７ ３ ０ ０） 摘 要 ：柴油发 电机组是主 、备 用电源的重要组成部分 。当电力系统 出现故 障并出现停 电现 象时，柴油发 电机 组可以通
一
养工作 ，强调正确 的使用 方法 ，这是电力工作中的一 个重点。
２ 柴 油 发 电 机设 备性 能
枫 树 坝发 电公 司备用 柴油 发 电机采用 的是 瑞典 富豪 奔达 （ ＶＯ Ｌ ＶＯ Ｐ Ｅ ＮＴ Ａ）４冲程 、６缸 、直列 、直喷式 １ ２升涡轮增 压 柴油发动机 。发动机采用无刷励磁 和 自动电压调节器 ，电压 调 节器采用大功率场效应管作 为主元 件。调节器还采用专用辅 助绕组 供电 ，并采用 ３次谐波绕组进行复励 。发 电机定子绕组 端 部采 用类 似于成型线圈的结构 ，将定子绕组线 圈端部用 Ｈ级 绝 缘带半叠包 ，相间绕包 Ｈ级薄膜 ，整个定子端部加装端箍 ， 将 全部绕组端部紧 固在一起 ， 提高机械强度和耐环境能力 。 控制 系统采用 英 国 Ｄ ｅ ｅ ｐ Ｓ ｅ ａ公 司生产 的柴油发 电机专业 控制模 块 ＤＳ Ｅ ５ ５ ５ ，该模块为内嵌 式微 形计算机设计 ，性能先进 ，质量可 靠， 可实现市电故 障 自动启动机组和市电恢复 自动停机 ， 并指示 运行状态 、供 电状况 、机组故 障报警和保护 ，具有一套全 面的计 时器和预配置程 序流程清单 。另外 ，还可 以通过 电话 网络进 行 监控柴油发 电机组 的工作状况 。 自安装 以来 ，柴油 机一直存在 启动时低油压保护频繁动作跳 闸和启停试验不方便等缺 陷。
CCFJ960J—WS型船用双频交流柴油发电机组的设计开发
弹性 元 件 （ 振 器 ） 隔
座
图 １发 电机 组的构成
１ ８ －）， 男，助 理工程 师，从 事柴 油机设 计开发 与研 究； 作 者 简 介 ： 张振辉 （ ９ ４ 朱 活 生 （ ９３ １ ８ －）， 男，助 理工程 师，从 事柴 油机设 计开发 与研 究。
收 稿 日期
Ｈ Ｉ Ｚ Ｎ 两家 。作为 双频发 电 ，Ｈ Ｉ Ｚ Ｎ Ｅ Ｎ ＭＡ Ｎ Ｅ Ｎ ＭＡ Ｎ在
国内陆用 发 电机 组 已有成 功 的案例 。 ＨＥ Ｎ ＭＡ Ｎ 数字 式 电子调 速器 可 以通 过一 开关 ＩＺ Ｎ 量 信号来 控制 发动机 的额定转 速 的选 择 ，使 其能够 在
两个不 同额定 转速之 间切换 。对应两 额定转 速 ，有 独
ｓ ｔ ｓｂ ｅ ｅｉ ｒ ｄ ｔ ｅ ． ｅ ｅ ｎｄ ｌ ｈａ ｖｅ ｅ ｏ ｕｓ ｒ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄｓ ｉ ｓ ｌ ｅ ｉ ｎ； ｖ ｒｆ ａ ｉ ｎ ｙ ｒ ：ｄ ｅ ｅ ；ｄ ｓｇ ｅ ｉ ｃ ｔｏ ｉ
１ 前 言 近年 ，得益 于国 内经 济快速 的增长及 国家政 策 的 扶 持 ，在 船舶市 场趋 于平稳 之 时 ，海 工装 备发 展势头
摘 要 ：在２ ０ 系列 船 用交 流柴 油发 电机组 多年 以来成 功应 用 的基础 上， ２ １ ３ ０ ０年设 计 开发 了以８缸２ ０ ３ 柴油机 为 原 动机 的Ｃ Ｆ ９０— Ｓ 型９ ０ｋ 船 用双 频 交 流柴 油发 电机组 ，取 得 了中国船级 社 型 式认 可， 次 Ｃ Ｊ６ ＪＷ ６ Ｗ 年３月首 台发 电机 组交付 用户使 用。 关 键 词 ：双 频； 无 限航 区； 柴油发 电机组 ；设 计
２ —０４ ８ ０１ １ —１
圜国疆 量
基于can总线的柴油发电机组并机控制系统解决方案
D O I :10.3969/j.i s s n .1001-5337.2020.1.082 *收稿日期:2019-04-09作者简介:李帅帅,男,1988-,硕士,助教;研究方向:自动化技术应用;E -m a i l :1812578482@q q.c o m.基于C A N 总线的柴油发电机组并机控制系统解决方案李帅帅①, 狄乐蒙①, 徐刚强①, 李欢欣②, 商保刚②, 黄绪禄②(①威海海洋职业学院机电工程系,264300,威海市;②山东科瑞机械制造有限公司电气工程研究所,257000,山东省东营市) 摘要:从V O L V O 柴油发电机组的运行过程控制和双机并机控制的工作原理出发,对如何实现柴油发电机组的并机控制进行探讨,并提出一整套基于C A N 总线的柴油发电机组并机控制系统解决方案.关键词:C A N 总线;柴油发电机组运行控制;并机控制中图分类号:T K -9 文献标识码:A 文章编号:1001-5337(2020)01-0082-050 引 言在钻井现场,特别是车载钻机钻井作业时,随着井场带电设备的不断增加,标配的单台柴油发电机组(或一用一备发电机组)往往无法满足现场用电容量快速增长的需求,常常会出现由于过载引发的M C C 柜跳闸及发电机组自动停机现象,以致井场用电的稳定性㊁安全性和钻井作业的连续性受到严重影响.通过将多台同型号发电机组并机的方法来实现井场电能输出的扩容,已成为目前钻机配套中切实可行的主流方案,该方法不仅可以使钻机电力系统容量增大,而且能够在负载变化时,减小发电机输出电压和频率的波动,从而大幅度提高钻井现场的供电质量.1 柴油发电机组运行控制系统柴油发电机组并机控制系统包括发电机组的单机运行控制和并机运行控制两部分,其中单机运行控制是实现并机运行的前提和基础,因此有必要对柴油发电机组的控制过程进行探讨.本文以钻井现场推荐使用的V O L V O P E N T A 公司300KWT A D 1343G E 柴油机组和S T AM F O R D 公司H C I 444F S 发电机组为例,来说明柴油发电机组运行的控制过程.1.1 C A N 总线技术和S A EJ 1939协议C A N 总线技术是控制器局域网总线技术的简称,具有极强的抗干扰和纠错能力,在现代柴油机组的电子系统通信联络中应用广泛,通过遍布柴油机身的各种传感器将柴油机组的运行数据传送至总线上,而后链接至柴油机组自带或配套的显示控制单元(D C U )中.S A EJ 1939是C A N 总线技术的应用层协议,是由汽车工程协会(S A E )定义,主要用于商用车辆㊁舰船㊁轨道机车㊁农业机械和大型发动机[1](C A T3512B 和C 15等柴油机组中也有应用).1.2 V O L V O T A D1343G E 柴油机组V O L V O T A D1343G E 柴油机组在钻井现场应用广泛,额定功率323KW ㊁额定转速1500r p m ,为典型的13L 直列6缸直喷式工业柴油机,装有电子控制的燃油管理系统(E M S )㊁涡轮增压器㊁中冷器㊁恒温控制的冷却系统及电子调速装置.T A D1343G E 柴油机组标配满足C A N 总线技术J 1939协议的燃油管理系统(E M S ),具有完善的柴油机燃油控制和故障诊断等功能.E M S 系统(见图1)包括传感器㊁控制单元和泵油嘴,控制单元从柴油机身各传感器接收有关柴油机运行的各个参数,控制单元处理器计算出精确的燃油喷油量和正时,通过对燃油电磁阀和喷嘴的控制以保证柴油机接收到精确的燃油量,从而降低燃油消耗和减少废气排放.诊断功能的作用是通过C A N 总线探测并定位E M S 系统中的任一故障,以保护柴油机组并在遇有 第46卷 第1期2020年1月 曲阜师范大学学报J o u r n a l o f Q u f u N o r m a l U n i v e r s i t yV o l .46 N o .1J a n .2020严重故障时安全运行.如探测到机组出现故障,则将在显示控制单元中以报警灯㊁蜂鸣或故障代码等形式通知操作人员[2].图1 V O L V O柴油机燃油管理系统(E M S) 1.3S T AM F O R D H C I444F S发电机组S T AM F O R D H C I444F S发电机为无刷自励交流同步发电机,额定功率304k W/380k V A㊁4极/ 50H Z㊁400V/230V㊁三相四线㊁标配高精度S T AM F O R D A S440自动电压调节器,可承受3s, 150%过载电流.1.3.1 H C I444F S发电机组工作原理发电机主定子通过自带的A S440自动电压调节器(A V R)为励磁机磁场提供电力,A V R是调节励磁机励磁电流的控制装置,向来自主定子绕组的电压感应信号做出反馈,通过控制低功率的励磁机磁场,调节励磁机电枢的整流输出功率,从而达到控制主磁场电流的目的[3].如图5所示,A V R为图中的4号元器件(交流励磁机励磁绕组)提供励磁电流.调节励磁可以维持发电机组输出电压稳定㊁使无功功率在并机运行的各机组间合理分配㊁发生短路时强行励磁可以提高动态稳定性,且具有反应速度快㊁调节特性好㊁适合于要求无火花的场合㊁使用维护方便[3].发电机组的输出电压会随负载而变化,要维持输出电压不变,就必须在负载变动时调节发电机的励磁电流,同时无功功率也能在并机机组间合理分配;而发电机组的输出频率与发电机组电枢转速(与柴油机转速同步)有关,当输出频率随负载变化时,应通过柴油机组的E M S系统调节油门开度以稳定柴油机转速,同时在并机机组间合理分配有功功率.1.3.2自动电压调节器A S440S T AM F O R D A S440自动电压调节器是一种密封电子装置,通过控制低功率的励磁机磁场,调节励磁机电枢的整流输出功率,从而达到控制主机磁场电流㊁稳定无刷发电机之输出电压要求,具有低频与无输入信号保护装置[4].A S440自动电压调节器在S T AM F O R D系列发电机组中应用广泛,具有良好的调节整定特性,可根据配套发电机组实际规格进行匹配设置,如频率选择端子(50/60H z)㊁稳定性选择端子(功率输出范围)等.如图2所示,A S440中的F1,F2端子是励磁电流输出端,在实际应用中连接至图5中的5号元器件,为交流励磁机提供励磁电流;A1,A2端子为励磁调节输入端,接收来自并机控制模块63,64端子的电压调节信号.另外,A S440模块中内置电压手动调节㊁稳定性调节㊁敏感度调节等调节旋钮以优化系统控制参数.图2自动电压调节器A S4402柴油发电机组并机的含义及条件同步发电机的并机运行是指将数台同型号发电机的三相输出通过发电机断路器分别接在交流母线上,共同向负载(交流母线)供电,钻机动力系统配套的多台同步发电机根据钻井工艺的变化及对电量的需求进行选择性的并机运行[5].将一台同步发电机投入并联运行的整个过程,称作同步发电机的并机(也称并列),并机必须满足一定的条件,否则会产生很大的冲击电流,造成严重的后果,其必需条件如下:(1)待并机发电机的电压U2和母线电压U1大小相等;(2)待并机发电机的电压U2和母线电压U1相位相同;(3)待并机发电机的频率f2和母线频率f1相等;(4)待并机发电机的相序和母线相序相同.38第1期李帅帅,等:基于C A N总线的柴油发电机组并机控制系统解决方案为满足并机条件,必须分别调节柴油机组的转速和发电机组的励磁电流来调节发电机的频率和电压.3 自主研发柴油发电机组并机控制系统自主研发柴油发电机组并机控制系统选用D E I F 公司的B G C -L (T y peB )控制器作为其核心控制器件,与柴油机组E M S 模块㊁发电机组A S 440自动电压调节器㊁带电动操作机构的主回路断路器及其他二次控制回路一同构建整套并机控制系统.通过该系统可实现柴油发电机组的启停㊁电压/频率调节㊁有功/无功功率合理分配㊁柴油机组/发电机组运行状态实时显示㊁完善的系统保护/故障诊断功能㊁发电机组的并机/解列控制㊁R S 232接口与计算机进行通讯等.3.1 柴油发电机组并机控制系统工作原理整套柴油发电机组并机控制系统内部控制关系如图3所示,B G C -L 控制器采集柴油机组㊁发电机组及交流母线侧实时数据,经内部C P U 处理后发出控制指令以完成发电机组启停㊁调频调压㊁并机解列等动作.图3 柴油发电机组并机控制系统工作原理图3.1.1 B G C -L 控制器与E M S 模块间的控制原理B GC -L 控制器在C A N 总线J 1939通讯协议下通过多芯屏蔽电缆与柴油机组E M S 模块连接(如图4所示),其中,E M S 模块的第3,4,5号端子连接控制器的24V 电源(1,2号端子)㊁第6号端子连接控制器的燃油线圈(44号端子)㊁第1,2号端子连接控制器的C A N 总线接口(55,57号端子).图4 V O L V O E M S 模块接线示意图B GC -L 控制器的C A N 总线接口与柴油机组的E M S 模块进行实时数据交换,主要完成以下控制功能:(1)实时采集柴油机组各项运行数据并在B G C -L 控制器中切换显示;(2)当柴油机组运行异常时,接通蜂鸣器报警并在B G C -L 控制器中显示故障代码以待查询;(3)将B G C -L 控制器发出的频率(转速)控制指令传送至E M S 模块,以控制柴油机组的供油量和正时.3.1.2 B G C -L 控制器与A S 440电压调节器间的控制原理B GC 控制器通过63,64号端子将励磁控制电流传送至发电机组A S 440电压调节器的A 1,A 2端子,以调节发电机组的输出电压和无功功率的分配.发电机自动调压器的控制对象是励磁机励磁电流(见图5).调整时,A V R 改变励磁机励磁电流,则励磁机磁场磁通量改变,励磁机电枢绕组感应电动势发生变化,且经过旋转整流器输出给发电机转子绕组的励磁电流也随着励磁机磁场磁通量改变而变化,由于励磁电流变化,发电机主磁场磁通量随之变化,从而导致定子输出电压根据A V R 的调整变化而变化.B GC -L 控制器电压/频率控制基本原理如图648 曲阜师范大学学报(自然科学版) 2020年所示.闭环反馈P I控制过程:u(t)=k p e(t)+1/T Iʏe(t)d t.传递函数为G(s)=U(s)/E(s)=k p(1+1/(T I*s)),其中控制器各参数设置如表1所示.图5交流无刷励磁系统励磁原理图图6 B G C-L控制器电压调节工作原理表1 B G C-L控制器参数设置表类别通道文本值单位C t r l(控制参数)2021S y n c.d f M a x(同步最大频差)0.3H z C t r l(控制参数)2022S y n c.d f M i n(同步最小频差)0H z C t r l(控制参数)2023S y n c.d UM a x(同步最大电压差)5% C t r l(控制参数)2091F r e q.C o n t r o lD B(频率控制死区)1% C t r l(控制参数)2092F r e q.C o n t r o lK p(频率控制比例或增益)40C t r l(控制参数)2093F r e q.C o n t r o lK i(频率控制积分或稳定性)40C t r l(控制参数)2101P o w e rC o n t r o lD B(有功控制死区)2C t r l(控制参数)2102P o w e rC o n t r o lK p(有功控制比例或增益)40C t r l(控制参数)2103P o w e rC o n t r o lK i(有功控制积分或稳定性)40C t r l(控制参数)2141V o l tC o n t r o lD B(电压控制死区)2% C t r l(控制参数)2142V o l tC o n t r o lK p(电压控制比例或增益)80C t r l(控制参数)2143V o l tC o n t r o lK i(电压控制积分或稳定性)80C t r l(控制参数)2151V a rC o n t r o lD B(无功控制死区)2% C t r l(控制参数)2152V a rC o n t r o lK p(无功控制比例或增益)80C t r l(控制参数)2153V a rC o n t r o lK i(无功控制积分或稳定性)80另外,在单台发电机组初次调试时,应将控制器63,64号端子悬空,在A S440上手动整定发电机组输出电压稳定在400V后,再连接这两个端子以构成电压的闭环控制回路.3.1.3B G C-L控制器与电动操作机构间的控制原理实现两台发电机组主回路断路器合闸㊁分闸的自动控制是该并机控制系统的最终控制目标,而首先要解决的是单台发电机组如何并入交流母线的问题.为完成主回路断路器的远程电动合闸㊁分闸,该系统选用带电动操作机构的S c h n e i d e r N S X630H 塑壳断路器,可通过控制断路器合闸㊁分闸线圈的通断电来完成对断路器的电动控制,即控制图7中B P O和B P F的通断.电动操作机构合闸㊁分闸线圈的控制信号分别来自于B G C-L控制器的42,43号端子,当按下控制器面板中的 并机 按钮后,系统将接通控制该合闸线圈的中间继电器以完成单机组并机过程;同理,再一次按下 并机 按钮后,系统将接通控制该分闸线圈的中间继电器以完成单机组解列过程.图7 N S X630H电动操作机构电气原理图58第1期李帅帅,等:基于C A N总线的柴油发电机组并机控制系统解决方案第一台机组完成并机后,将其输出电压和频率整定至400V/50H z,即此时交流母线电压和频率是400V/50H z,启动第二台机组并准备并机,而其前提是两台发电机组的输出应满足前文所述的并机条件.B G C-L控制器分别实时检测第二台发电机组侧输出(电压㊁电流㊁频率)和母线侧输出(电压㊁电流㊁频率),当按下控制器面板中的 并机 按钮后,系统将对以上数据逐一比对,并对发电机组输出电压和频率进行闭环微调,当并机条件均满足时,系统将接通控制电动操作机构合闸线圈的中间继电器以完成第二台机组的并机过程.3.2柴油发电机组并机控制系统的应用柴油发电机组并机控制系统在钻井作业中应用广泛,其构建类型也不尽相同,除去本文所述的两台发电机组并机的模式外,还有柴油发电机组与电网的并机应用,另外并机的控制模式也有 半自动 和 自动 之分.在柴油发电机组需要与电网并机时,其控制模式应选择 自动 ,可实现多台机组的全自动并机及负载分配.当电网故障时,首台发电机组自动启动并带载运行,同时根据自身设定检测负载的情况,如果负载需求大于一台机组设定的容量,则第二台㊁第三台机组会依次自启动㊁同步,并按照设定的负载比例分配负载.如果负载需求减少,按照设定值,每台机组的负载低于额定容量的25%,发电机组将顺序依次退出,直到达到预先设定的标准.4结论基于C A N总线的自主研发柴油发电机组并机控制系统,较以往基于模拟量的柴油发电机组控制系统有巨大的优势,在大幅度提高系统数字化水平的同时,整套控制系统的运行稳定性㊁可靠性及操作的人性化均有不同程度的提高.本文提出的基于C A N总线技术的柴油发电机组并机控制系统解决方案是一次理论结合钻井现场实际应用的有效尝试,目前已在多台车载钻机中得到推广应用,该方案设计合理,结构简单,安全可靠,有效地保障了钻井现场电力系统的稳定㊁高效运转,得到了用户的普遍好评,且具有较好的推广使用价值.参考文献:[1]张伟伟.基于C A N o p e n的车身控制系统研究与实践[D].合肥工业大学,2010.[2]济南柴油机股份有限公司.V O L V O柴油发电机组培训教程,2007.[3]康明斯发电机技术(中国)有限公司.S T AM F O R D发电机组安装使用及维护手册,2009.[4]深圳市威华特科技有限公司.A S440发电机自动调压器使用说明书,2005.[5]张伟.移动电站综合控制系统的研究[D].兰州理工大学,2008.S o l u t i o n o f p a r a l l e l c o n t r o l s y s t e mf o r d i e s e l g e n e r a t o r u n i t b a s e d o nC A Nb u sL IS h u a i s h u a i①,D IL e m e n g①,X UG a n g q i a n g①,L IH u a n x i n②,S HA N GB a o g a n g②,HU A N G X u l u②(①D e p a r t m e n t o fE l e c t r i c a l a n d M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,W e i h a iO c e a nV o c a t i o n a l C o l l e g e,264300,W e i h a i;②E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f S h a n d o n g K e r u iM a c h i n e r y M a n u f a c t u r i n g C o.,L t d.,257000,D o n g y i n g,S h a n d o n g,P R C)A b s t r a c t:I n t h i s p a p e r,b a s e d o n t h e o p e r a t i o n p r o c e s s c o n t r o l o fV O L V Od i e s e l g e n e r a t i n g s e t a n d t h e w o r k i n g p r i n c i p l e o f t w o-m a c h i n e p a r a l l e l c o n t r o l t h e r e a l i z a t i o n o f p a r a l l e l c o n t r o l o f d i e s e l g e n e r a t o r s e t i s d i s c u s s e d,a n d a s e t o f p a r a l l e l c o n t r o l s y s t e ms o l u t i o n o f d i e s e l g e n e r a t o r s e t b a s e d o nC A Nb u s i s p u t f o r-w a r d.K e y w o r d s:C A Nb u s;o p e r a t i o n c o n t r o l o f d i e s e l g e n e r a t i n g s e t;p a r a l l e lm a c h i n e c o n t r o l68曲阜师范大学学报(自然科学版)2020年。
柴油发电机组控制屏说明
产地/品牌 Harsen LG Koino OMRON
AMP AMP AMP
7. 操作说明： 7.1 GU320A-PA1 型柜操作说明 l 当“机组控制”选择开关处于“OFF”位时，发电机组不能起动及运行。 l 当“机组控制”选择开关处于“AUTO”位时，急停有效，发电机组由 GU320A 控制器控制发 电机组。可在 GU320A 控制器上进行开机、停机操作。 以下操作是在 GU320A 控制器完全失效下的应急使用。 l 当“机组控制”选择开关处于“MAN”位时，是直接供给电源给机组燃油控制电磁阀，并通 过“启动”按钮由人手动与控制起动马达进行盘车操作，停机时将“机组控制”选择开关 处于“OFF”位进行停机。
柴油发电机组控制屏说明
柴油发电机组控制屏说明
1. 概述：
柴油发电机组控制屏主要由 GU320A 智能控制器、充电器等组成。它适用于不同类型的发
电机组的各种控制要求。它具有启动失败、高水温、低油压、频率过高或过低保护等功能和具
有控制发电机启动/停止，令发电供电系统实现无人监管。它可灵活地按照用户需要进行通道扩
AUTO
MAN
TEST
ST ART
急停
侧视图
GU320A-PA2
正视图
GU320a控制器
Genset Controller
C HAR GE F AIL (充电失败) F AIL TO STA RT(启动失败) L OW OIL PRE SSUR E(低油压) H IGH TEM PER ATUR E(高水温) O VER SPEE D(超速故障) E MER GENC Y S TOP( 急停)
单位 1个 1个 1批 1个 1个 1个 3个 1批 3个 2个 20 个 1个 1个 1台
柴油发电机组试验测试系统设计研究
文章 编号 ： ６ １ ６ ０ （ ０ ６ Ｏ 一Ｏ ２ —Ｏ １７ — ９ ６ ２ ０ ）４ ＯＯ ３
柴 油 发 电机 组试 验 测 试 系统 设 计 研 究
巫 付 专 裴 素 萍 刘 禹 ， ，
（１ 中原 工 学 院 ；． 南 省 建 筑 科 学研 究 院 ， 州 ． ２河 郑 ４０ ０ ５ ０ ７）
围电路 比较 复杂 ， 靠性 不 够 稳 定 ， 据 处 理 能力 差 ， 可 数 使 用这 种方 案会 给 系统 设 计 和使 用 带 来 一 定 的难 度 ． 为 了更 客观 、 精确 、 约 地 进行 测 试 ， 时利 用 现代 先 节 同 进控制 技术 ， 充分 发挥 计算 机 的友 好 图形界 面 、 单灵 简 便 的操 作等 优点 ， 利用 多 功 能 数 据采 集 卡 研 究 开发 了
Ｇ ／ ８ ０ ５提 出的 １ Ｂ Ｔ ２２． ８项 电气 性 能 指 标均 适 宜用 计
电压传感器 『 Ｉ 电流传感器 ｌ 温度传感器 ｌ
／ 、 ＼ ／ ／
＼
Ｉ Ｉ Ｉ ＰＬ一０ Ｃ Ｄ８ ８
『
／
Ｉ Ｉ ｌ Ｐ Ｌ８２Ｇ Ｃ 一１Ｐ
维普资讯
第
２ ６ 年 ０ ０ ８ 月
中原 工 学院学报 Ｎ Ｔ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｚ ＨＯＮＧＹＵＡ Ｎ Ｉ ＳＴＩ ＵＴ ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｅ ＯＦ Ｔ
Ｖｏ． ７ Ｎｏ １１ ．４ Ａ ｕ ．， ０ ｇ ２ ０６
器等 ． ２１ Ｐ Ｌ ． Ｃ 一８ ２ Ｇ 数据 采集 卡 １Ｐ 本测试 系统 选 用 的研 样 Ｐ Ｌ一８ ２ Ｇ 增 强 型 多 Ｃ １Ｐ
电源 采用 滤 波 器 滤 波 后 再 变压 、 流 、 波 ， 整 滤 以产
DSE8610用于微电网柴发控制方案
DSE8610用于微电网柴发控制方案微电网技术将可再生能源发电技术（光伏发电、风力发电、生物质能、潮汐能等）、能量管理系统（EMS）和输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网，它具有提高能源效率、提高供电的安全特性和可靠性、减少电网的电能损耗、减少对环境的影响、实现与用户间的互动和为用户提供增值服务等多个优点。
微电网系统包括四大系统：如图1所示。
图1微电网系统构成图柴油发电机组在微电网系统中扮演重要的角色，其主要功能有：应对微网负荷的增长；提供充足的热备用容量应对微网故障；提供电压、频率支撑应对微网分布式电源的随机性和波动性影响。
柴油发电机组使用DSE8610自动并机控制器，可满足微网控制系统对柴油发电机组的调用、功率调节、主从电源切换。
DSE8610在微网中应用方案：如图2所示。
图2典型的DSE8610微电网应用方案在图2的微电网系统中，系统离网运行时以储能电池为主要电源，光伏电源、风力电源以最大功率输出运行，发电机组作为储备电源。
当系统负荷增大时，能源管理系统通过RS485通讯调用柴油发电机组启动，同时发出并网指令给DSE8610，柴油发电机组以PQ模式与微网并联运行；当储能电池容量不足时，能源管理系统通过RS485通讯撤销给DSE8610的并网指令，柴油发电机组以V/F 模式（孤岛模式）作为主电源运行，系统中两台柴油发电机组会自动平衡负荷，同时储能电池切换为PQ模式运行一段时间后进入充电模式；当储能电池充电完成，且系统储备容量足够时，能源管理系统通过RS485通讯发出停机指令给DSE8610，柴油发电机组冷却停机。
微电网系统中柴油发电机组的启/停控制、并网模式/孤岛模式切换、PQ模式下目标功率值改变均可以通过RS485通讯实现，DSE8610灵活的设置及强大的通讯功能是实现微电网柴发控制的理想控制器。
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有数字信号处理能力， 又具有强大的事件管理能力和 嵌人式控制功能 ， 特别适 用于有大批 量数据 处理 的测
控场 合。本 控 制 器选 择 ｓ级 的 Ｔ ３０ ２１ ， 有 ＭＳ２Ｆ８２ 具
一
４ ～ ＋１ ℃ 的工 作 温 度 范 围， ０ ２ ５ 工作 频 率 高 达
１０ Ｈ ， １ ５Ｍ ｚ ｋ× ６位的 Ｆ ｓ 存储器 ， ８ ｌｈ ａ １ ６通道 ｌ ２位的 Ａ Ｃ， ６个引脚保证 系统有 充 分 的 ＩＯ端 口。更 重 Ｄ １ ７ ／ 要的是有丰富的串行接 口， 本控制器的模块化设计就 是靠各种 串口把各个模块 同主控 制板连 接 ， 实现 整个
要参数 （ 如发 电机发 出 的电压 和柴油机 的转速 ） 不能 进行 干预 ， 节 能 力 差 ， 至 说 几 乎 没有 调 节 功 能。 调 甚 若实现 远程控制时 ， 这些参数 都不能实 现远程调节 和 控制 。在功能 的实现 方式 、 电子 器 件 的选 择 、 功耗 低 和环保 节能 、 系统 的扩展 和抗 电子 干扰 方面 ， 很难 也 满足军 品要求 。本人从 事军用 电子产 品设计多年 ， 根 据军用 产品的工作环境 和实际要求 ， 现在 电子技术 把 蓬勃发 展 中涌现 出的一些 新 技术 和新观 念引 入到本 设计 中 ， 例如美 国苹果 风靡全球 的 ｉｈｎ ｐｏｅ中电容式触
总线连 接， 用户可 以根据实 际需 要选择 自己的模块种 类和数量 ， 并且 自行 定义 自己的 系统 。本控 制器 的硬 件 由主控板 、 电量采集模块 、 柴油机 参数采集模块 和显 示模块组 成。本 文以两 台柴 油发 电机为例 ， 如果 是一
路柴油发电机组， 一路市电的话， 以省去一个油机参 可
发。
品的集成 度和可靠性 ， 硬件采用新型 的电容式触摸按键和滑动条技术 以及下一代显 示技 术 （ 有 机发光显示技术 ） Ｌ Ｄ， Ｏ Ｅ 并进行模块化设计 ， 口丰 富 ， 接 使系统 扩展更加 灵活。在软件 开发方
面引入嵌 入式操作 系统 ￣ Ｌｎｘ Ｃ ｉｕ 。
关键词 ： 有机发光显示技术 ； 嵌入式操作系统 ； 模块化设 计 ； 有源功率 因数校整
中图分类号 ：Ｍ １ ．２ Ｔ ６ １２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号：０ ３４ ５ （０ ８ ０ －０４０ １０ －２０ ２０ ）４００ － ４
１ 引 言
随着电子工业高速发展 ， 引发 了一系列数字化、 信息化 、 能化 和 网络化 的浪 潮 ， 柴油 发 电机组 行 智 对 业产生重大影响， 各种各样功能齐全的柴油发电机组 控制器也 如雨后 春笋般地涌现 出来 ， 比较著名 的有英
系统 的可配置化和可定义性 ， 户按照 自己的需要 使用
自 行方便的组合和配置 自己的控制系统 ， 使用户系统 更加灵活 ， 性价比更高 ， 还能够实现差异化设计 ， 让用
户 的产 品更具 吸引力。 主控 制板 的 电源 的设计 过 程 中 ， 引入 了有 源 功
摸屏技术和下一代显示技术 （ 有机发光显示技术 ）
ＯＥ Ｌ Ｄ等新 技术 。在 观 念 方 面 ， 行模 块 化设 计 ， 实 屏
弃以往功能堆砌式设计 ， 并且各个模块通过总线连接 起来 ， 使用户可以 自 行定义 自己的系统 ， 使系统的性
价 比最 高 ， 不浪费用户 的每一分钱 。
率因数校整和节能环保概念。本控制板能够满足最 新的最苛刻的 Ｃ Ｃ和能源之星 ２ ０ Ｅ ． 标准的要求 ， 具
２０ ０８年
第 ４期
移
动
电
源
与
车
辆
５
任何 一路 柴油发 电机组 的相 电压 ， 流后 进行 有 源 整
的控 制芯 片 采 用 美 国 Ｐ 公 司 ＬｎＳ ｉｈ Ｉ 产 品 Ｉ ｉｋｗｔ ？一 ｃ Ｉ
功率因数校整 ， 采用安森美 的 Ｎ Ｐ ６３ Ｃ １５ 有源功率 因 数校 整芯 片 ， 使该 控 制 采用 交 流 供 电时 始 终工 作 在
４
Ｍｏ ａ ｌ Ｐ ｗｅ Ｓ ａｉｎ ＆ Ｖｅ ｉｌ ｖ ｂｅ ｏ ｒ ｔｔｏ ｈ ｃｅ
Ｎｏ ４ ２ ｏ ． ｏ ８
新 型 军 用 柴 油 发 电机 组 控 制 器 研 究 开 发
韩金 涛， 何思维
（ 郑州金 阳电气有限公 司 ， 河南 郑州 ４ ００ ） ５０ ６ 摘 要： 针对军用环境 下对柴油发 电机组控 制器的特殊要求 ， 选用新型 电子 元器件提高产 作 者 简 介 ： 金 涛 韩 （ ９６ ） 男 ， １７ 一 ， 河南 登 封 人 ， 理 工 程 助 师 ， 事 军 用 电站 从 自动监控方 面 的研
数采集模块 ， 其结构框图 ， 如图 １ 所示 ：
２１ 主控制板 ．
主控制板 以美 国德州仪 器仪表公司所生产 的
Ｔ ３０２ １ ＭＳ２Ｆ８２为核 心。Ｔ Ｓ２Ｆ８２是 当今 世 界 上 Ｍ ３０２ １ 最先进 ， 功能最强大 的 ３ ２位定 点 Ｄ Ｐ芯片 。它 既具 Ｓ
采集和显示 ， 并且检测这些参数是否在设定 的范围 内， 若不在 ， 行报警或切换 ， 发 电机 和柴油机 的主 进 对
国的 Ｄ Ｅ Ｓ Ａ、 麦 的 Ｄ Ｌ Ｅ ＰＥ 丹 Ｅ Ｆ和 德 国 的科 曼 。这 些 控制器都具有 电量采 集 、 机 的控 制 参数 的采 集 、 油 各 种故 障保护 、 晶屏 显示 、 液 双路 切换 等功 能。但是 这 些控制 器都是对 发 电机 和柴油 机各种 工作 参数进 行
有灵 活 的供 电方 式 。既 可 以采 用 交 流供 电 ， 可 以 也
２ 新 型军 用柴油发 电机组控 制器的硬件 组成
本控制器的硬件采 用模块 化设计 ， 模块之 间通过
收稿 日期 ：０ ８—１ ０ ２０ ０— ７
采用直流供电 ， 或者交直流同时供电， 只要任何一方 有电， 控制器可以 自 动切换 ， 在交流存在时优先选用 交 流 电源 。交 流 电压 输 入 范 围 ＡＣ５—２５ 。选 择 ８ ６Ｖ