柴油機測功過程中的能量回饋技術方案

　　2.4.1 CTA逆變控制原理

　　CTA

　　逆變控制電路要解決兩個問題：一是逆變出的電壓波形必須和電網電壓同頻率且同步，可通過直接從電網電壓側同步取參考信號來實現;二是輸出的電壓波形毛刺包括線要比較窄，否則，后級TA技術電路的功率管功耗將大大增加。這可通過適當提高控制電路和IGBT管的開關頻率來實現?？刂齐娐吩砜驁D如圖4所示。

　　首先從電網側同步取出可供逆變器工作的參考信號和同步信號，由此參考信號產生的三相六波頭信號和由逆變器輸出的帶毛刺三相六波頭信號進行比較，從而產生控制

　　IGBT導通的控制信號。再經由六脈沖門信號控制的門電路，送到六個IGBT柵極，從而控制六個IGBT的通斷，最后使逆變器輸出和電網同頻率、同相位(同步)的帶毛刺正弦波。通過由電網參考信號控制的TA技術電路濾去毛刺(諧波)，即得到和電網同頻率、同相位的純正弦電壓。再經電壓調節(jié)電路調整后，通過轉換開關回饋給電網。

　　2.4.2 測功控制

　　對于小型柴油機，以額定轉速為2200r/min為例，測試工藝要求在800～1000r/min時空載磨合約30分鐘，此階段逆變器不工作，發(fā)電機不發(fā)電;然后在1000～1100r/min時，加額定負載的50～60%，運行30～40分鐘，此階段發(fā)電機開始發(fā)電，逆變器工作并向電網回饋電能;在測試后期，柴油機在額定轉速下滿負載運行的一小時，系統(tǒng)在此狀態(tài)下測定柴油機的各項參數，主要包括功率、扭矩、耗油量、機油溫度、進行氣溫度、汽缸壓力等;最后是測定在超過額定負載30%負荷下的轉速、耗油量、機油溫度、汽缸壓力等參數的變化情況。

　　小型柴油機要測試的參數較少，測功工藝也相對簡單。而中型及以上柴油機需要測試的參數較多，要求也較高。為提高測功系統(tǒng)的可靠性和測試參數的準確性，提高控制效率，整個測功系統(tǒng)采用微型計算機控制。柴油機轉速由計算機控制的油門供油量閉環(huán)控制，通過操作面板上的觸摸開關給定其升降;負荷的大小由逆變器回饋入電網電流的大小決定，計算機通過采集回饋電流信號及對負荷給定信號的比較計算機，來調節(jié)(微調)電壓調節(jié)電路的電壓比，從而調節(jié)回饋入電網的電流大小，以實現負荷的增減。負荷的增減給定，也由操作面板上的負荷增減觸摸開關實現。柴油機的各項參數，包括轉速、功率、扭矩、耗油量、機油溫度、進出氣溫度、汽缸壓力等均由各數字測量儀表或測量傳感器通過計算機運算和處理后，進行存儲、顯示和打印，并配以適當的報警和查詢功能，以實現測功系統(tǒng)的完整性和通用性。

　　3 參數設計

　　以額定功率為18.5kW的S195和S1100柴油機為例，選定測功系統(tǒng)的功率等級為20kW，額定轉速為2200r/min。

　　發(fā)電機選用額定轉速為1500r/min、額定輸出功率為20kW的三相交流發(fā)電機或單相交流發(fā)電機。所配減速箱為具有1800/1500、2200/1500和2900/1500三個速比和扭矩為80牛頓米的減速箱。

　　CTA逆變器主電路功率元件參數為：整流二極管耐壓1000V(單相發(fā)電機選用800V)，額定電流為40A(單相發(fā)電機選100A);IGBT管耐壓1000V，額定電流為40A;濾波電容為兩個耐壓1000V和容量為2200

　　μF

　　的電解電容。CTA逆變器的三相輸出端，各有一個由兩個電容和一個電感組成的濾波環(huán)節(jié)，其作用是將輸出的脈沖波形變?yōu)閹в忻痰恼也ㄐ?。此電容和電感參數不可過大，也不可過小。通過實驗，此電感和電容分別選為8～10mH、20

　　μF 較為合適。

　　目前，我國各柴油機生產廠均未進行柴油機測試中能量回饋的研究和開發(fā)，但這方面的研究和開發(fā)對節(jié)約能源和降低生產成本極有價值，同時在礦山、起重業(yè)方面也有很大的應用前景。據初步統(tǒng)計，僅在動力機生產測試中，若進行能量回饋開發(fā)，我國每年即可回收再生電能近億度。通過前期的研究和實驗結果來看，本方案的可行性和可靠性的較好，但尚需進行計算機控制和配合測試工藝的進一步完善和開發(fā)。