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柴油机变速供电节油系统

阅读：1022发布：2020-08-15

专利汇可以提供柴油机变速供电节油系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种柴油机变速供电节油系统。包括能量缓冲单元、双向DC/DC变换器、柴油机、发电机、AC/DC能量转换器、电池组、用电负荷检测单元、PLC控制单元；所述柴油机与发电机连接，所述发电机与AC/DC能量转换器连接，所述AC/DC能量转换器通过母线与电池组、负载设备连接，所述AC/DC能量转换器与电池组之间连接有双向DC/DC变换器，所述能量缓冲单元与双向DC/DC变换器连接，所述用电负荷检测单元与PLC控制单元连接，所述PLC控制单元分别与柴油机、AC/DC能量转换器、能量缓冲单元、双向DC/DC变换器连接。本发明在满足负荷正常高效工作的同时，使柴油机工作在高效率低消耗工作状态。这样可以大大的降低燃油消耗，减少废气排放，应用于间歇性负载、变化大的负载时，节油率可达45-65％。，下面是柴油机变速供电节油系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种柴油机变速供电节油系统，其特征在于：包括能量缓冲单元、双向DC/DC变换器、柴油机、发电机、AC/DC能量转换器、电池组、用电负荷检测单元、PLC控制单元；所述柴油机与发电机连接，所述发电机与AC/DC能量转换器连接，所述AC/DC能量转换器通过母线与电池组、负载设备连接，所述AC/DC能量转换器与电池组之间连接有双向DC/DC变换器，所述能量缓冲单元与双向DC/DC变换器连接，所述用电负荷检测单元与PLC控制单元连接，所述PLC控制单元分别与柴油机、AC/DC能量转换器、能量缓冲单元、双向DC/DC变换器连接；所述PLC控制单元根据用电负荷检测单元检测的数据，控制柴油机转速，使发电机发出满足负载需求功率的电能，通过AC/DC能量转换器转换成用电设备可使用的电能；所述AC/DC能量转换器同步转换发电机发出的电能，并根据负载需求，控制电池组充放电。
2.根据权利要求1所述的柴油机变速供电节油系统，其特征在于：所述柴油机选用带有全程式调速器的柴油机，柴油机的转速可以从怠速到全速之间连续调整。
3.根据权利要求1所述的柴油机变速供电节油系统，其特征在于：所述PLC控制单元通过CAN通讯线路与柴油机、能量缓冲单元、双向DC/DC变换器连接。
4.根据权利要求1所述的柴油机变速供电节油系统，其特征在于：所述PLC控制单元通过DP通讯线路与AC/DC能量转换器连接。
5.一种柴油机变速供电节油系统的工作方法，其步骤为：
(1)系统启动，PLC控制单元控制双向DC/DC变换器将能量缓冲单元的电压提升至合适值；
(2)PLC控制单元启动柴油机，发电机工作，发电机的三相交流电通过AC/DC能量转换器变换成直流电输送至母线，为负载设备供电；
(3)用电负荷检测单元检测外部负载功率大小，并将检测数据发送至PLC控制单元，PLC控制单元根据检测数据控制柴油机的转速，AC/DC能量转换器根据发电机产生的电能对电池组进行相应的转移或补充。
6.根据权利要求5所述的柴油机变速供电节油系统的工作方法，其特征在于：步骤(3)中，当外部负载功率小且电池电量低时，AC/DC能量转换器将发电机发出来的多余电量转移至电池组中进行充电；当外部负载功率较大时，柴油机在全速运行仍然功率不足，AC/DC能量转换器控制电池组补充不足能量，向外供电。
7.根据权利要求6所述的柴油机变速供电节油系统的工作方法，其特征在于：步骤(3)中，当外部负载产生其他形式的能量，AC/DC能量转换器将这部分能量转化为电能输送至电池组。

说明书全文

柴油机变速供电节油系统

技术领域：

[0001] 本发明属于码头起重机柴油机控制技术领域，特别涉及一种柴油机变速供电节油系统。背景技术：

[0002] 传统的柴油发电机组在发电时转速在1500r/min，当柴油发电机组工作在高速区，在大负荷运行时，柴油发电机组的工作效率位于经济工作区域；当柴油发电机组在小负荷运行时，工作效率极不经济，此时柴油发电机组功率越大，其能耗越高，这是由于大功率柴油机在小负荷工作时，其机械效率和热效率都急剧下降造成的。

[0003] 在发电功率不变的情况下，只要控制柴油发电机组工作在小转速大转矩的工作状态，柴油机在小负荷运行时，其工作效率就位于经济工作区域。但是这种工作状态对于目前传统的柴油发电机组来说是致命的，不允许的。因为柴油机在低速工作时，同步发电机产生的电动势即电压太低，频率也太低，用电设备根本无法使用。

[0004] 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。发明内容：

[0005] 本发明的目的在于提供一种柴油机变速供电节油系统，从而克服上述现有技术中的缺陷。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种柴油机变速供电节油系统，包括：能量缓冲单元、双向DC/DC变换器、柴油机、发电机、AC/DC能量转换器、电池组、用电负荷检测单元、PLC控制单元；所述柴油机与发电机连接，所述发电机与AC/DC能量转换器连接，所述AC/DC能量转换器通过母线与电池组、负载设备连接，所述AC/DC能量转换器与电池组之间连接有双向DC/DC变换器，所述能量缓冲单元与双向DC/DC变换器连接，所述用电负荷检测单元与PLC控制单元连接，所述PLC控制单元分别与柴油机、AC/DC能量转换器、能量缓冲单元、双向DC/DC变换器连接；所述PLC控制单元根据用电负荷检测单元检测的数据，控制柴油机转速，使发电机发出满足负载需求功率的电能，通过AC/DC能量转换器转换成用电设备可使用的电能；所述AC/DC能量转换器同步转换发电机发出的电能，并根据负载需求，控制电池组充放电。

[0007] 优选地，技术方案中，柴油机选用带有全程式调速器的柴油机，柴油机的转速可以从怠速到全速之间连续调整。

[0008] 优选地，技术方案中，PLC控制单元通过CAN通讯线路与柴油机、能量缓冲单元、双向DC/DC变换器连接。

[0009] 优选地，技术方案中，PLC控制单元通过DP通讯线路与AC/DC能量转换器连接。

[0010] 一种柴油机变速供电节油系统的工作方法，其步骤为：

[0011] (1)系统启动，PLC控制单元控制双向DC/DC变换器将能量缓冲单元的电压提升至合适值；

[0012] (2)PLC控制单元启动柴油机，发电机工作，发电机的三相交流电通过AC/DC能量转换器变换成直流电输送至母线，为负载设备供电；

[0013] (3)用电负荷检测单元检测外部负载功率大小，并将检测数据发送至PLC控制单元，PLC控制单元根据检测数据控制柴油机的转速，AC/DC能量转换器根据发电机产生的电能对电池组进行相应的转移或补充。

[0014] 优选地，技术方案中，步骤(3)中，当外部负载功率小且电池电量低时，AC/DC能量转换器将发电机发出来的多余电量转移至电池组中进行充电；当外部负载功率较大时，柴油机在全速运行仍然功率不足，AC/DC能量转换器控制电池组补充不足能量，向外供电。

[0015] 优选地，技术方案中，步骤(3)中，当外部负载产生其他形式的能量，AC/DC能量转换器将这部分能量转化为电能输送至电池组。

[0016] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0017] 通过柴油机变速供电节油系统对用电负荷的检测，得知用电负载所需电源的功率，控制柴油机的转速，AC/DC能量转换器同步发电机产生的电能，对电池组进行相应的转移或补充，满足用电设备可使用的额定电压、额定频率要求的电源。在满足负荷正常高效工作的同时，使柴油机工作在高效率低消耗工作状态。这样可以大大的降低燃油消耗，减少废气排放，应用于间歇性负载、变化大的负载时，节油率可达45-65％。附图说明：

[0018] 图1为本发明柴油机变速供电节油系统结构原理示意图；

[0019] 附图标记为：1-能量缓冲单元、2-双向DC/DC变换器、3-柴油机、4-发电机、5-AC/DC能量转换器、6-电池组、7-用电负荷检测单元、8-PLC控制单元。具体实施方式：

[0020] 下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

[0021] 除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

[0022] 实施例1

[0023] 如图1所示，一种柴油机变速供电节油系统，包括：能量缓冲单元1、双向DC/DC变换器2、柴油机3、发电机4、AC/DC能量转换器5、电池组6、用电负荷检测单元7、PLC控制单元8；所述柴油机3选用带有全程式调速器的柴油机3，柴油机3的转速可以从怠速到全速之间连续调整，所述柴油机3与发电机4连接，所述发电机4与AC/DC能量转换器5连接，所述AC/DC能量转换器5通过母线与电池组6、负载设备连接，所述AC/DC能量转换器5与电池组6之间连接有双向DC/DC变换器2，所述能量缓冲单元1与双向DC/DC变换器2连接，所述用电负荷检测单元7与PLC控制单元8连接，所述PLC控制单元8通过CAN通讯线路分别与柴油机3、AC/DC能量转换器5、能量缓冲单元1、双向DC/DC变换器2连接，所述PLC控制单元8通过DP通讯线路与AC/DC能量转换器5连接；所述PLC控制单元8根据用电负荷检测单元7检测的数据，控制柴油机3转速，使发电机4发出满足负载需求功率的电能，通过AC/DC能量转换器5转换成用电设备可使用的电能；所述AC/DC能量转换器5同步转换发电机4发出的电能，并根据负载需求，控制电池组6充放电。

[0024] 一种柴油机变速供电节油系统的工作方法，其步骤为：

[0025] (1)系统启动，连接能量缓冲单元1的接触器吸合，PLC控制单元8控制双向DC/DC变换器2将能量缓冲单元1的电压提升至650V；

[0026] (2)再吸合启动继电器，PLC控制单元8通过启动马达启动柴油机3，带动发电机4工作，发电机4的三相交流电通过AC/DC能量转换器5变换成直流电输送至母线，为负载设备供电；

[0027] (3)用电负荷检测单元7检测外部负载功率大小，并将检测数据发送至PLC控制单元8，PLC控制单元8根据检测数据控制柴油机3的转速，AC/DC能量转换器5根据发电机4产生的电能对电池组6进行相应的转移或补充。当外部负载功率小且电池电量低时，AC/DC能量转换器5将发电机4发出来的多余电量转移至电池组6中进行充电；当外部负载功率较大时，如主钩起升阶段，柴油机3在全速运行仍然功率不足，AC/DC能量转换器5控制电池组6补充不足能量，向外供电。当吊具下放时，AC/DC能量转换器5将产生的重力势能转化为电能输送至电池组6，柴油机此时不发电。

[0028] 在满足负荷正常高效工作的同时，使柴油机3工作在高效率低消耗工作状态。这样可以大大的降低燃油消耗，减少废气排放，应用于间歇性负载、变化大的负载时，节油率可达45-65％。

[0029] 前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

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