本发明专利技术公开了一种能量回馈型柴油机试验装置，整流器的输入端通过同步发电机连接柴油机，整流器的输出端与直流升压变换器相连，直流升压变换器与并网逆变器相连，并网逆变器与并网变压器的输入端相连，并网变压器的输出端通过开关柜与电网相连，在进行柴油机试验时，柴油机带动同步发电机发出频率和幅值变化的交流电，经整流器整流变为直流电，再依次通过直流升压变换器、并网逆变器、并网变压器和开关柜将柴油机组输出的功率输送至电网。该装置占地小、电能质量高、维护成本低，将柴油机试验过程中的能量送回电网，避免了能源浪费和试验场所环境温度升高带来的环境控制等一系列问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于柴油机台架加载试验的试验装置，尤其是涉及一种广泛应用于的船舶电源系统、内燃机车供电系统、发电厂备用电源、家用汽车，以及矿山车辆驱动中等场合的柴油机进行加载试验时的能量回馈到电网的装置。
技术介绍
柴油机组在各行各业的应用非常广泛，可作为电源设备与发电机配合应用在船舶电源系统、内燃机车供电系统、发电厂备用电源等场合，也可作为动力设备配合直变速箱应用在家用汽车及矿山车辆驱动中。但是，对于柴油机组，在其应用在上述具体场合前，需要通过多种试验。以船舶推进用柴油机组为例，国家船舶行业标准CB/T 32M就规定了数十项台架试验。在其研制过程中以及出厂试验时均要按照其设计曲线在不同的转速下加载对应的功率进行试验，通过试验才能提供给终端用户使用。一般而言要配备大功率同步发电机及其他设备将柴油机输出的机械能转化为电能的形式试验加载。以某机车用柴油机出厂试验为例，如表1所示，其出厂试验要求在400r/min时加载297kW试验，在900r/min时加载 1493kW试验，如下表所示，对应不同的转速加载的试验功率不相同，另外，二极管整流器输出电压变换范围也很大，从300V 900V，这么大的电压变化范围是无法直接给并网逆变器使用的，因此采用直流升压变换器将这些电压变换到合适的值，如1000V，然后通过并网逆变器将电能馈回电网。权利要求1.一种能量回馈型柴油机试验装置，其特征在于，包括整流器(1)、直流升压变换器 (2)、并网逆变器(3)和并网变压器(4)，所述整流器(1)的输入端通过同步发电机(7)连接柴油机(6)，整流器(1)的输出端与并网变压器(4)相连，并网变压器(4)与直流升压变换器 (2)相连，直流升压变换器(2)与并网逆变器(3)相连，并网逆变器(3)与并网变压器(4)的输入端相连，并网变压器(4)的输出端通过开关柜(5)与电网相连，在进行柴油机(6)试验时，柴油机(6)带动同步发电机(7)发出频率和幅值变化的交流电，经整流器(1)整流变为直流电，再依次通过直流升压变换器(2)、并网逆变器(3)、并网变压器(4)和开关柜(5)将柴油机组输出的功率输送至电网。2.根据权利要求1所述的一种能量回馈型柴油机试验装置，其特征在于所述的整流器(1)采用二极管不可控整流器，将同步发电机(7)输出的大小和频率变化的交流电压变换成直流电压，同时向直流升压变换器(2)传输柴油机(6)输出的能量；直流升压变换器 (2 )为并网逆变器(3 )提供稳定的直流电源；并网逆变器(3 )将直流升压变换器(2 )传递来的柴油机(6)的输出功率从直流电压逆变为交流电，通过并网变压器(4)回馈至电网，同时并网变压器(4)在电网和试验装置，以及被试的柴油机(6)之间提供电气隔离。3.根据权利要求1或2所述的一种能量回馈型柴油机试验装置，其特征在于所述的并网逆变器(3)采用多重化结构，并网逆变器(3)包括两组或两组以上相互并联的变流器单元(31)。4.根据权利要求3所述的一种能量回馈型柴油机试验装置，其特征在于所述的并网变压器(4)采用多重输入绕组结构，并网变压器(4)包括两组或两组以上与并网逆变器(3) 的变流器单元(31)数量相同的输入绕组，所述并网逆变器(3)的变流器单元(31)的每个输出端与并网变压器(4)的一个对应的输入绕组相连。5.根据权利要求3所述的一种能量回馈型柴油机试验装置，其特征在于所述的并网逆变器(3)的变流器单元(31)采用四象限电压源型PWM变流器，所述的并网逆变器(3)的变流器单元(31)运行于单位功率因数有源逆变状态，所述的变流器单元(31)包括交流侧电感和开关器件。6.根据权利要求4或5所述的一种能量回馈型柴油机试验装置，其特征在于所述的直流升压变换器(2)采用一重或一重以上的升压电路单元(35)并联构成，所述的升压电路单元(35)采用Boost型DC/DC升压电路，用于将二极管不可控整流器(1)输出的幅值可变的直流电压变换为稳定的直流电压供并网逆变器(3)使用，所述的升压电路单元(35)包括升压电感、续流二极管、开关管和直流侧输出电容。7.根据权利要求1、2、4、5中任一权利要求所述的一种能量回馈型柴油机试验装置，其特征在于所述的能量回馈型柴油机试验装置包括直流升压变换器控制模块，所述的直流升压变换器控制模块包括电压外环控制模块和电流内环控制模块，所述的电压外环控制模块包括第一采样滤波单元(8)、第一 PI调节单元(9)和第一均分单元(10)，第一采样滤波单元(8)采集直流升压变换器(2)输出电压并输出至第一 PI调节单元(9)中，并与目标电压在第一 PI调节单元(9)中进行比较和PI调节后，输出总电流给定值，经过第一均分单元 (10)均分成η等份后输出至直流升压变换器(2)作为每重升压电路单元(35)的升压电感平均电流给定值或续流二极管平均电流给定值；所述的电流内环控制模块包括第二 PI调节单元(13)、限幅单元(14)、三角载波形成单元(15)、第二采样滤波单元(11)和平均值求取单元(12)，第二采样滤波单元(11)采集升压电感实时电流信号输出至平均值求取单元 (12)求取平均值后输出至第二 PI调节单元(13)，与升压电感平均电流给定值在第二 PI调节单元(13)中进行比较和PI调节后输出至限幅单元(14)得到每重升压电路单元(35)的开关管占空比值信号，三角载波形成单元(15)根据直流升压变换器(2)的重数产生与该重数相同的相互移相的多路三角载波，每路三角载波送至对应的电流内环控制模块，与上述开关管占空比值信号进行比较后，得到PWM触发信号，作为升压电路单元(35)开关管的驱动控制信号。8.根据权利要求7所述的一种能量回馈型柴油机试验装置，其特征在于所述的能量回馈型柴油机试验装置包括并网逆变器控制模块，所述的并网逆变器控制模块包括有功电流给定模块和电流内环控制模块，所述的有功电流给定模块包括第一加载过渡时间设定单元(16)、有功电流稳态给定值计算单元(17)、有功电流给定值计算单元(18)和第二均分单元(19)，试验所需加载功率信号输入至第一加载过渡时间设定单元(16)，再经过有功电流稳态给定值计算单元(17)得到有功电流稳态给定值信号，经过有功电流给定值计算单元 (18)和第二均分单元(19)得到下个控制周期内并网逆变器(3)每重变流器单元(31)的有功电流给定值信号；所述的电流内环控制模块包括第三PI调节单元(28)、第四PI调节单元(29)、坐标变换单元(27)、锁相环单元(26)、第三采样滤波单元(24)、第四采样滤波单元 (25)和载波移相正弦脉宽调制单元(30)，第三采样滤波单元(24)采集并网变压器(4)的输入绕组的交流电流信号，并输出至坐标变换模块(27)，第四采样滤波单元(25)采集并网逆变器(3)的变流器单元(31)的交流电压信号，经过锁相环单元(26)计算电压相位角后输出至坐标变换单元(27)，得到电流有功分量和电流无功分量，分别与有功电流给定值和无功电流给定值进行比较，差值分别经过第三PI调节单元(28)和第四PI调节单元(29)进行比较、调节及运算后得到调制波指令值信号，调制波指令信号经载波移相正弦脉宽调制单元 (30)后得到变流器单元(31)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张铁军，敬华兵，罗仁俊，曹洋，马雅青，吴强，陈刚，陈雪，陈广赞，张少云，刘斐，范伟，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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