变频柴发机组能源装置的好处

混合能源机构中的柴发机组，详细作为备用电源，用于在可再生能源利用要素受限时才起动发电，可选用传统定速柴发机组，也可采用变频柴发机组。传统的普通柴油发电机组因其自身的局限性，如通信行业的应用正被采取变频柴发机组的新型混合能源供电产品所替代。

1、电信基站多地处于偏远、交通不便利，市电市电覆盖不到的地方，只能选用独立电源供电装置来**基站用电装备的不间断供电需求。传统供电方法为普通柴发机组长期运转和备用铅酸蓄电池组来提供基站设备的用电，这就要点柴发机组具备运行的高可靠性和长寿命及大容量的电池机构。由于柴油发电机的长期持续运行必然导致发电机组的老化，损坏率上升，大修周期变短，从而大幅度减少了发电机组的使用年限及供电的可靠性，增加了用户的运行维保成本。同时，因为普通铅酸电瓶组的老化，替换不及时，致使基站供电的不可靠性。给用户带来了巨大的经济损失。

2、电信移动基站负荷装备的特点决定了普通柴油发电机组将处于长久低载运行工况。电信移动基站的详细用电装备均为48V直流用电装备，而交流用电装置仅为空调，且为交流单相负荷，在启动的瞬态具有较大的冲击电流，属于单相冲击性负载。这就要求普通柴油发电机组具备更大的功率以满足空调设备的启动需求，当空调正常运转后，发电机组所带负载急剧下降，使得发电机组处于长期低载运转现状，同时造成发电机组三相负荷的极度不均衡。从而减少了柴油发电机组的使用寿命，缩短了柴油发电机的大修周期。

3、石油能源价格的上涨提高了用户的使用成本。而柴发机组又处于长久低负载持续运行状态，燃油消耗率高。此外机油的价格也不断攀升，也增加了用户的使用成本。而发电机组处于长行工况，维保周期短（基础上每250h进行一次正常的维护），这也直接增加了用户的操作成本。

变频直流发电机组，采取现代变频技术，永磁发电机技术和智能控制技术，从根本上改变传统柴油发电机组运转模式，在发电效率得到很大提高的同时，高效地减小油耗，减小污染物的排放。

新型混合能源供电机构由变频直流发电机组，风能或太阳能，混合能源控制器，锂电池和DC-DC切换器等构成，如图1所示。永磁发电和新型能源通过混合能源操作系统管理控制，DC-DC切换器控制完成发电机构和锂电池的充放电。由于变频直流发电机组输出直流，所以混合能源控制器设计简易、成本低，而且可以同时设置几个模式；柴油发发电机组、太阳能与电瓶；柴油发电机组、风能与蓄电池等。

变频柴发机组包括发电机、多极永磁发电机、电源转换系统和控制器。能根据负荷容量的变化自动调节发电机的转速，从而调节发电机的输出频率和功率，使发电机组始终工作在较节能的状态。变频发电机将机械动力切换为可变频率和可变电压的电源，经过电源转换机构（开关电源整流环节）输出稳定的恒压直流电，即使在非线性负载和不平衡负荷的情况下，也能输出持续、稳定、不间断的电源。配用速度可调发电机后输出功率可调，作业转速为1200～3000转/分，与负荷可实现较佳匹配，功率输出与转速相关，预防发电机因作业在低负荷区而造成的积炭等损害，同时没有励磁绕组、轴承等可靠性也大幅提高。采取变频直流柴油发电机组具有以下优势：

通过闭环控制，使满负荷时柴油发电机处于额定较高速度；负载减少时，柴油发电机自动减轻转速，确保柴油发电机的转速始终与负载的大小维持同步从而达到减小燃油耗的目的。理论上，柴油发电机的速度区间越大，节油越明显。其节油量的模型为

采取高速柴油发电机，使油耗比中速柴油发电机明显的减小，同时柴油发电机的容量大幅度提升，相应的也减少发电机组的成本和毛重。

变频直流发电机组能跟踪负载将输出功率自动调整为较佳状态。传统的50／60Hz，据测试30kW柴油发电机组的能源利用效率只有78％到82％，而变频直流发电机组能达到93％以上。因此在同样的工况下，新型的变频柴发机组可以节省15％左右的燃料。传统的柴发机组在通信基站应用时，长期处于低负荷状态，其平均负荷可以低至30％，相对能耗较大，效率过低发电机十大名牌。变频直流发电机组能有效地清除这种矛盾，其发电机容量跟踪负荷的变化而变化，从而使得其总是作业在较佳的燃油状态下，具有很高的经济效率、可靠性和稳定性。普通基站的主装置容量在0.5～2kW，为了满足基站在给电池充电的同时可以启动电网流负载，通常配备10～30kW的柴发机组，而永磁发电机的带载能力强于传统的发电机，用10kW以下的小型变速永磁发电机组就可以满足多数基站的供电要点。

变频直流发电机组由发电机，永磁同步发电机和控制系统构成。变频发电机将机械动力切换为频率和电压可变的电源，经过PWM升压整流环节输出稳定的恒压直流电，即使在非线性负载和不平衡负荷的状况下，也能输出连续、稳定、不间断的电源。永磁同步发电机采取无轴承组成，大概的机械构造使发电机具有长寿命、有效率和高可靠性。操作界面灵活适配RS485、RS232和USB通信口，实现远程监控，或与PC通信，完全实现遥信、遥测和遥控作用，可读、写发电机组的运转数据，保证发电机组的稳定运行。发电机组的体积小、毛重轻，满足通信运营商抢修和保养时便于搬运的要点。系统整体办法如图2所示。

发电机可根据负荷大小自动调节速度，速度不超过3000转/分，调速区间不小于1200转/分，发电机输出功率和速度呈线性关系。

发电机功率选用需充分考虑发电机效率及直流电源整流效率。推荐Perkins400系列工业机或3000转/分高转速机。在发电机正常运行速度范围内，需考虑发电机速度与整机构造的共振问题，防止或减少震动强度。

在正常运行情形下，发电机运行维护间隔不小于200h，即发电机用机油、各类过滤器更换间隔不小于200h。

发电机选择多极稀土永磁发电机。转子选择无刷、无轴承、自然通气、与发电机一体化布置的结构（直接固定在主轴的一端）。定子采取多极、多电压绕组结构。发电机的转子随发电机曲轴转动后，在定子侧输出单相或三相中频交流电，输出交流电压范围为90～290V，频率范围一般为200～1000Hz。永磁发电机应预防电磁啸叫声，保证在发电机组运行转速范围内，无尖锐啸叫声。其特征见第3章永磁发电机。

监控系统选用DC12V直流供电，供电范围为DC9～36V。发电机组在待机状态时，应处于自动状态，等待远程控制中心干接点启动信号。发电机组处于自动状态，接收到起动命令后，发电机组经延时后，自动启动。

发电机组自动起动后，会维持在设定好的开机速度和100％实载下运行1min，控制系统实时检查中频输出电压、电流、功率等信息，获取发电机输出负载信息。控制装置将输出负载的变换切换为可变的电压信号，输出至电子调速板，对发电机组速度进行调节。

为确保发电机组工作在较佳速度下，每档转速对应可带的负荷需匹配，需要充分考虑永磁电机的效率。不允许发生转速值对应容量低于实际负载的情况。电子调速系统的输入信号应相匹配，控制系统对发电机的调速区间范围：1200～3000转/分，发电机可以选用限油门位置的步骤，限制发电机较大速度。调速的实现程序：设置10组功率/转速的对应值，用户自定义控制调速曲线，可以将整个曲率区间分成10组区间，每一个区间其容量和速度有线性的对应关系，操作界面可以根据这种线性的对应关系调节电子调整器的输出电压，从而实现对转速的线性调整柴油发电机生产厂家，当发电机组达到较大速度时，控制界面不再调高发电机组速度。根据这种自定义的对应关系，监控系统较终实现对发电机的无级调速。调速设置时应尽量避免发电机组共振点，以防发电机组振幅过度和电机发出尖锐的啸叫声。

开关整流器具体由输入滤波电路、整流电路、PFC有源功率因数校正电路、PWM高频开关DC-DC变换电路、软启动电路、检测控制和状态检测、智能通信接口、输出整流滤波电路等部分组成。如图3所示。

交流输入电压经过输入滤波电路，滤除大电中的高次谐波，同时也预防开关电源发生的高次谐波进入市电。经过滤波后的交流电压经工频整流电路转换为直流电压，整流后的直流电压经过容量因数调校电路后，使输入交流电流与输入交流电压同相，从而使功率因数接近于1减少了谐波电流对大电的污染和无功损耗，该电压在由DC-DC直流变换器切换为所需要的直流电压，经输出滤波电路滤波后输出稳定的直流电压。

控制电路从主电路输出进行取样，并与设定的基准电压进行比较，再经由误差放大器放大，然后，用放大的误差信号去控制PWM控制系统输出脉冲的宽度，来稳定和调整输出电压。

智能开关电源整流器具有交流输入过电压、交流输入欠电压、直流输出过电压、直流输出限流与短路保护和散热器过温关机等保护功用。

机构主菜单液晶屏显示当前日历时间、系统状态。液晶屏的周围配有红、绿指示灯。绿灯亮，表示机构作业正常；红灯亮，表示系统（告警）损坏。在面板上同时配置有操作键。操作键在不一样的菜单中的用途不一样。

d．均流误差：当整流器的输出电流在50％～100％的额定电流范围内时，其均分负荷电流不平衡度≤±5％额定电流值。

在正常大气压要素下，相对湿度为90％，试验电压为直流500V时，整流器主回路的交流部分和直流部分对地，以及交流部分对直流部分的绝缘电阻均不低于5MΩ。

交流电路对地、交流电路对直流电路能承受50Hz、1500V的交流电压1min，无击穿、无飞弧现状，漏电流≤30mA。

直流电路对地能承受50Hz、750V的直流电压1min，无击穿、无飞弧现状，漏电流≤30mA。

交流电路对直流电路能承受50Hz、3000V的交流电压1min，无击穿、无飞弧现象，漏电流≤30mA。

当整流器直流输出电流大于额定输出电流的110％时实施短路保护，减轻输出电压，限流输出；故障排除，自动恢复正常工作。