阅读说明：本技术 一种可变频调压的输出发电装置 (Variable frequency voltage-regulating output power generation device ) 是由 刘慧� 喻小涛 毛一平 于 2020-07-27 设计创作，主要内容包括：本申请提供的一种可变频调压的输出发电装置,涉及供配电技术领域。包括：变频器、电动机、发电机以及控制设备；电动机分别与变频器、发电机连接；控制设备分别与变频器、发电机、电动机连接；变频器,用于连接输入电源,并接收控制设备的变频指令,根据变频指令调整输出电压；电动机,用于根据输出电压运动,向发电机供电。通过控制设备接收控制指令,并使变频器分别与控制设备以及电动机连接使变频器对电动机的输出频率进行调节,由电动机为发电机供电,并通过控制设备对发电机的输出电压进行调节,实现了发电机不同频率的宽范围电压输出,提高了对发电机输出电压的控制精度。(The application provides a variable frequency voltage-regulating output power generation device, and relates to the technical field of power supply and distribution. The method comprises the following steps: the system comprises a frequency converter, a motor, a generator and control equipment; the motor is respectively connected with the frequency converter and the generator; the control equipment is respectively connected with the frequency converter, the generator and the motor; the frequency converter is used for connecting an input power supply, receiving a frequency conversion instruction of the control equipment and adjusting output voltage according to the frequency conversion instruction; and the motor is used for supplying power to the generator according to the movement of the output voltage. The control device receives the control instruction, the frequency converter is connected with the control device and the motor respectively to adjust the output frequency of the motor, the motor supplies power to the generator, the control device adjusts the output voltage of the generator, wide-range voltage output of different frequencies of the generator is achieved, and control precision of the output voltage of the generator is improved.)

一种可变频调压的输出发电装置

技术领域

本申请涉及供配电技术领域，具体而言，涉及一种可变频调压的输出发电装置。

背景技术

发电机也称备用电源或者应急电源，主要应用于某些用电单位虽然已有比较稳妥可靠的网电供应，但为了防止意外情况，如出现电路故障或发生临时停电之类，需配置自备电源作应急发电使用。由于发电机的便捷性，现有的发电机已经被广泛地应用于电力、通讯、工矿等国民经济的众多领域。

为了提高电能的经济性和利用率，也为了某些特殊场合的电力供应，采用电动机与发电机结合的发电机组应运而生，此类发电机组主要为水泵行业测试、高校科研单位泵电动机研究等提供试验电源。

目前的电动机与发电机组合的发电机组，其电动机的电压调节一般采用模拟量信号，而模拟量信号经过发送电路的输出阻抗、电缆阻值、电磁干扰等的影响，导致到达发电机的电压调节信号与电动机的控制器输出端的信号不一致，从而导致发电机的输出电压与预期电压误差较大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供了一种可变频调压的输出发电装置。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

本申请提供一种可变频调压的输出发电装置，所述装置包括：变频器、电动机、发电机以及控制设备；

所述电动机分别与所述变频器、所述发电机连接；所述控制设备分别与所述变频器、所述发电机、所述电动机连接；

所述变频器，用于连接输入电源，并接收所述控制设备的变频指令，根据所述变频指令调整输出电压；

所述电动机，用于根据所述输出电压运动，向所述发电机供电。

可选地，所述控制设备，用于采样所述发电机的输出电压，并根据所述输出电压向所述发电机发送电压控制指令；

所述发电机，用于接收所述控制设备发送的所述电压控制指令，根据所述电压控制指令调整输出电压，并向所连接的负载输出调整后的电压。

可选地，所述控制设备，具体用于在采样的输出电压不满足预设阈值时，向所述发电机发送电压控制指令。

可选地，所述控制设备，用于采样所述电动机的转速，并向所述电动机发送转速调整指令；

所述电动机，用于接收所述转速调整指令，根据所述转速调整指令调整转速。

可选地，所述装置还包括：仪表箱；所述仪表箱分别与所述控制设备、所述发电机、所述电动机连接；

所述仪表箱，用于接收所述电动机的转速信号、所述发电机的电压信号以及电流信号，并显示所述转速信号、所述电压信号以及所述电流信号。

可选地，所述装置还包括：星三角切换柜；

所述星三角切换柜包括：第一开关、第二开关以及第三开关，所述第一开关、所述第二开关的输出端用于连接负载；所述第一开关、所述第二开关的输入端用于连接所述发电机；所述第三开关与所述发电机以及所述第二开关的输入端连接；当所述第一开关闭合、所述第二开关断开、所述第三开关闭合时，输出为星型接线；当所述第一开关闭合、所述第二开关闭合、所述第三开关断开时，输出为三角型接线。

可选地，所述控制设备用于获取所述仪表箱接收的所述电动机的转速信号、所述发电机的电压信号以及电流信号；当所述电流信号超过预设电流阈值时，控制所述星三角切换柜中的所述第一开关断开。

可选地，控制设备，还用于在所述第二开关断开时，控制所述第三开关闭合；在第二开关闭合时，控制所述第三开关断开。

可选地，所述输入电源为高压市电、所述电动机为高压电动机、所述发电机为高压发电机。

可选地，所述发电机为数字发电机。

本申请提供的一种可变频调压的输出发电装置，包括：变频器、电动机、发电机以及控制设备；电动机分别与变频器、发电机连接；控制设备分别与变频器、发电机、电动机连接；变频器，用于连接输入电源，并接收控制设备的变频指令，根据变频指令调整输出电压；电动机，用于根据输出电压运动，向发电机供电。通过控制设备接收控制指令，并使变频器分别与控制设备以及电动机连接使变频器对电动机的输出频率进行调节，由电动机为发电机供电，并通过控制设备对发电机的输出电压进行调节，实现了发电机不同频率的宽范围电压输出，提高了发电机输出电压的控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例提供的可变频调压的输出发电装置的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的可变频调压的输出发电装置的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的可变频调压的输出发电装置的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的星三角切换示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

目前的电动机与发电机组合的发电机组，其电动机的电压调节一般采用模拟量信号，而模拟量信号经过发送电路的输出阻抗、电缆阻值、电磁干扰等的影响，导致到达发电机的电压调节信号与电动机的控制器输出端的信号不一致，从而导致发电机的输出电压与预期电压误差较大。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种可变频调压的输出发电装置，图1为本申请一实施例提供的一种可变频调压的输出发电装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括：变频器1、电动机2、发电机3以及控制设备6；电动机2分别与变频器1、发电机3连接；控制设备6分别与变频器1、发电机3、电动机2连接；变频器1，用于连接输入电源，并接收控制设备6的变频指令，根据变频指令调整输出电压；电动机2，用于根据输出电压运动，向发电机3供电。

其中，变频器1，用于改变交流电机供电的频率和幅值，因而改变交流电机运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速。在本申请实施例中，变频器1一端连接输入电源、另一端和电动机2以及控制设备6连接。具体地，本申请实施例中的输入电源为三相交流电，对应图1中的U、V、W。对于输入电源具体电压大小的设定，本申请实施例不做限定。

示例性地，在本申请实施例中，控制设备6通过变频器1实现对电动机2电压的控制(变频指令)过程如下：以需要输出的电压频率为480V、60HZ为例进行说明，控制设备6发送控制信号(480V、60HZ)到变频器1，变频器1将输入的电压，可以是220V、50HZ，首先维持输入电压220不变，将电压频率调整为60HZ；然后由电动机2将调整后的电压(220V、60HZ)输入到发电机3，最后由控制设备6控制对发电机3的输出电压进行调节，即将输入电压由220V调整为480V，最终达到需要的目标电压(480V、60HZ)。

可以理解的是，本申请实施例中，通过对发电机3输出电压(输出电压范围、输出电压频率)的调节，能够使得发电机3为某些负载或者设备供电时，能够不受负载或者设备电压大小以及电压频率的限制，扩大了发电机3的供电范围。

需要说明的是，控制设备6可以通过远程接线方式，实现对电动机2以及发电机3的远程信号控制。因此，本申请实施例中控制设备6也称远程控制系统。

本申请实施例提供的可变频调压的输出发电装置，包括：变频器、电动机、发电机以及控制设备；电动机分别与变频器、发电机连接；控制设备分别与变频器、发电机、电动机连接；变频器，用于连接输入电源，并接收控制设备的变频指令，根据变频指令调整输出电压；电动机，用于根据输出电压运动，向发电机供电。通过控制设备接收控制指令，并使变频器分别与控制设备以及电动机连接使变频器对电动机的输出频率进行调节，由电动机为发电机供电，并通过控制设备对发电机的输出电压进行调节，实现了发电机不同频率的宽范围电压输出，提高了发电机输出电压的控制精度。

可选地，控制设备6，用于采样发电机3的输出电压，并根据输出电压向发电机3发送电压控制指令；

发电机3，用于接收控制设备6发送的电压控制指令，根据电压控制指令调整输出电压，并向所连接的负载输出调整后的电压。

需要说明的是，在本申请实施例中，发电机3内部存在一个用于对发电机3施加控制指令(主要为调压指令)的电压调节器(Automatic Voltage Regulator，简称AVR)。AVR一般用在励磁发电机中，主要用于调节发电机输出电压和控制内部励磁电压，其本质是反馈电路。在本申请实施例中，通过控制设备6与AVR的交互实现目标电压的调节。

示例性地，当发电机3的目标输出电压为480V时，控制设备6将电压调整指令发送到发电机3内部的AVR上，AVR通过控制发电机3内部的励磁电流控制发电机3输出的电压。需要说明的是，在本申请实施例中，励磁电流和发电机3的输出电压存在对应的调节关系。即，当AVR控制励磁电流变化时，输出电压也会相应变化。

需要说明的是，控制设备6与发电机3内部AVR的通信，可以采用MODBUS TCP通讯的方式。MODBUSTCP结合了以太网物理网络和网络标准TCP/IP以及以MODBUS作为应用协议标准的数据表示方法，MODBUS TCP通信报文被封装于以太网TCP/IP数据包中。

控制设备6对发电机3的电压进行控制时，由于一些外界因素的干扰，发电机的电压调节结果可能会存在一定的误差。为了降低误差的影响，本申请实施例中，控制设备6还用于采样发电机3的输出电压，当发电机3的输出电压与目标电压误差较大时，通过采样结果对发电机3的输出电压进行微调。

在本申请实施例中，通过控制设备6对发电机3的输出电压进行采样，并通过采样信号对发电机3的输出电压进行调整，使得控制设备6对发电机3的控制为一个闭环控制方式，避免了单纯利用控制设备6与AVR交互时，发电机3的电压输出误差较大的技术问题。

可选地，所述控制设备6，具体用于在采样的输出电压不满足预设阈值时，向发电机3发送电压控制指令。

需要说明的是，在本申请实施例中，输出电压的大小与目标电压大小可以完全一致，也可以存在一定的误差。只要输出电压与目标电压之间的误差在一定的预设阈值范围内均是可以接受的，认为输出电压满足目标电压。

具体地，在本申请实施例中，通过控制设备6对发电机3的输出电压进行采样，并与预设的目标电压作对比，当输出电压与目标电压的差值满足预设阈值时，则控制对发电机3的电压进行输出。当输出电压与目标电压的差值不满足预设阈值时，则控制设备6向发电机3发送电压控制指令，继续通过与发电机中AVR的交互，对发电机3的输出电压进行调整。

在本申请实施例中，预设阈值的设定可以根据实际需求进行调整，示例性地，预设阈值可以设定在目标电压0.1V范围内。具体对于预设阈值的设置，本申请实施例不做限制。

可选地，控制设备6，用于采样所述电动机2的转速，并向所述电动机2发送转速调整指令；电动机2，用于接收转速调整指令，根据转速调整指令调整转速。

控制设备6通过变频器1对电动机2输出的电压频率进行控制时，可能会存在一些外界因素的干扰，因此，电动机2的输出电压频率可能会存在一定的误差，为了降低误差的影响，本申请实施例中，控制设备6还用于采样电动机2的转速信号。需要说明的是，电动机2的转速信号与电动机2输出电压的频率之间存在一定的对应关系。即，将电动机2的转速表示为n、输出电压频率表示为f，则：n＝60f/p。其中，p为电动机2的旋转磁场的极对数。

在本申请实施例中，利用控制设备6对电动机2的转速进行采样，将采样的电动机2的转速信号通过电动机转速与输出电压频率之间的转换公式，将电动机2的转速转换为相应的输出电压频率。当通过电动机2的转速转换为的相应输出电压频率与预设频率相同时，则满足预设条件。当通过电动机2的转速转换的相应输出电压频率与预设频率不相同时，则根据控制设备6采样的电动机2的转速，通过变频器1为电动机2发送转速调整指令，电动机2根据转速调整指令调整电动机2的转速，直到控制设备6采样的电动机2的转速信号转化为相应输出电压频率时，达到预设要求为止。

图2为本申请另一实施例提供的一种可变频调压的输出发电装置的结构示意图。如图2所示，该装置还包括：仪表箱5；仪表箱5分别与控制设备6、所述发电机3、所述电动机2连接；

所述仪表箱5，用于接收所述电动机2的转速信号、所述发电机3的电压信号以及电流信号，并显示所述转速信号、所述电压信号以及所述电流信号。

在本申请实施例中，仪表箱5能够对电动机2的转速信号、发电机3的电压信号以及电流信号进行实时的显示，工作人员可以通过仪表箱5直观的看出一些与电压调节相关的重要信息。

为了满足不同负载的不同接线方式，避免由于固定的接线方式，例如：星型接线或者三角形接线，导致发电机3无法为某些负载供电，本申请实施例通过控制发电机的接法来实现不同接线方式的输出。

图3为本申请另一实施例提供的一种可变频调压的输出发电装置的结构示意图。如图3所示，所述装置还包括：星三角切换柜4；所述星三角切换柜4包括：第一开关QF1、第二开关QF2以及第三开关QF3，所述第一开关QF1、所述第二开关QF2的输出端用于连接负载；所述第一开关QF1、所述第二开关QF2的输入端用于连接所述发电机3；所述第三开关QF3与所述发电机3以及所述第二开关QF2的输入端连接；当所述第一开关QF1闭合、所述第二开关QF2断开、所述第三开关QF3闭合时，输出为星型接线；当所述第一开关QF1闭合、所述第二开关QF2闭合、所述第三开关QF3断开时，输出为三角型接线，星三角切换示意图，如图4所示。

在本申请实例中，第三开关QF3和第二开关QF2具有电器互锁功能，具体地，第三开关以及第二开关可以是断路器。QF3和QF2之间的电器互锁可以使得在整个装置运行过程中，一台断路器合闸的同时，可以安全可靠的保证另外一个断路器无法合闸。

需要说明的是，在本申请实施例中，第一开关也可以设置为断路器，具体还可以设置为三级断路器。

为了避免当电路出现异常，而使得电路损坏或者设备烧毁，本申请实施例中通过获取仪表箱5中的数据，对发电机3的电流信号进行监测。

可选地，所述控制设备6用于获取所述仪表箱5接收的所述电动机2的转速信号、所述发电机3的电压信号以及电流信号；当所述电流信号超过预设电流阈值时，控制所述星三角切换柜4中的所述第一开关QF1断开。

需要说明的是，在本申请实施例中，控制设备6与仪表箱5之间的通信，可以利用仪表箱5上的RS485接口将电动机2以及发电机3的运行参数传送至控制设备6中。当控制设备6监测到发电机3的电流超过了预设阈值，且超过预设阈值的时间维持了一定的设定时间，则所述控制设备6会控制星三角切换柜4中的第一开关QF1断开。

可以理解的是，在本实施例中，通过监测发电机的输出电流并在输出电流超过预设阈值时，切断第一开关QF1，可以在一定程度上保护发电装置的控制回路，以及负载设备的运行安全。

可选地，控制设备6，还用于在所述第二开关QF2断开时，控制所述第三开关QF3闭合；在第二开关QF2闭合时，控制所述第三开关QF3断开。

在一些可能的实现方式中，还可以通过控制设备6对第二开关以及第三开关的状态进行控制。具体地，当控制设备6检测到第二开关QF2断开时，则控制第三开关QF3闭合，当控制设备6检测到第二开关QF2闭合时，则控制第三开关QF3断开。

可选地，所述输入电源为高压市电、电动机2为高压电动机、发电机3为高压发电机。

需要说明的是，在本申请实施例中，变频器1上的输入电压为高压市电，示例性地，可以是10.5KV的高压市电。电动机2以及发电机3则相应为高压电动机以及高压发电机。

可选地，发电机3为数字发电机。

在本申请实施例中，所述发电机3具体可以是数字发电机。具体地，在本申请实施例中，可以通过控制数字发电机内部的数字式AVR进行发电机启励、调压及输出电压的控制。

可以理解的是，本申请实施例中，通过采用数字发电机避免了现有技术中，采用模拟量信号时，发送电路的输出阻抗、电缆阻值、电磁干扰等对模拟量信号的影响。具有实时性强、传输距离远、抗电磁干扰能力强等优点。

本申请实施例提供的可变频调压的输出发电装置，通过控制设备接收控制指令，并使变频器分别与控制设备以及电动机连接使变频器对电动机的输出频率进行调节，由电动机为发电机供电，并通过控制设备对发电机的输出电压进行调节，实现了不同频率的宽范围电压输出，提高了发电机输出电压的控制精度。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。