数据中心发电机组励磁方式的改进方法

技术领域

本发明涉及发电机组供电技术领域，具体地说是一种数据中心发电机组励磁方式的改进方法。

背景技术

一般的，通信数据中心行业对供电的可靠性要求是不言而喻的，我们通常形容供电是通信系统的“心脏”。为确保通信枢纽机房的电力供应，“市电供电+柴油发电机组备用”的供电系统成为通信行业的标准配置方案，并且通信行业柴油发电机组的验收更是重中之重，通过假负载来验收和鉴定柴油发电机组是必不可少的。

柴油发电机组由性能完善的柴油机、三相无刷同步发电机、燃油自动补给装置和自动控制屏组成。自动控制屏采用可编程自动控制器PLC或油机专用微处理控制器控制。它除了具有自启动、自切换、自运行、自投入和自停机等功能外，并配有各种故障报警和自动保护装置。更为重要的是，配有RS232或RS485/422通信接口，能够实现与计算机联接，进行远程监控，实现遥控、遥信和遥测，做到全自动、无人值守。

柴油发电机组是数据中心电力系统不可或缺的组成部分，投资额度基本占总投资额度的10%左右。数据中心使用的柴油发电机组的特点一般具有大功率、中压、G3级、永磁机（PMG）励磁调压、高压共轨电子控制喷油器喷油。柴油发电机组应用场合多为无电或者一但市电停电就没有任何可用电源的地方，所以发电机组在设计时就要考虑初始建立电压的方法，包括自励、他励等方式，其中永磁机励磁是他励的一种，也是本发明的改进对象。

在采购柴油发电机组时，为了满足G3级以及匹配非线性负载的需求，在招标文件中往往都会明确要求发电机励磁方式为永磁机（PMG）励磁。

当发电机组启动时，发动机带动发电机旋转，永磁机定子线圈切割永磁机转子磁力线产生100-300V的交流电压，向调压器电源模块供电，电源模块分别向运算反馈和励磁信号放大器供电；励磁信号放大器根据运算反馈模块发出的信号输出励磁电压到励磁机定子线圈产生磁场，励磁机转子线圈切割磁力线产生30V交流电压经整流后输出励磁电压到转子线圈产生磁场，定子线圈切割磁力线产生400V交流电压输出到A\B\C端子。同时，调压器信号采集模块采集到发电机输出电压输出到运算反馈模块，运算反馈模块经过运算后与定值比较，向励磁信号放大器输出调压信号以调整励磁电压以使发电机输出电压达到稳定值。

数据中心等场合对发电机组的励磁方式限定为永磁机励磁，是为了限制电压波动率和电压稳定时间、瞬态电压调整率要满足数据中心的要求。

现有技术下，发电机励磁方式包括自励、副线圈励磁等励磁方式，与永磁机励磁方式没有可比性，也达不到G3的要求。实际情况下，发电机组电压波动率和电压稳定时间，与励磁电源的容量成和稳定性成正比，励磁电源的质量成几何倍数影响发电机组输出电源质量。永磁机励磁的容量，取决于发电机的实时转速，突加负载时，发动机转速会瞬态降低，永磁机容量也会下降导致励磁功率不足，而此时发电机刚好需要更大的励磁功率，这就会造成瞬态电压下降而使瞬态电压调整率过大。另外，同样规格的发电机，带永磁机的发电机长度比不带永磁机的发电机长度会增加30cm（以1600kW为例）；同样，带永磁机励磁的发电机组价格比不带永磁机励磁的发电机组价格会高10%左右。

为了降低发电机组的采购成本，缩小发电机房的建筑面积，亟待需求对数据中心供电机组进行适应性改进。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种数据中心发电机组励磁方式的改进方法。

本发明的技术方案是按以下方式实现的，本发明的数据中心发电机组励磁方式的改进方法，该方法是：

调压器中取消永磁机电源为调压器电源模块供电方式，调压器电源模块的供电改为由动力用UPS或EPS电源供电方式，且设置相同并联的两路供电方式；

动力UPS电源A、动力UPS电源B二者并联接入K

K

当发电机组启动时，K

调压器电源模块分别向运算反馈模块和励磁信号放大器供电；

励磁信号放大器根据运算反馈模块发出的信号输出励磁电压到励磁机定子线圈产生磁场，励磁机转子线圈切割励磁机定子磁场的磁力线产生30V交流电压，经整流后输出励磁电压到发电机转子线圈产生磁场，发电机定子线圈切割发电机转子线圈磁力线产生400V交流电压输出到A\B\C端子，A\B\C端子电力输出；

同时，调压器信号采集模块采集到发电机输出电压信号并输出到运算反馈模块，运算反馈模块经过运算后与定值比较，向励磁信号放大器输出调压信号以调整励磁电压，使发电机输出电压达到稳定值。

动力用UPS或EPS电源采用大容量、可靠供电但又不影响IT负载专有属性的动力用UPS或EPS电源。

发电机配置有发电机转子和发电机定子；

励磁机配置有励磁机转子和励磁机定子；

励磁机和发电机同轴配置；

励磁机转子线圈通过整流器连接发电机转子线圈；

励磁机定子线圈连接励磁信号放大器；

发电机在电力输出端配置有调压器；

调压器由调压器电源模块、运算反馈模块、励磁信号放大器、调压器信号采集模块、定值比较器；

调压器电源模块为运算反馈模块、励磁信号放大器、调压器信号采集模块、定值比较器供电；

调压器信号采集模块、定值比较器二者耦合，且与运算反馈模块连接；

运算反馈模块与励磁信号放大器连接；

励磁信号放大器与励磁机定子线圈连接。

发电机输出电力配置有发电机组控制箱；发电机组控制箱内配置有发电机组控制器，

发电机组控制器耦合调压器信号采集模块；

市电输入接入浮充电器，浮充电器接入发电机组控制器蓄电池，发电机组控制器蓄电池为发电机组控制器供电；

发电机组控制器分别并联控制连接：水温传感器、油压传感器、水温开关、油压开关、功率继电器、启动继电器、充电发电机；

充电发电机的充电单元并联连接发电机组控制器蓄电池、启动马达、K

动力UPS电源A接入励磁电源柜A，励磁电源柜A分配并联连接所配置的所有发电机回路，控制每100A电流不超过80个回路；励磁电源柜A还配置连接有至少2路备用回路，以及一路接地回路；

动力UPS电源B接入励磁电源柜B，励磁电源柜B励磁电源柜A分配并联连接所配置的所有发电机回路，控制每100A电流不超过80个回路；励磁电源柜B还配置连接有至少2路备用回路，以及一路接地回路。

发电机采用柴油发电机。

所述的数据中心发电机组励磁方式的改进方法在发电机组配置上的应用。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：

本发明的数据中心发电机组励磁方式的改进方法，该方法降低了发电机组采购成本、缩小了发电机房建筑面积、提升了发电机组电源的质量。

本发明的调压方式，将永磁机电源改为使用容量较大、供电可靠但又不影响IT负载专有属性的动力用UPS或EPS电源。

当发电机组启动时，K

本发明的数据中心发电机组励磁方式的改进方法设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。

附图说明

附图1是传统意义上的永磁机励磁原理图；

附图2是本发明的励磁原理图；

附图3是传统意义上的永磁机励磁调压箱及控制箱原理图；

附图4是本发明的励磁调压箱及控制箱原理图；

附图5是本发明供电系统新增励磁电源柜接线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的数据中心发电机组励磁方式的改进方法作以下详细说明。

如附图所示，本发明的数据中心发电机组励磁方式的改进方法，该方法是：

调压器中取消永磁机电源为调压器电源模块供电方式，调压器电源模块的供电改为由动力用UPS或EPS电源供电方式，且设置相同并联的两路供电方式；

动力UPS电源A、动力UPS电源B二者并联接入K

K

当发电机组启动时，K

调压器电源模块分别向运算反馈模块和励磁信号放大器供电；

励磁信号放大器根据运算反馈模块发出的信号输出励磁电压到励磁机定子线圈产生磁场，励磁机转子线圈切割励磁机定子磁场的磁力线产生30V交流电压，经整流后输出励磁电压到发电机转子线圈产生磁场，发电机定子线圈切割发电机转子线圈磁力线产生400V交流电压输出到A\B\C端子，A\B\C端子电力输出；

同时，调压器信号采集模块采集到发电机输出电压信号并输出到运算反馈模块，运算反馈模块经过运算后与定值比较，向励磁信号放大器输出调压信号以调整励磁电压，使发电机输出电压达到稳定值。

动力用UPS或EPS电源采用大容量、可靠供电但又不影响IT负载专有属性的动力用UPS或EPS电源。

发电机配置有发电机转子和发电机定子；

励磁机配置有励磁机转子和励磁机定子；

励磁机和发电机同轴配置；

励磁机转子线圈通过整流器连接发电机转子线圈；

励磁机定子线圈连接励磁信号放大器；

发电机在电力输出端配置有调压器；

调压器由调压器电源模块、运算反馈模块、励磁信号放大器、调压器信号采集模块、定值比较器；

调压器电源模块为运算反馈模块、励磁信号放大器、调压器信号采集模块、定值比较器供电；

调压器信号采集模块、定值比较器二者耦合，且与运算反馈模块连接；

运算反馈模块与励磁信号放大器连接；

励磁信号放大器与励磁机定子线圈连接。

发电机输出电力配置有发电机组控制箱；发电机组控制箱内配置有发电机组控制器，

发电机组控制器耦合调压器信号采集模块；

市电输入接入浮充电器，浮充电器接入发电机组控制器蓄电池，发电机组控制器蓄电池为发电机组控制器供电；

发电机组控制器分别并联控制连接：水温传感器、油压传感器、水温开关、油压开关、功率继电器、启动继电器、充电发电机；

充电发电机的充电单元并联连接发电机组控制器蓄电池、启动马达、K

动力UPS电源A接入励磁电源柜A，励磁电源柜A分配并联连接所配置的所有发电机回路，控制每100A电流不超过80个回路；励磁电源柜A还配置连接有至少2路备用回路，以及一路接地回路；

动力UPS电源B接入励磁电源柜B，励磁电源柜B励磁电源柜A分配并联连接所配置的所有发电机回路，控制每100A电流不超过80个回路；励磁电源柜B还配置连接有至少2路备用回路，以及一路接地回路。

发电机采用柴油发电机。

所述的数据中心发电机组励磁方式的改进方法可以广泛应用于工业、商业、学校、医院等中小型企业长期（临时）用电；以及发电机组、工程机械、船舶用等各种固定动力发电机组配置上的应用。

综上所述，本发明降低了发电机组采购成本、缩小了发电机房建筑面积、提升了发电机组电源的质量。本发明调压方式，将永磁机电源改为使用容量较大、供电可靠但又不影响IT负载专有属性的动力用UPS或EPS电源。当发电机组启动时，K00继电器与发电机组启动继电器同时吸合，接通来自动力UPS电源A或者动力UPS电源B的220V的交流电压，向调压器电源模块供电，电源模块分别向运算反馈和励磁信号放大器供电；励磁信号放大器根据运算反馈模块发出的信号输出励磁电压到励磁机定子线圈产生磁场，励磁机转子线圈切割磁力线产生30V交流电压经整流后输出励磁电压到转子线圈产生磁场，定子线圈切割磁力线产生400V交流电压输出到A\B\C端子。同时，调压器信号采集模块采集到发电机输出电压输出到运算反馈模块，运算反馈模块经过运算后与定值比较，向励磁信号放大器输出调压信号以调整励磁电压以使发电机输出电压达到稳定值。

本发明对数据中心供电系统没有不良影响和设计变更要求，从动力UPS配电柜接线不需要增加输出开关和间隔，从原设计的100A备用回路接线即可，在发电机房设立两个配电箱，分别向发电机提供一路，共两路励磁电源。

本发明的数据中心发电机组励磁方式的改进方法的适用场合：包括数据中心等只会缺少电力供应但是不会中断电力供应的地方，就是说无论什么情况，在需要发电机组运行的时候，采用电场合内有100-300V的电源即可。将柴油发电机组作为黑启动电源的场合，不适用本发明。本发明的适用机组，限永磁机励磁方式的发电机组。

本发明对永磁机励磁之外的励磁方式的发电机也有可借鉴之外，因为本发明的励磁电源是引自不间断电源而不需要发电机有剩磁或者其他电源线圈，只要励磁系统的调压器的电源接口与采样接口是自独立的，均可使用该发明，以获取更优质的发电电源质量。