摘要：康明斯发电机组的功率匹配优化设计是指根据操作环境、负载情况、用途、性能要点等要素，依据机组的输出功率要求，合理地选择柴油发电机的容量及发电机的功率，以最优的方式来满足不同要素下的使用要求。本文以cumminsNTA855系列柴油发电机为例介绍了康明斯发电机组的功率匹配优化设计，同时讲解了负载为非线性负荷下的容量匹配优化设计的思路及技术优化。
柴油发电机的容量和功率之间存在一定的关系，除了功率的大小外，控制柴油发电机功率的条件还有负载、燃油、机组的质量等。
柴油发电机的功率是指它所能输出的最大电功率，通常以千伏安（kVA）为单位，也就是视在容量，它包括了有功功率和无功功率。而容量是指单位时间内所能完成的功，以千瓦特（KW）为单位，即有功功率。
一般发电机功率要素为0.8榆林康明斯发电机，计算结果即1KW=0.8*1KW。
因此，柴油发电机的容量和容量之间存在一定的关系，如图1所示。一般来说，柴油发电机的功率越大，它所能输出的最大容量也就越大。
除了功率的大小外，还有其他条件会危害柴油发电机的功率和容量。
负载是指柴油发电机输出电能的用户和电气装备，负荷越大，柴油发电机所能输出的最大功率也就越大。负荷分为电感性、电容性、电阻性三种，其中感性和容性是用的比较多的，它们之间关系如图2所示。
感性和容性指的是电路中电压与电流的相位关系。当负载是电感性质时，电压相位电流，即负载是感性的;当负荷是容性负荷时，电压相位滞后电流，电流相位电压，即负荷是容性的。
感性负载是指带有电感数据的负荷。确切讲，应该是负荷电流滞后负荷电压一个相位差特点的为感性负载，比如如变压器，发电机等。另外一种是指有些设备在消耗有功功率时还会消耗无功功率，并且有线圈负载的电路，叫感性负载。
容性负荷通常是指带电容参数的负载，即符合电压滞后电流特点的负荷。容性负荷充放电时，电压不能突变，其对应的功率因数为负值，对应的感性负载的容量因数为正值。
在同样的负荷下，柴油发电机所使用的燃油类别和质量也会影响它的容量和容量。好的燃油能够使柴油发电机的效率更高，输出容量也更大。
设备质量（或作业效率）也会直接危害柴油发电机的功率和容量。好的机组设计和制造能够使发电机的效率更高，输出容量也更大。
在选定柴油发电机时，首先要根据需求确定需要的容量和容量，并根据实际情况合理把握。同时，还要考虑到燃油的质量、发电机的品质和高效期、负荷情形等要素的影响，综合选用适用自己需求的柴油发电机。
本文以cummins公司生产的NTA855系列柴油发电机为例，简要总述不一样要素下的容量匹配规划问题，因条件类别比较多，在这里不能一一讲解，本文仅根据作者的工作经验列举部分具有代表性的因素进行细说。本文所涉及到的术语，未作解释的请查阅JB/T8194-2001《内燃机电站名词术语》。
常规机组指在规定的工况要素下，能输出标定容量的机组，其负荷为0.8功率因数因素下的负荷。
cummins公司K19系列柴油发电机容量标定选用GB/T6072.1-2008中规定的方法，以12h功率或1h功率为标定指标，如cumminsKTAA19-G6柴油发电机标定的12h功率为570kW贺州康明斯发电机，1h容量为520kW，其含义是在规定的额定工况环境因素下，允许柴油发电机以520kW的功率连续运行12h，而570kW作为超负荷功率使用，即每12h运行期内允许柴油发电机间断或不间断地以110%持续容量运行1h。1h容量≈12h功率/1.1。
柴油发电机组的匹配容量P可按下式计算，此容量不得超过发电机的标定容量（相应工况因素下）。
P?——风扇等柴油发电机外围附件功率损耗，由柴油发电机工厂提供。通常状况下，柴油发电机容量越大损耗越大，若柴油发电机标定的容量为净高效输出功率，则该数值为零；
η?——发电机效率，由发电机生产公司提供，一般在0.74~0.96之间，发电机容量越小，其效率越低；
η?——功率修正系数。若用户所选用的机组其输出标定容量的使用环境与标准基准情形存在区别时，其数值依据GB/T6072.1-2008规定的程序进行换算，在额定工况下山东康明斯发电机，功率修正系数η?=1.0。近似粗算修正系数数值见表1（供参考，主要以柴油发电机参数为准）：
发电机标定容量P应大于机组的标定功率P?。
以NTA855-G1B柴油发电机为例，其额定容量为280 kW，设计工况为标准基准现象下的发电机组标定容量，即机组的额定功率。
因此，机组的额定功率P=250 kW，机组在额定工况条件下能正常地持续运转12h（其中包括超载10%运行1h），若持续运行时间超过12 h，其输出功率为额定功率的90%。
根据发电机功率选择≥机组额定功率P的要求，发电机功率选配为250 kW。
该条件下的功率匹配设计也是在规定的工况因素下，但其负荷比较特殊。非线性负荷是指电压和电流之间是非线性关系的负荷。在负载投入、运转程序中，电压、电流的关系是经常变化的，其波形也不是康明斯发电机公司常说的正弦交流波，而是含有不光滑的畸变成分，根据数学程序可分解为基波和一系列的高次谐波，详细是5次、7次等奇次谐波。
（4）发电机负载，发电机虽然不是非线性负荷，但是由于控制方法上经常操作软起动器、变频控制的举措，也属于非线性负载考虑的范畴。
（3）非线性负荷的高次谐波导致反常的导体发热，事故发电机的绕组、励磁回路和电压调节器。图3显示的是正常的正弦电压波形和畸变的电压波形；图4显示的是正弦稳态电路中的瞬时功率波形。
（4）发电机启动时电流会比正常作业时的电流大若干倍，功率因数又非常低，于是会造成发电机端电压下降，可能会造成配电设备的保护动作；频繁起动还可能造成发电机转子烧坏。当发电机容量较大时也要进行发电机的特殊选购，这类情形具体是服务站用户、大楼的消防水泵、消防电梯等。
了解用户非线性负荷的类别，并尽可能要求用户供应以下资料：基本负荷的功率、负荷投入的顺序和非线性负荷的类型。
容量匹配布置思路同本文的计算公式（2），但须考虑用户非线性负荷的类型，考虑其所产生的影响，因此在计算公式（2）的基础上根据不一样的非线性负载归类，建议选择以下3种方式：
（1）在不增加柴油发电机功率的条件下配置一台较大功率的发电机，以提高机组带非线性负荷的能力。发电机输出容量一般可以按照表2的参考值进行选定。
若负荷为发电机负荷，起动电流的倍数与起动程序的关系见表3。应根据启动容量要求，进行发电机的选取，考虑起动功率时，需考虑启动的顺序，是否要点同时起动等条件。
（2）尽可能采用无刷永磁式励磁交流发电机或操作三次谐波励磁的发电机，来提升发电机组带非线性负载的能力。
（3）若发电机容量与柴油发电机容量相差较大，为提升柴油发电机运转的稳定性，须适当考虑提升柴油发电机的容量。
柴油发电机的功率和容量之间存在一定的关系，除了容量大小外，还有其他条件会影响柴油发电机的输出功率。选用适用自己需求的柴油发电机需要考虑多方面的条件，使其满足实际生产和生活需求。因此，柴油发电机组功率匹配规划需考虑机组的操作环境、负荷的现象、用途及性能要点等，根据不一样的客户要点，进行合理的设计优化，在满足操作要点、保证产品品质的前提下，以最低的成本达到客户的要点。