De dieselgeneratorsets (dieselgeneratoren) die momenteel door reguliere datacenters worden gebruikt, zijn over het algemeen uitgerust met een borstelloos excitatiesysteem van een permanente magneetgenerator (PMG) plus een exciter, dat wil zeggen dat het zowel een PMG- als een AC-exciter bevat. Deze structuur wordt een twee-traps borstelloos excitatie- of PMG-excitatiesysteem genoemd, en is een standaardconfiguratie voor moderne hoog-dieselmotoren.
I. Typische configuratie: PMG plus AC-opwekker (twee-borstelloze excitatie in twee fasen)
Het excitatiesysteem van moderne datacentergeneratoren bestaat meestal uit de volgende drie delen:
1.1. Permanente magneetgenerator (PMG)
o Hij wordt op de hoofdas geïnstalleerd en draait met dezelfde snelheid als de hoofdrotor.
o De rotor is een permanente magneet en de stator levert drie-fasige wisselstroom.
o Het wordt niet beïnvloed door spanningsschommelingen op de hoofdgeneratorterminal en zorgt voor een stabiele en betrouwbare initiële stroomvoorziening.
2.2. Opwinder
o Het is ook een rotatiemotor en de statorwikkeling wordt aangedreven door PMG.
o Het anker van de o rotor draait mee met de as en genereert hoog-wisselstroom.
o De uitgang wordt gelijkgericht naar gelijkstroom door een roterende gelijkrichter (diodebrug).
3.3. Roterende gelijkrichter + bekrachtigingswikkeling van de hoofdgeneratorrotor
o De gelijkgerichte gelijkstroom wordt rechtstreeks aan de rotorbekrachtigingswikkeling van de hoofdgenerator geleverd.
o Geen borstels, geen sleepringen, waardoor borstelloze excitatie wordt bereikt.
o controlekern:
Automatische spanningsregelaar (AVR): Ontvangt feedback over de uitgangsspanning van de hoofdgenerator en regelt
De geleidingshoek (of een gelijkwaardig stuursignaal) van de thyristor tussen de PMG en de stator van de exciter, waardoor de grootte van de excitatiestroom nauwkeurig wordt geregeld.
II. Waarom moeten datacenters tegelijkertijd PMG- en excitergeneratoren gebruiken?
Als alleen PMG wordt gebruikt voor directe gelijkrichting naar de hoofdrotor? De theorie is haalbaar, maar heeft fatale tekortkomingen:
o Snelle sterke excitatie (geforceerde excitatie) van AVR kan niet worden bereikt;
o De uitgangsspanning van PMG is vast, waardoor het moeilijk is om de bekrachtigingsstroom dynamisch aan te passen.
o Bij kortsluiting of plotselinge toename van de belasting is het niet mogelijk een voldoende grote momentane bekrachtigingsstroom te leveren (onvoldoende piekspanning).
Momenteel hebben reguliere merken zoals Caterpillar, Cummins, MTU, Volvo Penta, Weichai, Yuchai, etc. allemaal de volgende standaard dieselmotormodellen voor datacenters (zoals C32, QSK60, 16V4000, etc.)
o PMG-opwekker met permanente magneten
o AC hoofdopwekker + gelijkrichter
o Digitale AVR's (zoals Basler, Woodward, ComAp)