发电机组自适应下垂控制方法技术

本发明专利技术提供了一种方法，用于在故障安全情况期间控制多个发电机组。该方法可包括，根据修改的同步控制方案来操作一个或多个发电机组，并且根据自适应下垂控制方案来操作发电机组的剩余部分。修改的同步控制方案可包括关于下范围负载和上范围负载的负载来改变每一个同步发电机组的频率，并且在用于中间范围负载的额定频率处保持每一个同步发电机组的频率。自适应下垂控制方案可包括调节每一个下垂发电机组的频率以匹配同步发电机组的频率，并且关于用于下范围负载和上范围负载的频率来改变每一个下垂发电机组的负载。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及发电机组，以及更具体地涉及在故障安全下垂情况期间用于自适应控制发电机组的系统和方法。
技术介绍
发电机组或发电机一般包括诸如内燃机等的主电源，以及诸如感应式发电机、开关磁阻发电机的电机，或通常被利用以将机械能或其它形式能量转化成电能的任何其它合适的电机。在典型的实施方式中，一个或多个发电机组被布置成通过共享或公共总线传递产生的电能，该总线进一步供应到一个或多个连接的负载。由每一个发电机组输出的电力可由中央控制系统单独控制并且监测，该中央控制系统可基于在负载或负载需求上检测的变化来调节发电机组的控制。 传统的控制系统同样提供诸如当存在在一个或多个发电机组之间的通信丢失时用于错误情况的故障安全情况或后备控制方案。在这种故障安全情况中，操作为下垂发电机组的一个或多个发电机组被自动设置在下垂控制方案下，并且与在同步控制方案下操作的其它发电机组分开操作。如在图1的现有技术实施例中的示例所示，同步发电机组保持在额定的固定操作频率处，其处理大量的负载需求，同时下垂发电机组被限制为同步发电机组的操作频率并且设定为预限定的目标负载，诸如50%的负载等。 当发电机组切换入故障安全情况或从故障安全情况切换出时，下垂发电机组的该有限灵活性可引入若干阻碍。例如，如果下垂发电机组在进入故障安全情况之前立即在不同的负载百分比处操作，则当进入故障安全情况时每一个下垂发电机组将不得不突然移动其频率和负载点到由下垂控制方案指示的那些频率和负载点，如在图1中所示。在发电机组操作中的突然变化可导致整个系统的不稳定和电力同步损耗。此外，下垂控制方案不允许在发电机组之间更加均匀的负载分布。在传统故障安全控制方案下，例如，当下垂发电机组欠载时同步发电机组可允许变得过载。 本公开旨在解决上述的一个或多个不足之处。
技术实现思路
在本公开的一方面，提供了在故障安全情况期间控制多个发电机组的方法。该方法可包括根据自适应下垂控制方案操作一个或多个发电机组。该自适应下垂控制方案可包括调节每一个下垂发电机组的频率以匹配同步发电机组的频率，并且关于用于下范围负载和上范围负载的频率而改变每一个下垂发电机组的负载。 在本公开的另一方面，提供了在故障安全情况期间用于控制多个发电机组的自适应下垂控制系统。该自适应控制系统可包括至少一个控制器，其与多个发电机组、公共总线和负载中的一个或多个电通信。该控制器可被配置成根据自适应下垂控制方案来操作一个或多个发电机组。该自适应下垂控制方案可将控制器配置成调节每一个下垂发电机组的频率以与同步发电机组的频率匹配，并且关于用于下范围负载和上范围负载的频率而改变每一个下垂发电机组的负载。 在本公开的另一方面，提供了发电机组系统。发电机组系统可包括:多个发电机组，其具有主电源和配置成产生电力的电机；公共总线，其耦合到每一个发电机组并且被配置成将由发电机组产生的电力传输到连接的负载；以及至少一个控制器，其与多个发电机组、公共总线和负载中的一个或多个电通信。该控制器可被配置成在故障安全情况期间根据自适应下垂控制方案来操作一个或多个发电机组。该自适应下垂控制方案可包括关于用于下范围负载和上范围负载的频率来改变负载。 【附图说明】 图1是如施加到发电机组系统的现有技术故障安全下垂控制方案的图形视图； 图2是具有根据本公开的教导所构造的示例性自适应下垂控制系统的一个发电机组系统的不意视图； 图3是在发电机组系统上执行自适应下垂控制的一个示例性算法或方法的流程图； 图4是如在图2的发电机组系统上实施的一个示例性自适应下垂控制方案的图形视图； 图5是在中间范围负载处操作的图4的自适应下垂控制方案的图形视图； 图6是在下范围负载处操作的图4的自适应下垂控制方案的图形视图； 图7是在下范围负载处操作的图4的自适应下垂控制方案的图形视图； 图8是在上范围负载处操作的图4的自适应下垂控制方案的图形视图；以及 图9是在上范围负载处操作的图4的自适应下垂控制方案的图形视图。 【具体实施方式】 现将详细参考其示例在附图中示出的具体实施例或特征。一般地,相应的参考标记将贯穿整个附图使用以指代相同或相应的部分。 参考图2,示意性示出发电机组系统或发电机系统100的一个示例性实施例。如图所示，发电机组系统100 —般可包括多个发电机组102，其耦合到公共总线104并且被配置成供应电力到与公共总线104电通信的一个或多个负载106。每一个发电机组102 —般可包括主电源108和电机110。主电源108可包括内燃机或适于供应机械能或任何其它合适能源到电机I1的任何其它相当的原动机(prime mover)。电机110可利用感应电机、开关磁阻电机，或用于将由主电源108供应的能量转换成电能的现有技术中通常使用的任何其它合适电机或发电机。 仍参考图2，发电机组系统100可进一步设置有具有一个或多个控制器202的自适应下垂控制系统200，该一个或多个控制器202被配置成除了其它方面，根据在故障或故障安全情况的情况下(诸如在正常操作期间在发电机组系统100的一个或多个发电机组102之间的通信丢失的情况下)根据自适应下垂控制方案来操作发电机组系统100。虽然控制器202在图2中示意性示出为单独的实体，但是应该理解，控制器202或一个或多个控制器202可单独实施或采用发电机组系统100的每一个发电机组102集成。如图所示，图2的控制器202可与每一个发电机组102、公共总线104、连接的负载106或其任何组合电通信，并且被配置成检测或监测任何种类的发电机组系统100的操作特性，诸如负载需求、单独发电机组102的操作频率和/或负载，公共总线电压和/或频率等。控制器202可进一步被配置成基于在发电机组系统100的操作特性中检测到的变化来调节每一个发电机组102的操作频率和/或负载特性。 [0021 ] 转向图3，提供了一个示例性算法或方法300，通过该算法或方法300自适应下垂控制系统200的控制器202可被编程以操作。这种算法或指令组可被编程或结合在设置在控制器202内或以其它方式由控制器202可访问的存储器中。此外，控制器202可使用处理器、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、电子控制模块(ECM)、电子控制单元(E⑶)，或用于电接合自适应下垂控制系统200的一个或多个任务的任何其它合适装置中的一个或多个。具体地，如在图3中所示，在初始步骤300-1期间控制器202可被配置成确定故障安全情况是否应当基于发电机组系统100的各种操作特性而触发。例如，控制器202可被配置成检测在图2的一个或多个发电机组102之间的任何通信丢失。如果在步骤300-1期间没有检测到任何通信丢失，则控制器202可对于这种令人满意的情况继续监测，并且保持发电机组102的正常操作。然而如果检测到通信丢失，则控制器202可被配置成触发故障安全情况，如由步骤300-2指示，并且根据自适应下垂控制方案304而操作那些发电机组102。 具体地，如果与一个或多个发电机组102的通信失败，则控制器202可根据自适应下垂控制方案304而自动恢复那些发电机组102的控制，而其中保持通信的剩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，用于在故障安全情况期间控制多个发电机组，该方法包括：根据自适应下垂控制方案操作所述发电机组的剩余部分，所述自适应下垂控制方案调节每一个下垂发电机组的频率以与一个或多个同步发电机组的频率匹配，并且关于用于下范围负载和上范围负载的频率来改变每一个下垂发电机组的负载。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 13/832,9461.一种方法，用于在故障安全情况期间控制多个发电机组，该方法包括: 根据自适应下垂控制方案操作所述发电机组的剩余部分，所述自适应下垂控制方案调节每一个下垂发电机组的频率以与一个或多个同步发电机组的频率匹配，并且关于用于下范围负载和上范围负载的频率来改变每一个下垂发电机组的负载。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括根据修改的同步控制方案来操作一个或多个所述发电机组，所述修改的同步控制方案关于下范围负载和上范围负载的负载来改变每一个同步发电机组的频率，并且在用于中间范围负载的额定频率处保持每一个同步发电机组的频率。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述故障安全情况通过在一个或多个所述发电机组之间的至少一个通信丢失触发。4.根据权利要求1所述的方法，其中利用修改的同步控制方案来增加用于下范围负载的每一个同步发电机组的频率，并且减小用于上范围负载的每一个同步发电机组的频率，而如果所述频率增加则所述自适应下垂控制方案减小每一个下垂发电机组的负载，并且如果所述频率减小则增加每一个下垂发电机组的负载。5.根据权利要求1所述的方法，其中每一个同步发电机组的频率关于在基本上相同速率处的下范围负载和上范围负载的负载而变化。6.根据权利要求1所述的方法，其中下范围负载与在所述发电机组表现在负载上减小的电阻处的负载对应，而上范围负载与在所述发电机组表现在负载上增加的电阻处的负载对应。7.根据权利要求1所述的方法，其中每一个下垂发电机组的负载关于在用于下范围负载的第一速率处和在用于上范围负载的第二速率处的频率而改变，所述第一速率和所述第二速率的每一个速率基于预限定的下垂极限、所述下垂发电机组的最后已知频率和所述下垂发电机组的最后已知负载来自适应计算。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述下垂极限限定与最大负载对应的至少下频率极限以及与最小负载对应的上频率极限，基于在所述上频率极限和所述最后已知频率之间的差以及在所述最小负载和所述下垂发电机组的最后已知负载之间的差来计算所述第一速率，基于在所述下频率极限和所述最后已知频率之间的差以及在所述最大负载和所述下垂发电机组的所述最后已知负载之间的差来计算所述第二速率。9.一种自适应下垂控制系统，用于在故障安全情况期间控制多个发电机组，所述自适应控制系统包括: 至少一个控制器，其与所述多个发电机组、公共总线和负载中的一个或多个电通信，所述控制器被配置成: 根据自适应下垂控制方案操作一个或多个所述发电机组，所述自适应下垂控制方案将所述控制器配置为调节每一个下垂发电机组的频率以与一个或多个同步发电机组的频率匹配，并且关于用于下范围负载和上范围负载的频率来改变每一个下垂发电机组的负载。10.根据权利要求9所述的自适应下垂控制系统，其中所述控制器进一步根据修改的同步控制方案来操作一个或多个剩余的发电机组，所述修改的同步控制方案将所述控制器配置为关于下范围负载和上范围负载的负载来改变每一个同步发电机组的频率，并且在用于中间范围负载的额定频率处保持每一个同步发电机组的频率。11.根据权利要求9所述的自适应下垂控制系统，其中所述故障安全情况通过在一个或多个所述发电机组之间的至少一个通信丢失来触发，所述控制器被配置成检测所述通信丢失。12.根据权利要求9所述的自适应下垂控制系统，其中利用修改的同步控制方案将所述控制器配置为增加用于下范围负载的每一个同步发电机组的...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·福尔肯，M·J·迈因哈特，E·M·施罗德，A·W·布莱克，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US