利用选择性负荷减小在并联连接的发电机的系统中用于负荷分担平衡的方法技术方案

具有利用选择性负荷减小用于负荷分担平衡的至少一个控制器(22，26)的并联发电机系统(20)，以及在并联发电机系统(20)中利用选择性负荷减小用于负荷分担平衡的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对相关申请的优先权要求和交叉引用本申请要求于2014年2月19日提交的且标题为“METHOD FOR LOAD SHARE BALANCING IN A SYSTEM OF PARALLEL-CONNECTED GENERATORS USING SELECTIVE LOAD REDUCTION”的美国临时专利申请序列No.61/941,691的优先权；并且涉及于2015年2月19日提交的且标题为“METHOD FOR LOAD SHARE BALANCING IN A SYSTEM OF PARALLEL-CONNECTED GENERATORS USING SELECTIVE LOAD REDUCTION”的美国专利申请序列No.(代理人案号22888-0208)、于2015年2月19日提交的且标题为“METHOD FOR LOAD SHARE BALANCING IN A SYSTEM OF PARALLEL-CONNECTED GENERATORS USING ACCUMULATED DAMAGE MODEL”的美国专利申请序列No.(代理人案号22888-0206)以及于2015年2月19日提交的且标题为“METHOD FOR OPTIMIZING THE EFFICIENCY OF A SYSTEM OF PARALLEL-CONNECTED GENERATORS”的美国专利申请序列No.(代理人案号22888-0210)，所有这些的全部公开内容都通过引用被结合于此。
本公开内容一般而言涉及用于生成和分配电力的系统和方法，并且更具体地涉及包含并联连接的多个发电机的这样的系统和方法。
技术介绍
通常，发电机是众所周知类型的旋转电机，其具有被转子包围的定子，转子通过皮带或轴由原动机(例如，引擎)驱动，以便在定子的导电绕组中电磁感应出电流，由此机械功率被转换成电功率。发电机可以是产生直流电流的DC型或产生交变电流的AC型，后一种类型也被称为交流发电机(alternator)。在被用来给向电气系统供电的电池充电时，交流发电机输出被整流。DC发电机的并联系统可以包括用于在必要的时候将DC发电机输出转换成AC系统输出功率的逆变器。本文对“发电机”的引用可以指任一种类型(即，DC或AC)，除非指定交流发电机。并联发电机系统(其中一种类型(即，DC或AC)的多个发电机并联地彼此电气连接)可以适于在固定装置中使用，通常是为建筑物或校园提供备用电力，或者在移动装置中使用，并且可以是用于给电池充电的主电源，其中电池向各种类型的车辆(诸如像长途货运拖拉机或大型公交车)提供电力。一些并联发电机系统采用多个原动机来驱动多个发电机。例如，引擎可专用于驱动多个并联连接的发电机中的仅一个相应的发电机，如在大型固定备用电力系统中典型的那样。其它并联发电机系统，尤其是在车辆中使用的那些，采用单个引擎来驱动多个发电机。例如，长途货运拖拉机或大型公交车的单个引擎驱动多个并联连接的发电机中的每一个，其中发动机通常是安装到引擎并通过共同的皮带被机轴驱动的交流发电机。并联连接的交流发电机的这种基于车辆的系统通常向电池(或多个电池)提供整流的DC电力，其中电池向车辆的电气系统提供电力。多个交流发电机可以彼此完全相同，并且可以以共同速度被驱动，该共同速度是引擎机轴速度的比率。向发电机系统提供电力的每个交流发电机(即，每个活动的发电机)的定子绕组的输出通常由系统中所有交流发电机公用的单个电压调节器控制或者由用于那个相应的交流发电机的单个专用电压调节器控制。每个转子的移动磁场的强度是由(一个或多个)电压调节器控制的，其中所述磁场在围绕的定子的定子绕组中感应出电流，以生成交流发电机输出电压。并联发电机系统在确保电力的不间断供应上是众所周知的，并且在成本效率、灵活性、可扩展性、便于维护和可服务性以及可靠性方面与单个大型发电机单元相比具有显著的优点。在并联系统中操作的各个发电机单元通常具有较小的容量，并且可以是完全相同的或具有可变的输出。在任一种情况下，这些单元都可以与并联的开关装置并联连接，以便在高峰需求期间实现最大输出或者在其它时间实现期望的最小输出。通常来说，每个发电机具有其自己的数字微控制器(在本文中被称为发电机控制器)，其可以是即插即用设备。每个发电机控制器控制其相应的个别发电机单元的操作，并在整体并联系统的操作中合作，这可以由可选地被包括的主控制器来控制。发电机可以在它们当中协调，或者可选地可以指定或者在一个发电机内部或者是外部电子控制单元的系统主控制器。并联使用多个发电机提供了与使用具有高容量的单个大尺寸发电机相比更大的灵活性。并联操作的多个较小的发电机不需要被分组在一起并且可以是分布式的，使得它们远离彼此定位并且不需要如在单个较大发电机的情况下将需要的单个大空间。此外，当调整发电机的尺寸以匹配负荷需求时，常常难以准确地规划负荷的增加以及适当地计划预期的附加负荷；通过并联地操作发电机，负荷的变化可以相对容易地通过添加附加的并联连接发电机以用于提供的附加电力供应来适应。因此，通过操作并联系统中的发电机，更容易允许负荷需求的增加。而且，如果并联系统中的发电机单元发生故障或需要维护，则那个个别单元可以从服务中被移除，并且被修理或更换，而不会中断系统中其它发电机单元的运作。如本领域普通技术人员明白的，为了避免损坏，在并联发电机系统内将进入的交流发电机引入(或重新引入)到活动服务需要它在它与系统中其它正在操作的交流发电机通过共同的总线互连之前，尽可能接近地与系统中其它正在操作的交流发电机同步。进入的交流发电机的同步可以通过以下来实现：将系统中一个操作的交流发电机连接到总线(被称为总线交流发电机)，然后在关闭进入的交流发电机的主电力接触器之前将进入的交流发电机同步到总线交流发电机。通常，交流发电机在以下时间被同步：当它们具有相等的端电压(设定点)时，这可以通过对进入的交流发电机的场强进行调整来实现；当它们具有相等的频率时，这可以通过对进入的交流发电机的旋转速度进行调整来实现(但是在基于车辆的系统中通常不要求，在该系统中完全相同的交流发电机由引擎机轴通过共同的皮带来驱动)；以及当它们的相电压处于正确的关系时。自动同步装备也是本领域普通技术人员已知的，并且可以在许多情况下被用于在并联系统中将交流发电机带入活动服务。以上同步功能通常由发电机控制器和/或可选的主控制器来调节。DC型发电机的同步是相对更简单的，因为它可被限制为使它们的电压设定点相等。对于关键负荷，多个发电机的并联操作中固有的冗余性提供了比由单个发电机单元所提供的更大的可靠性。如果一个单元发生故障，则关键负荷在系统中的其它单元当中被重新分配，通常以优先级为基础。在许多应用中，需要最高程度的可靠电力的关键负荷仅占由系统生成的整体电力的一部分，并且并联系统提供在即使其发电机单元中的一个发生故障的情况下也能维持对关键负荷的电力所必需的冗余性。因此，并联系统中固有的冗余性提供了多层保护并且确保对关键电路的不间断的电力供应。在并联的发电机系统中，整体负荷由在系统中操作的所有并联连接的发电机(活动的发电机)分担。在先前的系统中，通常进行在系统的活动的或操作的发电机之间的负荷分担，以确保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联发电机系统(20)，所述并联发电机系统(20)具有服务寿命并且包括：系统总线(28)，适于连接到电气负荷(30)；多个发电机单元(24)，可并联地电气连接到系统总线(28)，每个发电机单元(24)在向系统总线(28)提供电力时是活动的，各个发电机单元(24)在系统(20)服务寿命期间选择性地是活动的或不活动的；以及多个控制器(22，26)；其中，基于活动的发电机单元(24)的负荷不可允许地不平衡的指示，活动的发电机单元(24)的电气负荷的一部分被控制器(22，26)增量式地转移到另一个活动的发电机单元(24)，由此在多个发电机单元(24)当中的负荷分担平衡在系统(20)服务寿命期间发生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.19 US 61/941,6911.一种并联发电机系统(20)，所述并联发电机系统(20)具有服务寿命并且包括：系统总线(28)，适于连接到电气负荷(30)；多个发电机单元(24)，可并联地电气连接到系统总线(28)，每个发电机单元(24)在向系统总线(28)提供电力时是活动的，各个发电机单元(24)在系统(20)服务寿命期间选择性地是活动的或不活动的；以及多个控制器(22，26)；其中，基于活动的发电机单元(24)的负荷不可允许地不平衡的指示，活动的发电机单元(24)的电气负荷的一部分被控制器(22，26)增量式地转移到另一个活动的发电机单元(24)，由此在多个发电机单元(24)当中的负荷分担平衡在系统(20)服务寿命期间发生。2.如权利要求1所述的并联发电机系统(20)，其中一个或多个发电机单元(24)的选择性激活或停用是由控制器(22，26)基于负荷所需的活动的发电机单元(24)的数目确定的。3.如权利要求1所述的并联发电机系统(20)，其中多个发电机单元(24)受到控制器(22，26)的调度，通过所述调度，系统(20)中发电机单元(24)的激活次序被周期性地轮换。4.如权利要求1所述的并联发电机系统(20)，其中每个发电机单元(24)具有相应的发电机控制器(26)，每个发电机控制器定义控制器(22，26)，其中每个发电机单元(24)的操作温度由相应的发电机控制器(26)监视并传送到控制器(22，26)，以及其中，基于第一活动的发电机单元的操作温度高于许可的预定水平，所述第一活动的发电机单元(24)的电气负荷的一部分被控制器(22，26)增量式地转移到至少一个其它的活动发电机单元(24)，由此所述第一活动的发电机单元(24)上的电气负荷被减小。5.如权利要求4所述的并联发电机系统(20)，其中所述许可的预定水平是相对于所有活动的发电机单元(24)的平均操作温度的。6.如权利要求5所述的并联发电机系统(20)，其中所述许可的预定水平由恒定负荷分担阈值LS定义。7.如权利要求4所述的并联发电机系统(20)，其中所述第一活动的发电机单元(24)上的负荷减小是通过以下来实现的：增量式地减小所述第一活动的发电机单元(24)的电压设定点(Vset)，直到所有活动的发电机单元(20)的操作温度都不高于所述许可的预定水平。8.如权利要求4所述的并联发电机系统(20)，其中所述第一活动发电机单元(24)上的负荷减小是通过以下来实现的：增量式地增加至少一个其它活动的发电机单元(24)的一个或多个电压设定点(Vset)，直到所有活动的发电机单元(24)的操作温度都不高于所述许可的预定水平。9.如权利要求4所述的并联发电机系统(20)，其中所述第一活动的发电机单元(24)上的负荷减小是通过以下来实现的：增量式地减小所述第一活动的发电机单元(24)的电压设定点(Vset)和增量式地增加至少一个其它活动的发电机单元(24)的一个或多个电压设定点(Vset)的组合，直到所有活动的发电机单元(24)的操作温度都不高于所述许可的预定水平。10.如权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·阿尔法曼，
申请(专利权)人：博格华纳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US