用于不同的发电机组的载荷分配制造技术

本发明专利技术涉及用于不同的发电机组的载荷分配。一种电力系统，包括连接至公共总线的多个发电机组，公共总线连接至电力载荷，其中多个发电机组具有不同的响应能力。发电机组可操作地与一个或更多个电子控制器相关联。每个发电机组具有应用至其的运转范围和为其设置的功率目标。在电力载荷的功率需求变化的情况下，根据各个发电机组的响应能力改变运转范围和功率目标设置。为了促进这一改变，较快响应的发电机组能根据各种方法间歇地运转以产生额外的功率，从而在较慢响应的发电机组调节至其改变后的设置时补偿较慢响应的发电机组的功率短缺。

【技术实现步骤摘要】

本专利申请总体涉及多个布置在一起的发电机组，其为电力载荷产生电功率，以及更具体地，涉及用于在多个发电机组间适应电力载荷变化的方法和策略。
技术介绍
产生交流电形式的电功率以为电力载荷供电的一种方式，特别是当同由公共事业支持的较大的电网的连接不可用时(即“离网”)，是短时间地利用发电机组。发电机组包括原动机和发电机或交流发电机的组合。原动机可以是机械发动机，例如内燃发动机(例如，柴油压缩点火发动机)，或燃气涡轮，在其内烃基燃料和空气燃烧以释放化学能并将化学能转化为机械力或原动力。原动力转而被用于使得发电机的转子相对于定子转动，从而由一部件产生的磁场在与另一部件相关的场绕组中感应电流。产生的电被用于为经由电网或电路与发电机组连接的电力设备、即电力载荷供能。发电机组可输出以瓦或千瓦计量的交流电流的电功率，产生的功率的量确定为发电机产生的电流和发电机组两端的电势或电压的乘积。如果可能，发电机组运转在其额定容量以下以避免浪费燃料。但是，有时功率需求可能大于可由单个发电机组供给的功率。在这种情形下，多个发电机组可以并联布置一起运转以共同满足功率需求。采用多个发电机组的布置，尤其是当同能够支配多个发电机组运转的较大的电网相隔离时，有必要在多个发电机组之中分配电力载荷并同步发电机组的运转从而在速度和频率上匹配电力载荷的频率。在多个发电机组之中分配电力载荷的一个方法是对称载荷共享，其中根据各个发电机组的额定容量或额定输出成比例地分配载荷。由此，发电机组均以其各自相对容量的相同百分比运转，并且即使一些发电机组可能相比于其他发电机组产生了更大的绝对输出，发电机组理论上承受相同程度的应力和损耗。尽管对称加载可就多个发电机组的电特性方面解决载荷分配及同步，但对称加载并不必然应对与发电机组的原动机部分相关的效率和其他考虑。举例来说，原动机，例如内燃发动机，可能在由扭矩-燃料曲线决定的峰值燃料效率运转，而这与由对称载荷共享布置要求的发电机组的输出可能是不相关的。可能没有应对的其他考虑包括自原动机的排放物。为了解决与原动机相关联的考虑，用于在多个发电机组之中分配功率需求的另一技术为非对称加载。美国专利公开文本No.2014/0152006(“006”公开文本)中描述了非对称加载或载荷共享的一个例子，其中当在发电机组之中分配功率需求时，查阅具有燃料效率数据的效率数据库。利用非对称载荷共享，发电机组的运转可能不是直接成比例的，并且可伴随在发电机组之间的一定程度的独立性。无论是采用对称还是非对称加载方法，都有必要适应电力载荷的功率需求的波动或变化，当设备打开和关闭时电力载荷的功率需求会增大或减小。功率需求的变化可能迅速地、动态地发生。多个发电机组中的不同发电机组可具有不同的运转特性以及设置不同的输出容量和大小，这一事实使得应对这些变化变得复杂。本专利技术旨在解决这些考虑。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，描述了一种用于为电力载荷提供功率的电力系统。电力系统可包括与电力载荷相连的公共总线、连接至公共总线并具有第一功率容量限值的第一发电机组、以及连接至公共总线并具有第二功率容量限值的第二发电机组。第一发电机组与对于电力载荷的变化的第一响应能力相关联，第二发电机组与对于电力载荷的变化的第二响应能力相关联；第二响应能力相比于第一响应能力相对较慢。电力系统还包括电子控制器，其配置为将第一运转范围应用于第一发电机组并将第二运转范围应用于第二发电机组，以响应电力载荷的变化。同样是响应电力载荷的变化，电子控制器还确定第一运转范围内的第一功率目标以及第二运转范围内的第二功率目标。电子控制器然后能够根据第一响应能力设置第一功率目标以及根据第二响应能力设置第二功率目标。根据本专利技术的另一方面，本专利技术描述一种用于运转多个发电机组的方法。为应用这一方法，具有第一功率容量限值的第一发电机组和具有第二功率容量限值的第二发电机组被连接至电力载荷。第一发电机组与对电力载荷的变化的第一响应能力相关联，第一响应能力快于与第二发电机组相关联的第二响应能力。这一方法将第一运转范围应用于第一发电机组，并设置第一运转范围内的第一功率目标。这一方法还将第二运转范围应用于第二发电机组，并设置第二运转范围内的第二功率目标。为响应自电力载荷的功率要求的增大，这一方法在第一功率容量限值内提高第一运转范围以及在第二功率容量限值内提高第二运转范围。在提高了运转功率范围之后，这一方法根据第一响应能力设置第一功率目标，并根据第二响应能力设置第二功率目标。在本专利技术的另一方面，本专利技术描述了一种电力系统，包括具有第一功率容量限值的第一发电机组和具有第二功率容量限值的第二发电机组。第一和第二发电机组能够分别在第一和第二功率容量限值内运转。第一和第二发电机组以并联布置连接至公共总线，公共总线进而连接至电力载荷。电力系统包括电子控制器，电子控制器与第一发电机组和第二发电机组通讯以分配自电力载荷的功率要求。功率要求被分配至第一发电机组作为第一运转范围内的第一功率目标，以及被分配至第二发电机组作为第二运转范围内的第二功率目标。电子控制器配置为在自电力载荷的功率要求增加的情况下提高第一运转范围和第二运转范围。电子控制器还配置为在试图在第二运转范围内提高第二功率目标时在第一功率容量限值内提高第一功率目标。附图说明图1为具有多个发电机组的海洋船舶以及用于调控所述发电机组运转的各个电子控制器的示意图，所述发电机组为船舶的电力要求或载荷产生电功率。图2为以其功率容量表示的发电机组的示意图，其中发电机组具有适用于容量的运转范围以及运转范围内的功率目标设置。图3为以其功率容量表示的多个发电机组的示意图，其中发电机组具有根据非对称加载方法响应于电力载荷的功率需求的变化调节的运转范围和功率目标。图4为用于在电力载荷需求的功率发生变化时在多个具有不同特性的发电机组之中分配电力载荷的方法的一个实施方式的示意图。图5为用于在电力载荷需求的功率发生变化时在多个发电机组之中分配电力载荷的方法的另一实施方式的示意图。图6为用于在电力载荷需求的功率发生变化时在多个发电机组之中分配电力载荷的方法的第三实施方式的示意图。图7为流程图，其示出了当和发电机相关联的电力载荷需求的功率发生变化时，用于调控多个发电机组的运转的可能的例行程序。具体实施方式本披露涉及包括多个发电机组的电力系统以及用于调控发电机组的协同运转的方法以及电子或数字控制器，其中发电机组用于产生电功率，具体为产生交流电流。参照附图，其中相似的附图标记指代相似的元件。在图1中描绘了电力系统100，其可布置为为隔离的电力载荷产生电功率，隔离的电力载荷举例来说例如是，如图所示的类似货船或货轮的海洋船舶102的电力要求。尤其，电力系统100可为海洋船舶的推进装置104产生电功率，推进装置104可以是多个方位推进器。方位推进器为电驱动装置，其能够相对于海洋船舶的船体独立转动，消除舵的需要。方位推进器由电力系统100产生的电力供能而非直接由动力装置例如发动机、反应器或锅炉来驱动。除推进装置104外，海洋船舶的电力要求可包括用于抬升和移动货船的电动起重机106，用于同海岸以及其他海洋船舶通讯的通讯设备108，以及可置于海洋船舶的舰桥112内的导航控制110，导航控制110用于指挥海洋船舶的移动和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统，包括：公共总线，其与电力载荷相连；第一发电机组，第一发电机组具有第一功率容量限值、连接至所述公共总线并且与对于电力载荷的变化的第一响应能力相关联；第二发电机组，第二发电机组具有第二功率容量限值、连接至所述公共总线并且与对于电力载荷的变化的第二响应能力相关联，第二响应能力相比于第一响应能力相对较慢；以及电子控制器，电子控制器配置为：i)将第一运转范围应用于第一发电机组并将第二运转范围应用于第二发电机组，以响应电力载荷的变化，ii)确定第一运转范围内的第一功率目标以及确定第二运转范围内的第二功率目标，以响应电力载荷的变化；以及iii)根据第一响应能力设置第一功率目标以及根据第二响应能力设置第二功率目标。

【技术特征摘要】
2015.07.06 US 14/792,2751.一种电力系统，包括：公共总线，其与电力载荷相连；第一发电机组，第一发电机组具有第一功率容量限值、连接至所述公共总线并且与对于电力载荷的变化的第一响应能力相关联；第二发电机组，第二发电机组具有第二功率容量限值、连接至所述公共总线并且与对于电力载荷的变化的第二响应能力相关联，第二响应能力相比于第一响应能力相对较慢；以及电子控制器，电子控制器配置为：i)将第一运转范围应用于第一发电机组并将第二运转范围应用于第二发电机组，以响应电力载荷的变化，ii)确定第一运转范围内的第一功率目标以及确定第二运转范围内的第二功率目标，以响应电力载荷的变化；以及iii)根据第一响应能力设置第一功率目标以及根据第二响应能力设置第二功率目标。2.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述电子控制器还配置为，在设置所述运转范围内的第一功率目标之前，间歇地将第一功率目标设置为第一运转范围的上阈值。3.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述电子控制器还配置为，在设置所述运转范围内的第一功率目标之前，间歇地将第一功率目标设置为高于第一运转范围的上阈值。4.根据权利要求3所述的电力系统，其中所述电子控制器还配置为间歇地将第一功率目标设置为第一功率容量限值。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·D·康弗塞，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US