具有电阻制动能力的发电系统和方法技术方案

本发明专利技术题为具有电阻制动能力的发电系统和方法。一种发电系统包括发电机，其操作耦合至发动机，用于生成电功率并且向电网供应电功率。此外，所述发电系统包括电阻制动系统，其操作耦合在发电机与电网之间。电阻制动系统包括：机械开关，与电阻器并联连接；以及控制器，用于响应电网事件而控制来自发动机的功率，并且操作机械开关以在机械开关与并联连接电阻器之间重定向电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及电能转换，以及更具体地，涉及用于连接到电力网、具有低惯性矩的小型发电机组的电阻制动能力的系统和方法。
技术介绍
分布式能源(DER)系统是通常在从3kW至10000kW的范围中的小型发电机，其从各种源生成功率，并且将所生成功率传送到连接至发电机的电网。电网可以是电力网或孤岛电网。此外，电网收集从多个发电机所生成的功率，并且将功率传输到不同位置或者一个或多个客户负载。通常，DER系统是对传统电功率系统的替代或增强。小型发电机可由小型燃气涡轮机来供电，或者可包括例如燃料电池和/或风力发电机。DER系统降低传送电力中损失的能量的量，因为电力在极为接近它被使用的位置，也许甚至在同一大楼中生成。DER系统还减少必须被构造的电力线的大小和数量。然而，由于分布式发电的增加使用，许多电网规则正要求小型发电机组提供增强的能力，例如故障电压穿越。当电功率系统中的故障发生时，系统中的电压可能在短时间持续时间(通常小于500毫秒)下降显著的量，直到清除故障。诸如相导体连接到地(或者接地故障)或者相导体的短路的故障在闪电和暴风期间或者因传输线意外连接到地而可能发生。以往在无意故障和大功率扰动环境下，小型发电机组每当电压降发生时跳闸脱机已经是可接受和期望的。以这样的方法操作在小型发电机组的渗透水平低时对电力供应没有实际有害影响。然而，随着小型发电机组在电功率系统中的渗透增加，这些小型发电机组保持在线并且穿越这样的低电压条件，以保持与电力网同步，并且以能够在清除故障之后继续向电网供应功率是期望的。这类似于对大型发电机组所施加的要求。<br>因此，确定将会解决上述问题的方法和系统是期望的。
技术实现思路
按照本专利技术的实施例，提供了发电系统。所述发电系统包括发电机，其操作耦合至发动机，用于生成电功率并且向电网供应电功率。此外，所述发电系统包括电阻制动系统，其操作耦合在发电机与电网之间。电阻制动系统包括：机械开关，与电阻器并联连接；以及控制器，用于响应电网事件而控制来自发动机的功率，并且操作机械开关以在机械开关与并联连接电阻器之间重定向电流。按照本公开的另一方面，提供了从发电机向电网供应电功率的方法，其中发电机耦合至连接在发电机与电网之间的电阻制动系统。电阻制动系统包括与电阻器并联连接的机械开关。所述方法包括在正常操作条件下通过机械开关向电网供应电功率。此外，所述方法包括在检测到电网事件时：(a)控制到发电机的功率；以及(b)操作机械开关，使得来自发电机的电流在机械开关与电阻器之间重定向。技术方案1：一种发电系统，包括：发电机，操作耦合至发动机，用于生成电功率并且向电网供应所述电功率；电阻制动系统，操作耦合在所述发电机与所述电网之间，所述电阻制动系统包括：机械开关，与电阻器并联连接；以及控制器，用于响应电网事件而控制来自所述发动机的功率，并且操作所述机械开关以在所述机械开关与所述并联连接电阻器之间重定向电流。技术方案2：如技术方案1所述的系统，其中，所述控制器配置成当检测到所述电网事件时发送第一控制信号以部分或完全切断所述发动机的点火装置，以控制来自所述发动机的功率。技术方案3：如技术方案2所述的系统，其中，所述控制器配置成当检测到所述电网事件时发送第二控制信号以断开所述机械开关，其中所述机械开关在第一预定时间之前断开。技术方案4：如技术方案3所述的系统，其中，所述电阻器充分确定大小用于当所述机械开关断开时吸收来自所述发电机的某些量的电功率和能量。技术方案5：如技术方案3所述的系统，其中，所述控制器配置成在所述第一预定时间之后发送第三控制信号以部分或完全接通所述发动机的所述点火装置。技术方案6：如技术方案5所述的系统，其中所述控制器配置成基于来自所述发动机的所述受控制的功率来调节所述发电机的速度。技术方案7：如技术方案1所述的系统，其中，所述控制器配置成如果在自所述电网事件发生起的第二预定时间之前清除所述电网事件则发送第四控制信号以闭合所述机械开关。技术方案8：如技术方案7所述的系统，其中所述控制器配置成如果在所述第二预定时间之后所述电网事件继续，则发送第五控制信号以切断所述发动机的所述点火装置。技术方案9：如技术方案1所述的系统，其中所述控制器配置成基于输入信号来检测所述电网事件。技术方案10：如技术方案9所述的系统，其中，所述输入信号包括电压信号、电流信号、发电机功率信号、速度信号、转子角度信号、发动机功率信号、发动机转矩信号或者它们的任何组合。技术方案11：如技术方案1所述的系统，其中，所述发动机包括燃气涡轮机、燃气发动机或者风力涡轮机。技术方案12：一种从耦合至电阻制动系统的发电机向电网供应电功率的方法，所述电阻制动系统连接在所述发电机与所述电网之间，所述电阻制动系统包括与电阻器并联连接的机械开关，所述方法包括：在正常操作条件下通过所述机械开关向所述电网供应所述电功率；在检测到电网事件时：(a)控制到所述发电机的功率；以及(b)操作所述机械开关，使得来自所述发电机的电流在所述机械开关与所述电阻器之间重定向。技术方案13：如技术方案12所述的方法，其中控制到所述发电机的功率包括控制耦合至所述发电机的发动机的功率。技术方案14：如技术方案13所述的方法，还包括当检测到所述电网事件时部分或完全切断所述发动机的点火装置。技术方案15：如技术方案13所述的方法，还包括在第一预定时间之后部分或完全接通所述发动机的所述点火装置。技术方案16：如技术方案13所述的方法，还包括如果在第二预定时间之前清除了所述电网事件则闭合所述机械开关。技术方案17：如技术方案16所述的方法，还包括如果在所述第二预定时间之后所述电网事件继续则切断所述发动机的所述点火装置。技术方案18：如技术方案12所述的方法，其中，所述电网事件基于输入信号来检测。技术方案19：如技术方案18所述的方法，其中，所述输入信号包括电压信号、电流信号、发电机功率信号、速度信号、转子角度信号、发动机功率信号、发动机转矩信号或者它们的任何组合。附图说明当参考附图阅读下面详细的描述时，将会更好地理解本专利技术的这些及其他特征、方面和优点，其中整个附图中，相同标号表示相同部件，其中：图1是在故障之前、期间和之后的电网规则定义的电压分布的图表；图2是根据本公开的方面的连接到电力网并且利用电阻制动系统的发电系统的图解表示；图3(a)-3(g)是根据本公开的方面的电阻制动操作的各个阶段的图解表示；以及图4是说明按照本公开的方面的用于从发电机向电网供应功率的方法的流程图。具体实施方式如下面详细讨论的，本专利技术的实施例起作用来提供用于连接到电网，具有低惯性矩的小型发电机组的电阻制动能力的系统和方法。图1说明了在发电机到电网的连接点(POC)的电网规则电压分布的示例的图表10。电网机构中的一些希望如果在POC处的电压高于示出的电压分布，发电机不应当从电网断开。然而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电系统，包括：发电机，操作耦合至发动机，用于生成电功率并且向电网供应所述电功率；电阻制动系统，操作耦合在所述发电机与所述电网之间，所述电阻制动系统包括：　　机械开关，与电阻器并联连接；以及　　控制器，用于响应电网事件而控制来自所述发动机的功率，并且操作所述机械开关以在所述机械开关与所述并联连接电阻器之间重定向电流。

【技术特征摘要】
2014.12.11 US 14/5667491.一种发电系统，包括：
发电机，操作耦合至发动机，用于生成电功率并且向电网供应所述电功率；
电阻制动系统，操作耦合在所述发电机与所述电网之间，所述电阻制动系统包括：
机械开关，与电阻器并联连接；以及
控制器，用于响应电网事件而控制来自所述发动机的功率，并且操作所述机械开关以在所述机械开关与所述并联连接电阻器之间重定向电流。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器配置成当检测到所述电网事件时发送第一控制信号以部分或完全切断所述发动机的点火装置，以控制来自所述发动机的功率。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述控制器配置成当检测到所述电网事件时发送第二控制信号以断开所述机械开关，其中所述机械开关在第一预定时间之前断开。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述电阻器充分确定大小用于当所述机械开关断开时吸收来自所述发...

【专利技术属性】
技术研发人员：A帕诺斯延，C贝尔德，H肖姆伯格，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US