一种小型内燃发电机组并网控制系统及控制方法技术方案

本公开提出了一种小型内燃发电机组并网控制系统及控制方法，包括：并网控制器，用于进行并网同步控制算法的处理，并网后进行最优控制算法的处理，并将处理得出的调节信号发送给电压调节器AVR与转速调节器ASR，对发电机组与市电的频率、电压数值、电压相位是否相同进行检测并比较，控制并网开关，向转速调节器ASR发送并网运行信号；转速调节器ASR，用于将并网控制器处理得出的调节信号与采集的发电机转速并网前进行传统的转速PID控制算法的处理，并网后进行变增益控制算法的处理，并将处理后得出的结果用来控制节气门开度。它解决了现有技术中没有关于对于并网与离网之间进行切换的控制器设计的问题，以及切换并网后电功率波容易产生波动的不足。

A grid-connected control system and control method for small internal combustion generator set

The present disclosure proposes a grid-connected control system and control method for small internal combustion generating units, including: a grid-connected controller for the processing of grid-connected synchronous control algorithm, the processing of optimal control algorithm after grid-connected, and the obtained regulating signals are sent to voltage regulator AVR and speed regulator ASR, which are used for frequency, voltage value and voltage phase of generators and power supply. The speed regulator ASR is used to process the regulating signal from the grid-connected controller and the traditional speed PID control algorithm before the collected generator speed is connected to the grid. After the grid-connected, the variable gain control algorithm is processed, and the results after the processing are used to control the speed of the generator. Control throttle opening. It solves the problem that there is no controller design for switching between grid-connected and off-grid in the existing technology, and the shortcoming that power wave is prone to fluctuation after switching grid-connected.

【技术实现步骤摘要】
一种小型内燃发电机组并网控制系统及控制方法
本公开涉及内燃发电机组并网控制
，特别是涉及一种小型内燃发电机组并网控制系统及控制方法。
技术介绍
随着世界能源危机的不断加剧和环境污染的日益严重，清洁高效的分布式供能系统得到越来越广泛的应用。分布式供能系统遵循“能量对口、梯级利用”的供能原则，且更加靠近用户侧，为终端用户提供灵活、节能型的综合能源服务，具有节能环保和清洁高效等特点，对于能源安全也具有重要意义。分布式供能系统通常使用天然气作为主要能源，采用内燃发电机组作为核心供能部件，为用户提供稳定高质量电能。目前，分布式能源系统输出的电能需要借助现有低压配电网，即需要实现并网发电，向低压配电网持续提供稳定电能。因此，内燃发电机组的并网发电性能对配电网的电能质量具有重要影响。检索发现，目前发电设备的并网控制技术大多数针对光伏、风电并网发电系统，很少有涉及小型内燃发电机组并网控制系统。传统的控制方法(纯PID控制)并网后存在电功率波动问题，中国公开申请号为“201510558242.7”的贵州电网有限责任公司及北京四方继保自动化股份有限公司的《一种冷热电三联供系统中孤网和并网模式无缝切换的方法》专利，该专利公开了针对冷热电三联供系统通过在同期装置中增加模式控制器实现带负载条件下(输出功率)并网/离网切换，然后，专利技术人意识到，该专利但其仅是介绍并网/离网切换条件，并未给出具体控制器设计，也并未考虑并网后电功率波动的问题。中国公开申请号为“201611086391.9”的中广核工程有限公司及中国广核集团有限公司的《核电站发电机孤岛运行方式下的同期并网操作方法和装置》专利，该专利公开了通过设置同期装置参数，进行差频并网，解决了核电站发电机同期并网时初始负荷波动较大的问题，然后，专利技术人意识到，该专利其也未考虑并网后电功率波动的问题。综上所述，现有技术中对于并网与离网之间进行切换的控制器设计及切换并网后电功率波动的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种小型内燃发电机组并网控制系统及控制方法，对并网与离网之间进行切换的控制器进行了设计，并解决了并网后电功率波动的问题；一种小型内燃发电机组并网控制系统，包括：并网控制器和转速调节器ASR；并网前，将采集的市电电压与电流、发电机组电压与电流及发电机转速传输至并网控制器，所述并网控制器进行并网同步控制算法的处理；所述转速调节器ASR，将并网控制器处理得出的调节信号与采集的发电机转速进行传统的转速PID控制算法的处理，并将处理后得出的结果用来控制节气门开度；所述并网控制器对发电机组与市电的频率、电压数值、电压相位是否相同进行检测并比较，控制并网开关动作，向转速调节器ASR发送并网运行信号；并网后，在所述并网控制器中进行最优控制算法的处理，并将处理得出的发电机组节气门开度设定信号发送给转速调节器ASR；所述转速调节器ASR，将并网控制器处理得出的发电机组节气门开度设定信号与采集的发电机组节气门开度信号进行变增益控制算法的处理，并将处理后得出的结果用来控制节气门开度。进一步的，所述并网同步控制算法将采集的市电电压与电流、发电机组的电压与电流及发电机组的实时转速进行计算，得出转速给定值和电压给定值，并将转速给定值发送给转速调节器ASR，将电压给定值发送给电压调节器AVR。进一步的，所述最优控制算法将功率给定作为目标给定值，将采集的发电机组电压、电流计算得出的发电机组功率作为功率反馈，以输出功率无超调为约束条件，以调节时间最短为目标函数，以发电机组节气门开度为控制变量，利用建立的发电机组模型和优化算法计算发电机组节气门开度设定信号；所述并网控制器将所述发电机组节气门开度设定信号发送给转速调节器ASR。进一步的，所述变增益控制算法以最优控制算法所得发电机组节气门开度设定信号为设定值，以实测发电机组节气门开度为反馈值，通过设定值与反馈值之差，计算得到变增益系数，从而实现内燃发电机组节气门开度的变增益控制；所述转速调节器ASR将并网控制器发送的发电机组节气门开度设定信号通过运行变增益控制算法控制节气门开度。进一步的，并网前，所述并网控制器向转速调节器ASR发送的并网运行信号为0；当并网控制器检测到发电机组的频率与市电频率相同、发电机组电压与市电电压数值相等、发电机组电压相位与市电电压相位相同时，并网控制器控制并网开关闭合，发电机组开始并网，同时并网控制器向转速调节器ASR发送的并网运行信号变为1。一种小型内燃发电机组并网控制系统的控制方法，包括步骤如下：并网前，并网控制器接受到并网指令后向转速调节器ASR发送的并网运行信号为0；并网运行信号为0时，并网控制器将采集的市电电压与电流、发电机组的电压与电流及发电机组的实时转速通过并网同步控制算法进行计算，得出转速给定值和电压给定值，并将转速给定值发送给转速调节器ASR，将电压给定值发送给电压调节器AVR；电压调节器AVR采集发电机组的电压，并利用PI算法控制发电机组的励磁电流，使发电机组电压快速达到并网控制器发送的电压给定值；转速调节器ASR将并网控制器发送的转速给定值与采集的发电机转速利用传统的转速PID控制算法的处理，并将处理后得出的结果用来控制节气门开度；当并网控制器检测到发电机组的频率与市电频率相同、发电机组电压与市电电压数值相等、发电机组电压相位与市电电压相位相同时，并网控制器控制并网开关闭合，发电机组开始并网，同时并网控制器向转速调节器ASR发送的并网运行信号变为1；并网运行信号为1时，并网控制器将采集的发电机组的电压与电流及设定的功率给定信号通过最优控制算法进行计算，得出发电机组节气门开度设定信号并发送给转速调节器ASR；转速调节器ASR将并网控制器发送的发电机组节气门开度设定信号与实时的节气门开度信号进行变增益控制算法的处理，并将处理后得出的结果用来控制节气门开度，从而调节有功功率，使发电机组并网功率保持稳定。进一步的，所述并网同步控制算法将采集的市电电压与电流、发电机组的电压与电流及发电机组的实时转速进行计算，得出转速给定值和电压给定值，并将转速给定值发送给转速调节器ASR，将电压给定值发送给电压调节器AVR。进一步的，所述最优控制算法将功率给定作为目标给定值，将采集的发电机组电压、电流计算得出的发电机组功率作为功率反馈，以输出功率无超调为约束条件，以调节时间最短为目标函数，以发电机组节气门开度为控制变量，利用建立的发电机组模型和优化算法计算发电机组节气门开度设定信号；所述并网控制器将所述发电机组节气门开度设定信号发送给转速调节器ASR。进一步的，所述变增益控制算法以最优控制算法所得发电机组节气门开度设定信号为设定值，以实测发电机组节气门开度为反馈值，通过设定值与反馈值之差，计算得到变增益系数，从而实现内燃发电机组节气门开度的变增益控制；所述转速调节器ASR将并网控制器发送的发电机组节气门开度设定信号通过运行变增益控制算法控制节气门开度。所述传统的转速PID控制算法，以并网控制器输出的转速给定值为目标值，采集发电机组实时转速，以所述转速给定值与发电机组实时转速两者差值为转速PID的输入信号，利用经典位置式PID算法计算输出量，调节发电机转速。与现有技术相比，本公开的有益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型内燃发电机组并网控制系统，其特征是，包括：并网控制器和转速调节器ASR；并网前，将采集的市电电压与电流、发电机组电压与电流及发电机转速传输至并网控制器，所述并网控制器进行并网同步控制算法的处理；所述转速调节器ASR，将并网控制器处理得出的调节信号与采集的发电机转速进行传统的转速PID控制算法的处理，并将处理后得出的结果用来控制节气门开度；所述并网控制器对发电机组与市电的频率、电压数值、电压相位是否相同进行检测并比较，控制并网开关动作，向转速调节器ASR发送并网运行信号；并网后，在所述并网控制器中进行最优控制算法的处理，并将处理得出的发电机组节气门开度设定信号发送给转速调节器ASR；所述转速调节器ASR，将并网控制器处理得出的发电机组节气门开度设定信号与采集的发电机组节气门开度信号进行变增益控制算法的处理，并将处理后得出的结果用来控制节气门开度。

【技术特征摘要】
1.一种小型内燃发电机组并网控制系统，其特征是，包括：并网控制器和转速调节器ASR；并网前，将采集的市电电压与电流、发电机组电压与电流及发电机转速传输至并网控制器，所述并网控制器进行并网同步控制算法的处理；所述转速调节器ASR，将并网控制器处理得出的调节信号与采集的发电机转速进行传统的转速PID控制算法的处理，并将处理后得出的结果用来控制节气门开度；所述并网控制器对发电机组与市电的频率、电压数值、电压相位是否相同进行检测并比较，控制并网开关动作，向转速调节器ASR发送并网运行信号；并网后，在所述并网控制器中进行最优控制算法的处理，并将处理得出的发电机组节气门开度设定信号发送给转速调节器ASR；所述转速调节器ASR，将并网控制器处理得出的发电机组节气门开度设定信号与采集的发电机组节气门开度信号进行变增益控制算法的处理，并将处理后得出的结果用来控制节气门开度。2.如权利要求1所述的一种小型内燃发电机组并网控制系统，其特征是，所述并网同步控制算法将采集的市电电压与电流、发电机组的电压与电流及发电机组的实时转速进行计算，得出转速给定值和电压给定值，并将转速给定值发送给转速调节器ASR，将电压给定值发送给电压调节器AVR。3.如权利要求1所述的一种小型内燃发电机组并网控制系统，其特征是，所述最优控制算法将功率给定作为目标给定值，将采集的发电机组电压、电流计算得出的发电机组功率作为功率反馈，以输出功率无超调为约束条件，以调节时间最短为目标函数，以发电机组节气门开度为控制变量，利用建立的发电机组模型和优化算法计算发电机组节气门开度设定信号；所述并网控制器将所述发电机组节气门开度设定信号发送给转速调节器ASR。4.如权利要求1所述的一种小型内燃发电机组并网控制系统，其特征是，所述变增益控制算法以最优控制算法所得发电机组节气门开度设定信号为设定值，以实测发电机组节气门开度为反馈值，通过设定值与反馈值之差，计算得到变增益系数，从而实现内燃发电机组节气门开度的变增益控制；所述转速调节器ASR将并网控制器发送的发电机组节气门开度设定信号通过运行变增益控制算法控制节气门开度。5.如权利要求1所述的一种小型内燃发电机组并网控制系统，其特征是，并网前，所述并网控制器向转速调节器ASR发送的并网运行信号为0；当并网控制器检测到发电机组的频率与市电频率相同、发电机组电压与市电电压数值相等、发电机组电压相位与市电电压相位相同时，并网控制器控制并网开关闭合，发电机组开始并网，同时并网控制器向转速调节器ASR发送的并网运行信号变为1。6.一种小型内燃发电机组并网控制系统的控制方法，其特征是，包括步骤如下：并网前，并网控制器接受到并网指令后向转速调节器ASR发送的并网运行信号为0；并网运行信号为0时，并网控制器将采集的市电电压与电流、发...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙波，巩枭，李帆，张承慧，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37