用于功率因数校正的系统和方法技术方案

提供了一种用于控制发电机系统中的功率因数的系统和方法。在一些实施例中，发电机系统包括被配置为向电网供电的一个或多个发电机、被配置为将发电机输出的电压调节到设定电压并且将输出的功率因数调节到设定功率因数的自动电压调节器、以及控制器。所述控制器被配置为检测所述输出上的故障，并且基于所述故障来调整所述自动电压调节器的所述设定功率因数。所述控制器还被配置为在设定时间段内将所述设定功率因数从所述调整值斜升回初始值。所述设定功率因数从所述调整值斜升回初始值。所述设定功率因数从所述调整值斜升回初始值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于功率因数校正的系统和方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2019年10月3日提交的、申请号为62/910,106的美国临时申请的优先权，该申请通过引用整体并入本文。


[0002]本公开一般涉及发电机领域。更具体地，本公开涉及用于控制发电机输出的功率因数的系统和方法。

技术介绍

[0003]发电机可以连接到电网以为各种负载供电。发电机的功率输出包括实际功率(actual power)和无功功率(reactive power)。实际功率和无功功率之间的比率定义了功率因数。电网需要稳定的电压，以防止各种负载受损。在电网的电压低于设定电压的情况下，发电机必须提供无功功率以支持电网的电压。然而，一旦电网的电压恢复，发电机可能消耗来自电网的无功功率，这可能导致电压的进一步不期望的波动。

技术实现思路

[0004]本公开的一个实施例涉及一种发电机系统。该发电机系统包括配置为向电网供电的发电机、配置为将发电机的输出的电压调节到设定电压并将输出的功率因数调节到设定功率因数的自动电压调节器、以及控制器，所述控制器被配置为检测发电机输出上的故障，基于所述故障将所述设定功率因数从初始值调整为调整值，并在设定时间段内将所述设定功率因数从所述调整值斜升(ramp)回所述初始值。在一些实施例中，所述故障是低电压穿越(UVRT)条件。在一些实施例中，确定系统的故障包括检测发电机的输出的电压低于设定电压的量。在一些实施例中，基于所述故障调整所述设定功率因数包括基于所述输出的电压低于所述设定电压的量插值用于调整所述设定功率因数的量，以及将所述设定功率因数从所述初始值调整所述量至所述调整值。在一些实施例中，调整设定功率因数的量与输出电压低于设定电压的量之间的插值(interpolation)是线性的。在一些实施例中，所述调整后的设定功率因数与所述设定功率因数的初始值之间的斜升包括在所述设定时间段上的逐步线性函数。
[0005]另一个实施例涉及一个或多个发电机的控制器。所述控制器包括处理器，所述处理器被配置为检测所述一个或多个发电机的输出上的故障，基于所述故障调整连接到所述一个或多个发电机的自动电压调节器的设定功率因数，并且在设定时间段内使所述设定功率因数斜升回初始值，其中，设定时间段基于所述故障。在一些实施例中，所述控制器还包括被配置为连接到自动电压调节器的输出端子，所述自动电压调节器被配置为将一个或多个发电机的输出的电压调节到设定电压，并且将所述一个或多个发电机的输出的功率因数调节到设定功率因数，其中，所述处理器还被配置为经由所述输出端子输出直流(DC)偏置信号，并且其中，所述DC偏置信号被配置为控制所述设定功率因数。在一些实施例中，调整
和斜升所述设定功率因数包括在0伏和10伏的范围内调谐DC偏置信号。
[0006]另一个实施例涉及一种控制发电机系统的功率因数的方法。所述方法包括同通过发电机系统的控制器检测电网上的故障，通过所述控制器基于故障确定设定功率因数的调整值，通过所述发电机系统将所述设定功率因数从初始值调整到调整值，以及通过所述发电机系统在设定时间段内将所述设定功率因数从所述调整值斜升回所述初始值。在一些实施例中，将调整后的功率因数斜升回到所述初始值是在所述设定时间段内以逐步线性的方式完成，并且其中基于功率因数校正的量来确定所述设定时间段。
附图说明
[0007]通过以下结合附图的具体描述，本公开将得到更加充分地理解，其中，相同的附图标记表示相同的元件，其中：
[0008]图1是示出根据一个示例性实施例的发电机系统的框图。
[0009]图2是根据一个示例性实施例的用于控制发电机系统的功率因数的过程的流程图。
[0010]图3是根据一个示例性实施例的功率因数插值图。
[0011]图4是根据一个示例性实施例的步长插值图。
[0012]图5描绘了根据一个示例性实施例的不具有功率因数控制的发电机系统的模拟结果。
[0013]图6描绘了根据一个示例性实施例的具有功率因数控制的发电机系统的模拟结果。
具体实施方式
[0014]在转向详细说明示例性实施例的附图之前，应当理解，本申请不限于说明书中阐述或附图中说明的细节或方法。还应理解，术语仅用于描述的目的，不应被视为限制性的。
[0015]总体上参照附图，根据示例性实施例，提供了可用于结合发电机对负载供电的系统和方法。一个或多个发电机(例如，发电机组)用于向电网上的一个或多个负载供电。电网可以具有一个或多个并联的发电机组，以支持电网，从而支持电网的负载。发电机组具有为每个发电机组维持功率因数的控制器。功率因数是发电机组输出的实际功率与无功功率之比。在稳定的运行条件下，控制器使功率因数最大化，以确保发电机组以最大效率运行(例如，发电机组产生尽可能多的实际功率，并且通过产生多余的无功功率而不会浪费燃料或其他资源)。
[0016]然而，电网中的负载的功率需求可能会随着条件的变化而变化，例如增加和减少对电网的消耗。例如，电网上的大量消耗(例如，工厂启动大型工业设备，通常是较大的电感负载)可能导致电网上的电压突然下降。在该示例中，电网需要来自连接到电网的发电机组的支持，以便快速恢复/支持电压，从而避免对也连接到电网的电子设备和其他电气设备的任何损坏。无功伏安(VAR)是无功功率的测量单位。无功功率存在于交流电路中(当电流和电压不同相时)，并定义了系统的功率因数。交流电源系统的功率因数是负载吸收的实际功率与电路中流动的视在功率(apparent power)之比。发电机组通过输出无功功率来支持电网，并保持电压稳定。然而，一旦电压已经恢复，由于发电机组控制器试图将发电机组恢复
到故障前功率因数，发电机组可能消耗来自电网的无功功率，这导致电网上的电压的进一步变化。这是不可取的，并且实际上在某些地区(例如，欧洲)不符合电网规范合规性(GCC)。
[0017]为了解决发电机系统在故障(例如，需要发电机组输出无功功率的电压下降)后消耗来自电网的无功功率的问题，本公开提供了用于使用不兼容的控制器来控制发电机系统(需要遵守GCC)中的功率因数的示例性系统和方法。一个示例性发电机系统包括耦合到电网的一个或多个发电机、连接到一个或多个发电机的电压调节器(例如，自动电压调节器AVR)、以及连接到电压调节器和所述一个或多个发电机的控制器。AVR被配置为将发电机的输出的电压调节到设定电压，并将输出的功率因数调节到设定功率因数。控制器被配置为检测故障(例如，电压从设定电压下降)并且基于所述故障将所述设定功率因数从初始值调整到调整值。控制器还被配置为在设定时间段内将设定功率因数从调整值斜升回到初始值。设定时间段是基于功率因数调整的量(例如，因而也基于故障)。所述斜升通过减轻由功率因数的偏移引起的积分饱和(integral wind
‑
up)确保发电机系统不进入一个或多个发电机消耗来自电网的无功功率的状态。
[0018]参考图1，示出了根据一个示例性实施例的发电机系统10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发电机系统，其特征在于，包括：发电机，被配置为向电网供电；自动电压调节器，被配置为将所述发电机的输出的电压调节到设定电压并且将所述输出的功率因数调节到设定功率因数；以及控制器，被配置为检测所述发电机的输出上的故障，基于所述故障将所述设定功率因数从初始值调整到调整值，并且在设定时间段内将所述设定功率因数从所述调整值斜升回所述初始值。2.根据权利要求1所述的发电机系统，其特征在于，所述故障是低电压穿越(UVRT)条件。3.根据权利要求1所述的发电机系统，其特征在于，确定所述故障包括检测所述发电机的所述输出的电压低于所述设定电压的量。4.根据权利要求3所述的发电机系统，其特征在于，基于所述故障调整所述设定功率因数包括基于所述输出的所述电压低于所述设定电压的量插值所述调整值，并且将所述设定功率因数从所述初始值调整所述量至所述调整值。5.根据权利要求4所述的发电机系统，其特征在于，所述调整值与所述输出的所述电压低于所述设定电压的所述量之间的插值是线性的。6.根据权利要求4所述的发电机系统，其特征在于，将所述设定功率因数斜升回所述设定功率因数的所述初始值包括基于所述调整值对所述设定时间段进行插值。7.根据权利要求6所述的发电机系统，其特征在于，所述设定时间段与所述调整值之间的所述插值是线性的。8.根据权利要求1所述的发电机系统，其特征在于，所述设定功率因数的所述调整值与所述初始值之间的所述斜升包括在所述设定时间段内的逐步线性函数。9.根据权利要求1所述的发电机系统，其特征在于，所述控制器向所述自动电压调节器输出直流(DC)偏置信号，并且所述DC偏置信号被配置为指示所述设定功率因数。10.根据权利要求9所述的发电机系统，其特征在于，调整所述设定功率因数包括在0伏和10伏的范围内调整所述DC偏置信号。11.一个或多个发电机的控制器，其特征在于，包括：处理器，被配置为：检测所述一个或多个发电机的输出上的故障；基于所述故障调整连接到所述一个或多个发电机的自动电压调节器的设定功率因数；以及在设定时间段内使所述设定功率因数斜升...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：康明斯发电机有限公司，
类型：发明
国别省市：