CN102307036A - 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置 - Google Patents

一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102307036A
CN102307036A CN201110061280A CN201110061280A CN102307036A CN 102307036 A CN102307036 A CN 102307036A CN 201110061280 A CN201110061280 A CN 201110061280A CN 201110061280 A CN201110061280 A CN 201110061280A CN 102307036 A CN102307036 A CN 102307036A
Authority
CN
China
Prior art keywords
output voltage
generator
output
voltage
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201110061280A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102307036B (zh
Inventor
田辉
隆郁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Loncin General Dynamics Co Ltd
Original Assignee
Loncin General Dynamics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Loncin General Dynamics Co Ltd filed Critical Loncin General Dynamics Co Ltd
Priority to CN2011100612803A priority Critical patent/CN102307036B/zh
Publication of CN102307036A publication Critical patent/CN102307036A/zh
Priority to PCT/CN2012/071833 priority patent/WO2012122896A1/zh
Priority to JP2013558295A priority patent/JP6040173B2/ja
Priority to EP12757969.6A priority patent/EP2688198A4/en
Priority to RU2013142624/07A priority patent/RU2587590C2/ru
Priority to US14/005,199 priority patent/US8933588B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN102307036B publication Critical patent/CN102307036B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H02J3/42Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with automatic parallel connection when synchronisation is achieved
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/06Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving electric generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P9/305Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling voltage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F02B63/042Rotating electric generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/25Special adaptation of control arrangements for generators for combustion engines

Abstract

本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置,每次内燃机启动,控制器检测输出电压回路上是否有电压输出,如果检测到有电压输出,则作为从机以检测到的电压的相位为基准,使自身的输出电压与检测的电压的相位同步;如果没有检测到电压,则作为主机;获得各自的有功功率和输出电流的有效值;由各自的输出电流的有效值按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值,由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角;每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同;控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。从而实现并联发电机之间功率的自动平衡。不需要多台发电机并联运行添加额外的附属设备,并且不需要用户进行任何操作。

Description

一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及发电机控制技术领域,特别涉及一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置。
背景技术
下面先介绍内燃机驱动发电机的组成及工作原理。
参见图1,该图为现有技术中内燃机驱动发电机的结构图。
内燃机101作为原动机驱动发电机102发电,发电机102输出的交流电经过整流单元103整流为直流后输出给逆变单元104,逆变单元104在控制器105的控制下将直流电逆变为需要的交流电,然后再讲过滤波单元106进行滤波后提供给负载。同时,控制器105通过油门控制器107控制内燃机101的油门开度。
有些应用场合需要发电机提供较大的功率输出,但是一台发电机可能无法满足要求,例如一台发电机的输出功率是1.6kW,但是负载需要3kW的功率,这样就需要将两台发电机并联在一起为负载提供电源。
参见图2,所示,该图为现有技术中多台发电机并联在一起为负载供电的示意图。
该并联系统包括两台发电机,每台发电机对应一台内燃机;发电机的输出端并联在一起为负载提供电源。
由于发电机并联为负载供电与光伏逆变并网是两个完全不同的供电方式,光伏逆变并网只需要与电网的相位相同,频率相同即可,不需要光伏逆变中的各个并联电机之间实现功率平衡。但是,发电机并联为负载供电需要各个发电机之间实现功率平衡。
因此,如何控制内燃机驱动发电机并联运行是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置,能够使并联运行的发电机组间实现自动功率平衡。
本发明提供一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,包括以下步骤:
每次内燃机启动,每台发电机的控制器检测输出电压回路上是否有电压输出,如果检测到有电压输出,则作为从机以检测到的电压的相位为基准,使自身的输出电压与检测的电压的相位同步;如果没有检测到电压,则作为主机;
获得各自的有功功率和输出电流的有效值;
由各自的输出电流的有效值按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值,由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角;每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同;每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-输出电流特性曲线和内功率因数角-有功功率特性曲线;内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差;
控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。
优选地,所述获得每台发电机的有功功率具体为:
实时检测每台发电机的输出电压和输出电流;
由公式
Figure BDA0000050168430000021
获得有功功率;其中,P代表有功功率;U(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电压,I(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电流;T代表输出电压的周期;Δt代表采样时间间隔。
优选地,所述检测每台发电机的输出电压具体为:
将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行模数变换获得输出电压。
优选地,所述检测每台发电机的输出电流的有效值具体为:
将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行正幅度值变换获得输出电流的有效值。
优选地,所述控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值,具体为:
通过调整产生PWM波的正弦幅值的系数来调整输出电压幅值;
优选地,所述控制每台发电机达到各自对应的内功率因数角,具体为:
通过调整PWM波的相位来调节内功率因数角的相位。
优选地,每台发电机的所述输出电压的相位的检测具体为:
将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行方波变换获得输出电压的相位,或者将整流后的电压进行峰值变换获得输出电压的相位。
本发明还提供一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置,包括:
检测单元,每次内燃机启动时,检测输出电压回路上是否有电压输出,如果检测到有电压输出,则作为从机以检测到的电压的相位为基准,使自身的输出电压与检测的电压的相位同步;如果没有检测到电压,则作为主机;
功率获得单元,用于获得各自的有功功率;
输出电流获得单元,用于获得输出电流的有效值;
查找单元,用于由各自的输出电流的有效值按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值,由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角;每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同;每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-输出电流特性曲线和内功率因数角-有功功率特性曲线;内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差;
控制单元,用于控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。
优选地,所述功率获得单元包括:
输出电压的检测子单元,用于实时检测每台发电机的输出电压;
输出电流的检测子单元,用于实时检测每台发电机的输出电流;
计算子单元,用于由公式
Figure BDA0000050168430000031
获得有功功率;其中,P代表有功功率;U(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电压,I(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电流;T代表输出电压的周期;Δt代表采样时间间隔。
优选地,所述输出电压检测子单元检测输出电压具体为:将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行模数变换获得输出电压。
优选地,还包括输出电压的相位检测单元,用于将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行方波变换获得输出电压的相位,或者将整流后的电压进行峰值变换获得输出电压的相位。
优选地,所述输出电流获得单元用于获得输出电流的有效值具体为:将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行正幅度值变换获得输出电流的有效值。
优选地,所述控制单元通过调整产生PWM波的正弦幅值的系数来调整输出电压幅值;通过调整PWM波的相位来调节内功率因数角的相位。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,通过给每台发电机预设下垂特性曲线,并且每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同,因此可以通过反馈的输出电流和有功功率来控制输出电压幅值和内功率因数角,从而实现并联发电机之间的功率的自动平衡。不需要多台发电机并联运行添加额外的附属设备,并且不需要用户进行任何操作。
附图说明
图1是现有技术中内燃机驱动发电机的结构图;
图2是现有技术中多台发电机并联在一起为负载供电的示意图;
图3a是本发明提供的两台发电机的输出电压-输出电流特性曲线;
图3b是本发明提供的两台发电机的内功率因数角-有功功率特性曲线;
图4是本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法实施例一流程图;
图5是本发明提供的控制方法实施例二流程图;
图6是本发明提供的输出电压的方波变换和峰值变换的示意图;
图7是本发明提供的输出电流的正幅度值变换的示意图;
图8是本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置实施例一结构图;
图9是本发明提供的功率获得单元的结构图;
图10是本发明提供的控制装置实施例二结构图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能够更好地理解和实施本发明,下面先介绍本申请基于的发电机并联的原理。
由发电机并联原理获得发电机输出功率的公式如下:
P = U d Uθ X - - - ( 1 )
S2=P2+Q2        (2)
S=UI            (3)
其中,P代表发电机输出的有功功率;Q代表发电机输出的无功功率;S代表发电机的视在功率;Ud代表负载电压,U代表发电机的输出电压,I代表发电机的输出电流;X代表发电机的内抗;θ代表发电机的内功率因数角。
从公式(1)中可以分析得出有功功率P与发电机的内功率因数角θ成正比。θ相位超前,则输出有功功率;θ相位滞后,则吸收有功功率。
从公式(2)中可以分析得出无功功率Q、有功功率P和视在功率S之间的关系,通过调节P和S便可以实现调节Q的目的。为了计算简单,可以通过U和I计算S;直接通过调节S来间接调节无功功率。
由于视在功率S与发电机的输出电压U的幅值成正比。输出电压U幅值高的,输出无功功率;输出电压U幅值低的,吸收无功功率。
因此,本申请就是通过调节发电机的内功率因数角来调节有功功率,通过调节发电机的输出电压的幅值来调节视在功率,间接调节无功功率。
需要说明的是,内燃机驱动发电机的内功率因数角是控制器输出的PWM波的相位与输出电压U的相位的相位差。控制器输出的PWM波用来控制逆变单元中的各个开关管的开关状态。因此,发电机的内功率因数角是控制器可以通过PWM波的相位和的U相位计算获得的。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
虽然多台发电机并联在一起为负载供电,但是每台发电机还是独立进行控制,只是控制每台发电机的运行按照下垂特性曲线进行控制。并且每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同。每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-输出电流特性曲线和内功率因数角-有功功率特性曲线;具体可以参见图3a和图3b,图3a是本发明提供的两台发电机的输出电压-输出电流特性曲线;图3b是本发明提供的两台发电机的内功率因数角-有功功率特性曲线。其中,机组1代表一台发电机,机组2代表另一台发电机。
其中,输出电压-输出电流特性曲线的纵坐标为输出电压(单位是V),横坐标为输出电流(单位是A)。
内功率因数角-有功功率特性曲线的纵坐标为内功率因数角(单位是度),横坐标为有功功率(单位是kW)。
下面以两台发电机并联运行为例进行介绍,多台发电机并联运行的原理与此相同,在此不再赘述。
当两台发电机的相位同步以后,需要控制两台发电机的功率实现平衡分配。
通过上面分析可知,实现并联机组的功率平衡,只需要控制发电机的输出电压幅值和内功率因数角即可。只要每台发电机按照预先设定的下垂特性曲线运行,便可以自动实现功率的平衡分配。因此,本发明实施例提供的控制方法需要控制每台发电机运行在自己的下垂特性曲线上。
参见图4,该图为本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法实施例一流程图。
本实施例提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法包括以下步骤:
S401:每次内燃机启动,每台发电机的控制器检测输出电压回路上是否有电压输出,如果检测到有电压输出,则作为从机以检测到的电压的相位为基准,使自身的输出电压与检测的电压的相位同步;如果没有检测到电压,则作为主机;
多台发电机并联在一起时,为了使相位同步,则有一台发电机作为主机先启动,从机跟随主机进行同步运行。
S402:获得各自的有功功率/和输出电流的有效值;
S403:由各自的输出电流的有效值按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值,由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角;每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同;每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-输出电流特性曲线(U-I)和内功率因数角-有功功率特性曲线(θ-P);
由P查找θ-P曲线获得对应的θ,由Q查找U-I获得对应的U。
S404:控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角θ。
本实施例提供的方法采用输出电压幅值和输出电压相位按预定下垂特性曲线进行变化实现无通讯线并联运行发电机之间的功率的自动平衡。
无功功率分配过程中或负载扰动时,参与并联运行的机组的输出电压幅值按照预定斜率做下垂变化,输出无功功率高的发电机的输出电压幅值下降较多,输出无功功率低的发电机的输出电压幅值下降较少。这样,原输出无功功率高的发电机随着其输出电压幅值降低而输出无功功率开始降低,负载多余的无功功率由原输出无功功率较少的机组承担。由于参与并联运行的机组的输出电压幅值下降所依据的下垂特性曲线的斜率是相同的,因此,无功功率的分担最终将在并联运行的各个发电机中实现自动平衡。
有功功率分配过程中或负载扰动时,参与并联运行的机组的内功率因数角按照预定斜率做下垂变化。输出有功功率大的发电机的内功率因数角较大,输出有功功率小的发电机的内功率因数角较小。输出有功功率大的发电机的控制器控制逆变单元输出PWM的相位进行大的滞后调节,从而使内功率因数角滞后一个较大的角度。输出有功功率小的发电机的控制器控制逆变单元输出PWM的相位进行小的滞后调节,从而使内功率因数角滞后一个较小的角度。由于内功率因数角的改变,原输出有功功率大的发电机随着其内功率因数角的减小,其输出有功功率也将减小,负载多余的有功功率由原输出有功功率小的发电机承担。由于参与并联运行的发电机的内功率因数角下降所依据的下垂特性曲线的斜率是相同的,所以有功功率的分担将在并联运行的各个发电机中实现自动平衡。
本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,通过给每台发电机预设下垂特性曲线,并且每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同,因此可以通过反馈的输出电流和有功功率分别来控制输出电压幅值和内功率因数角,从而实现并联发电机之间的功率的自动平衡。不需要多台发电机并联运行添加额外的附属设备,并且不需要用户进行任何操作。
参见图5,该图为本发明提供的控制方法实施例二流程图。
S501与S401相同,在此不再赘述。
S502:所述获得每台发电机的有功功率具体为:
实时检测每台发电机的输出电压的和每台发电机的输出电流;
则:由公式
Figure BDA0000050168430000071
获得有功功率;其中,P代表有功功率;U(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电压,I(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电流;T代表输出电压的周期;Δt代表采样时间间隔。
下面介绍U、I的具体获得方式。
所述实时检测每台发电机的输出电压具体为:
将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行模数变换获得输出电压;
由于控制器只能检测正值,不能检测负值,因此,需要将交流的输出电压进行整流后进行检测。
由于内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差;因此,需要通过输出电压的相位和PWM波的相位获得内功率因数角,由于PWM波的相位,控制单元本身已经获知,因此只需要检测输出电压的相位即可。
所述检测每台发电机的输出电压的相位具体为:
将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行方波变换获得输出电压的相位,或者将整流后的电压进行峰值变换获得输出电压的相位。
电压方波变换和峰值变换的图形可以参见图6,由于对滤波单元的输出电压进行的是半波整流,因此半波整流后的电压仅是正半周期的,方波变换后的波形是半个周期,峰值变换后的波形是1/4个周期。
当负载是线性负载时,方波变换和峰值变换获得的输出电压的相位是相同的。当负载是非线性负载时,方波变换和峰值变换获得输出电压的相位是不同的,此时,以峰值变换获得的输出电压的相位为准。
所述检测每台发电机的输出电流的有效值具体为:
将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行正幅度值变换获得输出电流的有效值;
输出电流的正幅度值变换可以参见图7。
由于输出电流没有经过整流,所以要首先对输出电流进行正幅度值变换将输出电流变为正的。输出电流的正幅度值变换是将正负电流变换为正电流,可以从图7中看出,输出电流的过零点提到了2.5V。
S503与S403相同,在此不再赘述。
S504:通过调整产生PWM波的正弦幅值的系数来调整输出电压幅值;通过调整PWM波的相位来调节内功率因数角的相位。
基于上述提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,本发明还提供了一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置,下面结合具体实施例来详细说明其组成部分。
参见图8,该图为本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置实施例一结构图。
需要说明的是,虽然是多台发电机并联运行,但是每台发电机是独立运行的,所以本实施例提供的控制装置适用于每台并联的发电机,其工作原理均相同。
本实施例提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置,包括:
检测单元901,每次内燃机启动时,检测输出电压回路上是否有电压输出,如果检测到有电压输出,则作为从机以检测到的电压的相位为基准,使自身的输出电压与检测的电压的相位同步;如果没有检测到电压,则作为主机;
多台发电机并联在一起时,为了使相位同步,则有一台发电机作为主机先启动,从机跟随主机进行同步运行。
每台发电机的检测单元901检测输出电压回路上是否有电压来判断并联的发电机组谁是主机谁是从机。
功率获得单元902,用于获得各自的有功功率;
输出电流获得单元903,用于获得输出电流的有效值;
每台发电机的功率获得单元902检测自己输出的有功功率。
查找单元904,用于由各自的输出电流的有效值按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值,由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角;每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同;每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-输出电流特性曲线和内功率因数角-有功功率特性曲线;内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差;
下垂特性曲线可以参见图3a和图3b,是以两台发电机并联运行为例进行介绍的。
控制单元905,用于控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。
所述控制单元905通过调整产生PWM波的正弦幅值的系数来调整输出电压幅值;由于内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差;因此,所述控制单元905通过调整PWM波的相位来调节内功率因数角的相位。
本实施例提供的方法采用输出电压幅值和输出电压相位按预定下垂特性曲线进行变化实现无通讯线并联运行发电机之间的功率的自动平衡。
本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置,通过给每台发电机预设下垂特性曲线,并且每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同,因此可以通过反馈的输出电流有效值和有功功率来控制输出电压幅值和内功率因数角,从而实现并联发电机之间的功率的自动平衡。不需要多台发电机并联运行添加额外的附属设备,并且不需要用户进行任何操作。
参见图9,该图为本发明提供的控制装置实施例二结构图。
本实施例主要介绍控制装置中的功率获得单元的结构,包括:
输出电压检测子单元902a,用于检测每台发电机的输出电压;
输出电压检测子单元902a检测输出电压具体为:将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行模数变换获得输出电压;
输出电流检测子单元902b,用于检测每台发电机的输出电流;
计算子单元902c,用于由公式
Figure BDA0000050168430000101
获得有功功率;其中,P代表有功功率;U(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电压,I(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电流;T代表输出电压的周期;Δt代表采样时间间隔。
参见图10,该图为本发明提供的装置另一实施例结构图。
本实施例提供的装置还包括输出电压的相位检测单元906。由于内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差;因此,需要通过输出电压的相位和PWM波的相位获得内功率因数角,由于PWM波的相位,控制单元本身已经获知,因此只需要检测输出电压的相位即可。输出电压的相位检测单元906,用于检测每台发电机的输出电压的相位;
所述输出电压的相位检测单元906检测输出电压的相位具体为:将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行方波变换获得输出电压的相位,或者将整流后的电压进行峰值变换获得输出电压的相位。
当负载是线性负载时,方波变换和峰值变换获得的输出电压的相位是相同的。当负载是非线性负载时,方波变换和峰值变换获得输出电压的相位是不同的,此时,以峰值变换获得的输出电压的相位为准。
输出电流获得单元903,用于检测每台发电机的输出电流的有效值;
所述输出电流获得单元903检测输出电流的有效值具体为:将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行正幅度值变换获得输出电流的有效值。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (13)

1.一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
每次内燃机启动,每台发电机的控制器检测输出电压回路上是否有电压输出,如果检测到有电压输出,则作为从机以检测到的电压的相位为基准,使自身的输出电压与检测的电压的相位同步;如果没有检测到电压,则作为主机;
获得各自的有功功率和输出电流的有效值;
由各自的输出电流的有效值按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值,由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角;每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同;每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-输出电流特性曲线和内功率因数角-有功功率特性曲线;内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差;
控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。
2.根据权利要求1所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,其特征在于,所述获得每台发电机的有功功率具体为:
实时检测每台发电机的输出电压和输出电流;
由公式获得有功功率;其中,P代表有功功率;U(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电压,I(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电流;T代表输出电压的周期;Δt代表采样时间间隔。
3.根据权利要求2所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,其特征在于,所述检测每台发电机的输出电压具体为:
将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行模数变换获得输出电压。
4.根据权利要求2所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,其特征在于,所述检测每台发电机的输出电流的有效值具体为:
将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行正幅度值变换获得输出电流的有效值。
5.根据权利要求1所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,其特征在于,所述控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值,具体为:
通过调整产生PWM波的正弦幅值的系数来调整输出电压幅值。
6.根据权利要求1所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,其特征在于,所述控制每台发电机达到各自对应的内功率因数角,具体为:
通过调整PWM波的相位来调节内功率因数角的相位。
7.根据权利要求1所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法,其特征在于,每台发电机的所述输出电压的相位的检测具体为:
将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行方波变换获得输出电压的相位,或者将整流后的电压进行峰值变换获得输出电压的相位。
8.一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置,其特征在于,包括:
检测单元,每次内燃机启动时,检测输出电压回路上是否有电压输出,如果检测到有电压输出,则作为从机以检测到的电压的相位为基准,使自身的输出电压与检测的电压的相位同步;如果没有检测到电压,则作为主机;
功率获得单元,用于获得各自的有功功率;
输出电流获得单元,用于获得输出电流的有效值;
查找单元,用于由各自的输出电流的有效值按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值,由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角;每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同;每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-输出电流特性曲线和内功率因数角-有功功率特性曲线;内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差;
控制单元,用于控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。
9.根据权利要求8所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置,其特征在于,所述功率获得单元包括:
输出电压的检测子单元,用于实时检测每台发电机的输出电压;
输出电流的检测子单元,用于实时检测每台发电机的输出电流;
计算子单元,用于由公式
Figure FDA0000050168420000021
获得有功功率;其中,P代表有功功率;U(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电压,I(t)代表采样时刻t对应的发电机的输出电流;T代表输出电压的周期;Δt代表采样时间间隔。
10.根据权利要求9所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置,其特征在于,
所述输出电压检测子单元检测输出电压具体为:将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行模数变换获得输出电压。
11.根据权利要求8所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置,其特征在于,还包括输出电压的相位检测单元,用于将滤波单元的输出电压进行整流;将整流后的电压进行方波变换获得输出电压的相位,或者将整流后的电压进行峰值变换获得输出电压的相位。
12.根据权利要求8所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置,其特征在于,
所述输出电流获得单元用于获得输出电流的有效值具体为:将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行正幅度值变换获得输出电流的有效值。
13.根据权利要求8所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置,其特征在于,所述控制单元通过调整产生PWM波的正弦幅值的系数来调整输出电压幅值;通过调整PWM波的相位来调节内功率因数角的相位。
CN2011100612803A 2011-03-15 2011-03-15 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置 Active CN102307036B (zh)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100612803A CN102307036B (zh) 2011-03-15 2011-03-15 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置
PCT/CN2012/071833 WO2012122896A1 (zh) 2011-03-15 2012-03-01 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置
JP2013558295A JP6040173B2 (ja) 2011-03-15 2012-03-01 内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法及び装置
EP12757969.6A EP2688198A4 (en) 2011-03-15 2012-03-01 METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE FOR DRIVING A SERIES OF GENERATORS ROTATING IN PARALLEL
RU2013142624/07A RU2587590C2 (ru) 2011-03-15 2012-03-01 Способ и устройство управления генератором, приводимым двигателем внутреннего сгорания, установленным с возможностью работы в параллель
US14/005,199 US8933588B2 (en) 2011-03-15 2012-03-01 Method and device for controlling internal combustion engine driven generator set to run in parallel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100612803A CN102307036B (zh) 2011-03-15 2011-03-15 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102307036A true CN102307036A (zh) 2012-01-04
CN102307036B CN102307036B (zh) 2013-06-19

Family

ID=45380858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100612803A Active CN102307036B (zh) 2011-03-15 2011-03-15 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8933588B2 (zh)
EP (1) EP2688198A4 (zh)
JP (1) JP6040173B2 (zh)
CN (1) CN102307036B (zh)
RU (1) RU2587590C2 (zh)
WO (1) WO2012122896A1 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012122896A1 (zh) * 2011-03-15 2012-09-20 隆鑫通用动力股份有限公司 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置
CN103280842A (zh) * 2013-04-22 2013-09-04 华中科技大学 一种由直流电压生成变换器内频的同步控制方法及系统
WO2014043998A1 (zh) * 2012-09-24 2014-03-27 湖南三一智能控制设备有限公司 一种发动机驱动型发电机转速控制方法
CN108199416A (zh) * 2018-02-24 2018-06-22 李卫东 具有并机同步功能的数码发电机系统
CN108696218A (zh) * 2018-05-31 2018-10-23 南京航空航天大学 双绕组感应发电机直流发电系统并联运行控制方法
CN109921468A (zh) * 2019-04-12 2019-06-21 福建省广通电控有限公司 一种小型单相发电机组并机控制方法
CN110190634A (zh) * 2019-05-30 2019-08-30 神驰机电股份有限公司 一种多台发电机组并联运行相位同步方法
US10951037B2 (en) 2015-02-19 2021-03-16 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9281716B2 (en) 2011-12-20 2016-03-08 Kohler Co. Generator controller configured for preventing automatic transfer switch from supplying power to the selected load
US20130158726A1 (en) 2011-12-20 2013-06-20 Kohler Co. System and method for using a network to control multiple power management systems
US9431942B2 (en) 2012-07-02 2016-08-30 Kohler Co. Generator management system that selectively activates generators based on an operating parameter
US8963349B2 (en) 2012-07-02 2015-02-24 Kohler, Co. Generator management system that selectively cuts off fuel to a generator to add a load to a bus
US9778632B2 (en) 2012-07-02 2017-10-03 Kohler Co. Generator management system and method that selectively activate at least one of a plurality of generators in a power generation system
US9368972B2 (en) 2012-07-27 2016-06-14 Kohler Co. Generator management system that determines a time to activate and deactivate generators based on the load level
US9871378B2 (en) 2012-09-28 2018-01-16 Kohler Co. Paralleling module for a generator system
US9548612B2 (en) 2012-09-28 2017-01-17 Kohler Co. Paralleling module for a generator system
US8841787B1 (en) * 2013-03-15 2014-09-23 Caterpillar Inc. Generator set adaptive droop control method
GB201405244D0 (en) * 2014-03-24 2014-05-07 T & T Devices Ltd A nasal bridle insertion device
KR101809787B1 (ko) * 2015-03-10 2017-12-15 엘에스산전 주식회사 배터리 전력 공급 시스템을 포함하는 전력 공급 시스템
US10532186B2 (en) * 2016-06-01 2020-01-14 Kris V. Tamirisa Neurovascular puncture-avoidant sheath
KR101855348B1 (ko) 2016-08-16 2018-05-09 한국철도기술연구원 전기철도차량 통합형 전력변환장치 및 이를 구비한 전기철도차량
RU2662728C2 (ru) * 2016-12-06 2018-07-30 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Способ противоаварийного управления режимом параллельной работы синхронных генераторов в электрических сетях
CN107918305B (zh) * 2017-12-07 2020-11-03 中国科学院紫金山天文台 一种南极天文保障平台发电机组带时间限制的控制方法
CN110611468A (zh) * 2018-06-15 2019-12-24 株洲中车时代电气股份有限公司 发电机的热冗余励磁控制系统和方法
US11245266B2 (en) * 2018-11-13 2022-02-08 Kohler Co. Offline synchronization of generators
CN109699070B (zh) * 2018-12-28 2021-01-01 湖南深拓智能设备股份有限公司 主、从机旋转设备及其同步控制方法
RU2737751C2 (ru) * 2019-05-21 2020-12-02 Евгений Михайлович Герасимов Способ реализации межпланетных сообщений и технические устройства для его реализации
CN112769117B (zh) * 2020-12-30 2022-04-08 丽水市普明电力建设工程有限公司 一种防止直流电网过电压的控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101127503A (zh) * 2007-07-09 2008-02-20 东北大学 基于dsp的微型燃机发电励磁控制和保护装置及方法
CN101310434A (zh) * 2005-11-11 2008-11-19 康弗蒂姆有限公司 功率变换器
CN101505129A (zh) * 2009-03-06 2009-08-12 西安理工大学 数字式水轮发电机组综合调节装置及其控制方法
CN101640423A (zh) * 2009-09-08 2010-02-03 西安交通大学 一种用于风力发电的发电机系统及变速控制方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5043857A (en) * 1990-04-11 1991-08-27 Sundstrand Corporation Real-time control of PWM inverters by pattern development from stored constants
JPH0488883A (ja) * 1990-07-31 1992-03-23 Toshiba Corp 車両用電力変換装置
JP3363170B2 (ja) * 1992-02-10 2003-01-08 本田技研工業株式会社 インバータ制御式発電機
JP3341967B2 (ja) * 1995-11-08 2002-11-05 日本車輌製造株式会社 エンジン発電機用自動並列運転装置
US6081768A (en) * 1996-05-13 2000-06-27 Abb Power T&D Company Inc. Digital peak detector
US20030105608A1 (en) * 1997-02-12 2003-06-05 Power Measurement Ltd. Phasor transducer apparatus and system for protection, control, and management of electricity distribution systems
CN1144353C (zh) * 2000-11-30 2004-03-31 交通部上海船舶运输科学研究所 不同功率汽-柴发电机组并联运行综合控制方法
JP2002291255A (ja) * 2001-03-27 2002-10-04 Sawafuji Electric Co Ltd インバータ・システム
JP3811655B2 (ja) * 2001-03-30 2006-08-23 三菱電機株式会社 力率制御装置及び方法
JP4561167B2 (ja) * 2004-04-28 2010-10-13 国産電機株式会社 インバータ発電装置
JP2006217780A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Yamaha Motor Co Ltd インバータ式交流発電装置
US7687937B2 (en) * 2005-03-18 2010-03-30 Wisconsin Alumni Research Foundation Control of small distributed energy resources
US7577006B2 (en) * 2006-05-25 2009-08-18 Azure Dynamics Corp. Non-linear droop control system and method for isochronous frequency operation
US8432065B2 (en) * 2007-10-19 2013-04-30 Caterpillar Motoren Gmbh & Co. Kg Power system having dual synchronization
RU2379812C1 (ru) * 2008-06-02 2010-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Способ управления статическими стабилизированными источниками переменного напряжения, работающими параллельно на общую нагрузку
JP5281330B2 (ja) * 2008-07-25 2013-09-04 本田技研工業株式会社 インバータ発電機
RU2375809C1 (ru) * 2008-10-14 2009-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Способ управления параллельно соединенными инверторами
CN102312737B (zh) * 2011-03-15 2013-06-19 隆鑫通用动力股份有限公司 一种内燃机驱动发电机的倍频逆变方法和装置
CN102307036B (zh) * 2011-03-15 2013-06-19 隆鑫通用动力股份有限公司 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101310434A (zh) * 2005-11-11 2008-11-19 康弗蒂姆有限公司 功率变换器
CN101127503A (zh) * 2007-07-09 2008-02-20 东北大学 基于dsp的微型燃机发电励磁控制和保护装置及方法
CN101505129A (zh) * 2009-03-06 2009-08-12 西安理工大学 数字式水轮发电机组综合调节装置及其控制方法
CN101640423A (zh) * 2009-09-08 2010-02-03 西安交通大学 一种用于风力发电的发电机系统及变速控制方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012122896A1 (zh) * 2011-03-15 2012-09-20 隆鑫通用动力股份有限公司 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置
US8933588B2 (en) 2011-03-15 2015-01-13 Loncin Motor Co., Ltd. Method and device for controlling internal combustion engine driven generator set to run in parallel
WO2014043998A1 (zh) * 2012-09-24 2014-03-27 湖南三一智能控制设备有限公司 一种发动机驱动型发电机转速控制方法
CN103280842A (zh) * 2013-04-22 2013-09-04 华中科技大学 一种由直流电压生成变换器内频的同步控制方法及系统
CN103280842B (zh) * 2013-04-22 2014-12-17 华中科技大学 一种由直流电压生成变换器内频的同步控制方法及系统
US10951037B2 (en) 2015-02-19 2021-03-16 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control
US11355936B2 (en) 2015-02-19 2022-06-07 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control
CN108199416A (zh) * 2018-02-24 2018-06-22 李卫东 具有并机同步功能的数码发电机系统
CN108696218A (zh) * 2018-05-31 2018-10-23 南京航空航天大学 双绕组感应发电机直流发电系统并联运行控制方法
CN109921468A (zh) * 2019-04-12 2019-06-21 福建省广通电控有限公司 一种小型单相发电机组并机控制方法
CN109921468B (zh) * 2019-04-12 2023-08-18 福建广通机电科技有限公司 一种小型单相发电机组并机控制方法
CN110190634A (zh) * 2019-05-30 2019-08-30 神驰机电股份有限公司 一种多台发电机组并联运行相位同步方法

Also Published As

Publication number Publication date
RU2587590C2 (ru) 2016-06-20
WO2012122896A8 (zh) 2013-09-12
WO2012122896A1 (zh) 2012-09-20
JP2014508503A (ja) 2014-04-03
EP2688198A1 (en) 2014-01-22
CN102307036B (zh) 2013-06-19
US8933588B2 (en) 2015-01-13
US20140001873A1 (en) 2014-01-02
EP2688198A4 (en) 2015-09-16
JP6040173B2 (ja) 2016-12-07
RU2013142624A (ru) 2015-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102307036B (zh) 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置
CN104953686B (zh) 一种电动汽车储能充放电虚拟同步电机控制方法
CN102570560B (zh) V2g双向功率变换电动汽车充放电系统及其控制方法
CN101636901B (zh) 具有多个发电机和/或逆变器的发电系统
CN111355432B (zh) 电机驱动装置、控制方法、车辆及可读存储介质
CN106864277A (zh) 一种增程控制器控制电路
CN102307037B (zh) 一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置
CN106230063A (zh) 一种直流充电装置、系统及充电方法
CN102983620A (zh) 一种辅助变流器及其并联控制方法
CN102655332A (zh) 不平衡电网下的无刷双馈风力发电机网侧整流器控制方法
CN110649834A (zh) 高效宽输入能量双向流动的供电电源
CN110676865A (zh) 高效宽输入能量双向流动的供电电源的控制方法
CN104143902A (zh) 一种能适应多种供电要求的电力电子变换器系统
CN1234203C (zh) Epwm控制纯电子无级调节交流调压稳压电源
CN203958144U (zh) 一种内燃机车辅助系统及牵引系统
CN104716882A (zh) 一种基于开绕组电机的三相-单相发电系统及其控制方法
Elserougi et al. Flywheel energy storage system based on boost DC-AC converter
CN101741305A (zh) 一种节能降噪数码发电机控制器
CN106253284A (zh) 一种基于端口电压检测的有源滤波器及控制方法
CN102055345B (zh) 一种可用于数码发电机组的变频器
CN206579482U (zh) 一种增程控制器控制电路
CN110707975A (zh) 一种多相带悬浮电容电机驱动拓扑的控制方法
Jeung et al. AC power supply system using vehicle engine-generator set with battery
CN212392820U (zh) 高效宽输入能量双向流动的供电电源
Zeng et al. A controllable LCL-T resonant AC/DC converter for high frequency power distribution systems

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant