CN106165232A - 利用选择性负荷减小在并联连接的发电机的系统中用于负荷分担平衡的方法 - Google Patents

利用选择性负荷减小在并联连接的发电机的系统中用于负荷分担平衡的方法 Download PDF

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CN106165232A CN201580013595.7A CN201580013595A CN106165232A CN 106165232 A CN106165232 A CN 106165232A CN 201580013595 A CN201580013595 A CN 201580013595A CN 106165232 A CN106165232 A CN 106165232A
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Abstract

具有利用选择性负荷减小用于负荷分担平衡的至少一个控制器(22，26)的并联发电机系统(20)，以及在并联发电机系统(20)中利用选择性负荷减小用于负荷分担平衡的方法。

Description

利用选择性负荷减小在并联连接的发电机的系统中用于负荷 分担平衡的方法
对相关申请的优先权要求和交叉引用
本申请要求于2014年2月19日提交的且标题为“METHOD FOR LOAD SHAREBALANCING IN A SYSTEM OF PARALLEL-CONNECTED GENERATORS USING SELECTIVE LOADREDUCTION”的美国临时专利申请序列No.61/941,691的优先权；并且涉及于2015年2月19日提交的且标题为“METHOD FOR LOAD SHARE BALANCING IN A SYSTEM OF PARALLEL-CONNECTED GENERATORS USING SELECTIVE LOAD REDUCTION”的美国专利申请序列No.(代理人案号22888-0208)、于2015年2月19日提交的且标题为“METHOD FOR LOAD SHAREBALANCING IN A SYSTEM OF PARALLEL-CONNECTED GENERATORS USING ACCUMULATEDDAMAGE MODEL”的美国专利申请序列No.(代理人案号22888-0206)以及于2015年2月19日提交的且标题为“METHOD FOR OPTIMIZING THE EFFICIENCY OF A SYSTEM OF PARALLEL-CONNECTED GENERATORS”的美国专利申请序列No.(代理人案号22888-0210)，所有这些的全部公开内容都通过引用被结合于此。
技术领域
本公开内容一般而言涉及用于生成和分配电力的系统和方法，并且更具体地涉及包含并联连接的多个发电机的这样的系统和方法。
背景技术
通常，发电机是众所周知类型的旋转电机，其具有被转子包围的定子，转子通过皮带或轴由原动机(例如，引擎)驱动，以便在定子的导电绕组中电磁感应出电流，由此机械功率被转换成电功率。发电机可以是产生直流电流的DC型或产生交变电流的AC型，后一种类型也被称为交流发电机(alternator)。在被用来给向电气系统供电的电池充电时，交流发电机输出被整流。DC发电机的并联系统可以包括用于在必要的时候将DC发电机输出转换成AC系统输出功率的逆变器。本文对“发电机”的引用可以指任一种类型(即，DC或AC)，除非指定交流发电机。
并联发电机系统(其中一种类型(即，DC或AC)的多个发电机并联地彼此电气连接)可以适于在固定装置中使用，通常是为建筑物或校园提供备用电力，或者在移动装置中使用，并且可以是用于给电池充电的主电源，其中电池向各种类型的车辆(诸如像长途货运拖拉机或大型公交车)提供电力。
一些并联发电机系统采用多个原动机来驱动多个发电机。例如，引擎可专用于驱动多个并联连接的发电机中的仅一个相应的发电机，如在大型固定备用电力系统中典型的那样。
其它并联发电机系统，尤其是在车辆中使用的那些，采用单个引擎来驱动多个发电机。例如，长途货运拖拉机或大型公交车的单个引擎驱动多个并联连接的发电机中的每一个，其中发动机通常是安装到引擎并通过共同的皮带被机轴驱动的交流发电机。并联连接的交流发电机的这种基于车辆的系统通常向电池(或多个电池)提供整流的DC电力，其中电池向车辆的电气系统提供电力。多个交流发电机可以彼此完全相同，并且可以以共同速度被驱动，该共同速度是引擎机轴速度的比率。向发电机系统提供电力的每个交流发电机(即，每个活动的发电机)的定子绕组的输出通常由系统中所有交流发电机公用的单个电压调节器控制或者由用于那个相应的交流发电机的单个专用电压调节器控制。每个转子的移动磁场的强度是由(一个或多个)电压调节器控制的，其中所述磁场在围绕的定子的定子绕组中感应出电流，以生成交流发电机输出电压。
并联发电机系统在确保电力的不间断供应上是众所周知的，并且在成本效率、灵活性、可扩展性、便于维护和可服务性以及可靠性方面与单个大型发电机单元相比具有显著的优点。
在并联系统中操作的各个发电机单元通常具有较小的容量，并且可以是完全相同的或具有可变的输出。在任一种情况下，这些单元都可以与并联的开关装置并联连接，以便在高峰需求期间实现最大输出或者在其它时间实现期望的最小输出。通常来说，每个发电机具有其自己的数字微控制器(在本文中被称为发电机控制器)，其可以是即插即用设备。每个发电机控制器控制其相应的个别发电机单元的操作，并在整体并联系统的操作中合作，这可以由可选地被包括的主控制器来控制。发电机可以在它们当中协调，或者可选地可以指定或者在一个发电机内部或者是外部电子控制单元的系统主控制器。
并联使用多个发电机提供了与使用具有高容量的单个大尺寸发电机相比更大的灵活性。并联操作的多个较小的发电机不需要被分组在一起并且可以是分布式的，使得它们远离彼此定位并且不需要如在单个较大发电机的情况下将需要的单个大空间。此外，当调整发电机的尺寸以匹配负荷需求时，常常难以准确地规划负荷的增加以及适当地计划预期的附加负荷；通过并联地操作发电机，负荷的变化可以相对容易地通过添加附加的并联连接发电机以用于提供的附加电力供应来适应。因此，通过操作并联系统中的发电机，更容易允许负荷需求的增加。而且，如果并联系统中的发电机单元发生故障或需要维护，则那个个别单元可以从服务中被移除，并且被修理或更换，而不会中断系统中其它发电机单元的运作。
如本领域普通技术人员明白的，为了避免损坏，在并联发电机系统内将进入的交流发电机引入(或重新引入)到活动服务需要它在它与系统中其它正在操作的交流发电机通过共同的总线互连之前，尽可能接近地与系统中其它正在操作的交流发电机同步。进入的交流发电机的同步可以通过以下来实现：将系统中一个操作的交流发电机连接到总线(被称为总线交流发电机)，然后在关闭进入的交流发电机的主电力接触器之前将进入的交流发电机同步到总线交流发电机。通常，交流发电机在以下时间被同步：当它们具有相等的端电压(设定点)时，这可以通过对进入的交流发电机的场强进行调整来实现；当它们具有相等的频率时，这可以通过对进入的交流发电机的旋转速度进行调整来实现(但是在基于车辆的系统中通常不要求，在该系统中完全相同的交流发电机由引擎机轴通过共同的皮带来驱动)；以及当它们的相电压处于正确的关系时。自动同步装备也是本领域普通技术人员已知的，并且可以在许多情况下被用于在并联系统中将交流发电机带入活动服务。以上同步功能通常由发电机控制器和/或可选的主控制器来调节。DC型发电机的同步是相对更简单的，因为它可被限制为使它们的电压设定点相等。
对于关键负荷，多个发电机的并联操作中固有的冗余性提供了比由单个发电机单元所提供的更大的可靠性。如果一个单元发生故障，则关键负荷在系统中的其它单元当中被重新分配，通常以优先级为基础。在许多应用中，需要最高程度的可靠电力的关键负荷仅占由系统生成的整体电力的一部分，并且并联系统提供在即使其发电机单元中的一个发生故障的情况下也能维持对关键负荷的电力所必需的冗余性。因此，并联系统中固有的冗余性提供了多层保护并且确保对关键电路的不间断的电力供应。
在并联的发电机系统中，整体负荷由在系统中操作的所有并联连接的发电机(活动的发电机)分担。在先前的系统中，通常进行在系统的活动的或操作的发电机之间的负荷分担，以确保所有这些活动的发电机向系统负荷贡献相同的电力，或者使得它们全都分担相同的电压设定点。但是，这种做法忽略了一个事实，即，一些发电机单元可能在系统的寿命期间被停用显著的时间段，并且可能导致这些停用时间段没有在多个发电机当中被相等地分配。
另外，虽然多个并联连接的发电机当中的每一个可以共同定位并且在相似的环境条件下操作，但是对于多个并联连接的发电机当中的各个发电机，不管是原始系统设计的一部分还是随后添加的，它们常常远离其它发电机定位并且在显著不同的条件下操作。例如，并联系统的其中一个发电机可以在比其它发电机中的一个或多个相对更严苛的条件下操作并且因此遭受相对更大的累积损坏，由此它相对更容易在系统操作过程中发生故障。继续照常依赖具有相对较大的发生故障的可能性的发电机的操作，可能不可预知和不方便地导致其需要更换或修复。而且，在当虽然是暂时性的但系统中所有发电机都可能在操作时并联发电机系统处于高系统负荷条件的时候，这种发电机单元的不可预测故障会破坏系统的可靠性。
并联连接的发电机的更高效利用以及因此并联的发电机系统的改进的可靠性和效率将由以下系统和方法促进，该系统和方法以随着时间的推移更好地均衡发电机的操作温度和压力分配的方式更好地分配在活动的发电机当中分担的电气负荷，由此最大化系统服务寿命。
发明内容
本公开内容提供了具有利用选择性负荷减小以用于负荷分担平衡的控制器的并联发电机系统，以及在并联发电机系统中利用选择性负荷减小以用于负荷分担平衡的方法。根据本公开内容的教导，并联发电机系统的发电机单元的更高效利用被促进，由此与先前的并联发电机系统相比而言改进了系统的可靠性和效率，并且最大化了系统的服务寿命。
本公开内容提供了一种并联发电机系统，其具有服务寿命并且包括适于连接到电气负荷的系统总线、可并联地电气连接到系统总线的多个发电机单元以及多个控制器。每个发电机单元在向系统总线提供电力时处于活动状态，并且各个发电机单元在系统服务寿命期间选择性地处于活动或不活动状态。基于活动的发电机单元的负荷不可允许地不平衡的指示，由控制器将活动的发电机单元的电气负荷的一部分增量式地转移到另一个活动的发电机单元，由此在多个发电机单元当中的负荷分担平衡在系统服务寿命期间发生。
本公开内容还提供了用于在并联发电机系统中使用选择性负荷减小以用于负荷分担平衡的方法，包括：在系统服务寿命的一部分期间选择性地激活或停用多个发电机单元中的一个或多个；确定活动的发电机单元的负荷不可允许地不平衡的指示；以及基于所确定的指示利用至少一个控制器增量式地将活动的发电机单元的电气负荷的一部分转移到另一个活动的发电机单元，由此多个发电机单元当中的负荷分担平衡在系统服务寿命期间发生。
并联系统中每个发电机单元的某些可测量方面反映其在被理解为不利地影响其持续可靠性的条件下操作。发电机在操作期间发生故障的概率随着其在操作中的时间而增加，尤其是在被理解为与其服务寿命的缩短相关的一个或多个压力条件下。通常这种条件包括例如在高温下的操作。换句话说，对于给定的操作时间段，在相对较高温度下操作的发电机单元的故障有可能发生在那个单元在较低温度下操作时的故障之前。发电机温度可以受到例如其设计、容量、部件材料、位置、安装放置、冷却供给、电气负荷以及其它因素的影响。如果在操作的累计时间中，发电机单元的温度显著更高而不是更低，则这通常被本领域普通技术人员理解为更早发生故障的可能性将更大。这可能是由于受到以上提到的因素中的一个或多个因素影响在更高温度下操作时经历的更大磨损和材料降级造成的。
对于表现出显著更高的操作温度的个别活动的发电机单元，相对于与其并联连接的其它活动的发电机单元，减小由其承载的电气负荷份额可以减小在这个发电机单元上的压力，并且有助于延长其服务寿命，而不会不适当地将其负担转移到因此承载总系统负荷的相对更大部分的其它活动的发电机。在负荷部分地被减轻的发电机单元上的压力减小将通过其操作温度的减小以及因此其引起故障的热压力的降低来反映。
根据本公开内容，如果系统中所有并联连接的发电机都处于服务中，或者在系统操作期间周期性地轮换进入服务和离开服务，则其操作温度被认为过高的发电机单元上的电气负荷被增量式地减小，并被转移到其它活动的发电机单元，从而导致活动的发电机的操作温度随时间的推移基本上被维持在所有活动的发电机的平均操作温度附近。
在本公开内容的一个实施例中，并联发电机系统的所有发电机单元被周期性地轮换进入和离开活动服务，其中其操作温度显著高于所有活动发电机单元的平均操作温度的活动发电机单元的负荷被增量式地减小并分配给其它活动的发电机。因而，系统中所有发电机的累积损坏的服务寿命可以趋于均衡，从而导致具有最少的发电机单元故障的最大系统寿命，该发电机单元故障破坏系统的可靠性和效率，并且是临时、不可预测和不方便的。
因此，根据本公开内容的系统和方法更好地允许并联系统的所有发电机的服务寿命基本上均衡，而不考虑与其它活动的发电机单元相比至少一个发电机单元在处于活动状态时承担总系统负荷中的较小的部分。
在根据本公开内容的某些并联发电机系统实施例中，每个发电机的发电机控制器与系统的可选地被包括的主控制器串行通信。与并联通信网络相比，串行通信网络一般提供降低的系统成本和复杂性，并能更好地适应更长的数据传输距离和更小的控制器封装空间，从而进一步有助于系统的成本效率和可靠性。而且，串行通信网络常常是并联发电机系统的客户需要的，并且有时可以更容易且更不昂贵地结合到已有的通信基础设施中。
附图说明
通过结合附图参考以下对示例性实施例的描述，根据本公开内容的系统和/或方法的上面提到的各个方面和其它特点和优点将变得更加显而易见并且更好理解，其中：
图1绘出了根据本公开内容的示例并联发电机系统实施例的示意图；
图2示出了在根据本公开内容的方法实施例中使用的活动的发电机单元轮换调度算法的例子；以及
图3示出了用在根据本公开内容的方法实施例中的负荷分担算法的例子。
具体实施方式
下面描述的本发明的实施例并不意在是详尽的或者将本发明限定到以下详细描述中公开的精确形式。相反，实施例的选择和描述是为了使本领域技术人员可以明白和理解本发明的原理和实践。
图1示意性地示出了连接到电气负荷的示例并联发电机系统实施例。所绘出的系统20包括主控制器22，以及四个并联连接的发电机单元24，它们分别被指定为G1、G2、G3和G4，每一个具有其自己的发电机控制器26。如下面进一步讨论的，主控制器22的包括是可选的；一个发电机单元24的或者多个发电机单元24的(一个或多个)发电机控制器26可以适于执行本文公开的负荷分担平衡方法。发电机单元24通常可以由单个原动机驱动，或者每一个可以独立于其它而由单独的原动机驱动。发电机单元24也可以是DC或AC类型。
在所绘出的实施例中，可选地被包括的主控制器22是单独的并远离发电机单元24中的每一个定位。作为替代，在一些实施例中，主控制器22和发电机单元24中的一个(其然后可以被认为是主发电机单元)的发电机控制器26可以被集成为组合的主/发电机控制器。作为另一个备选方案，在一些实施例中，包括在系统20中的多个发电机单元24的相互通信的发电机控制器26可以合作地执行本文公开的方法，并且根据所公开的方法在它们之间决定哪些发电机单元24将受到影响(即，选择性地被激活或被停用，或者其电气负荷被部分转移)。因此在这样的实施例中，可以避免对单独的主控制器22及其附带成本和封装考虑的需求。
当在系统20中被引入到活动服务时，发电机单元24中的每一个电气连接到系统总线28。通过变得连接到系统总线28，被驱动的发电机单元24变为活动的；活动的发电机单元24通过总线28被彼此并联连接，并且由每个发电机单元24生成的电力通过总线28被转移到系统负荷30。
在所绘出的实施例中，无论是活动的还是不活动的，每个发电机控制器26都通过相应的串行通信线缆32与主控制器22独立地串行通信。从发电机控制器26的角度来看，并且如串行通信的概念典型的那样，每根串行通信线缆32除了其接地线还具有发送线和接收线，数据经发送线从发电机控制器26传送到系统主控制器22，数据经接收线从系统主控制器22传送到发电机控制器26。每个发电机控制器26通过其相应的线缆32连接到主控制器22中的其相应地相关联的串行端口34。作为替代，在一些实施例中，通信线缆32可以是菊花链式，诸如其中主控制器22如以上所讨论的那样被省略的形式。
电流表36可以在系统总线28和系统负荷30之间被提供，由此由系统20向负荷30提供的电流被测量和提供，在所绘出的实施例中，作为到主控制器22的输入以用于确定负荷30的大小。这种电流表36还可以经由串行通信线缆38与主控制器22进行串行通信。作为替代，在一些实施例中，由每个活动的发电机单元24承担的负荷30的部分可以由其发电机控制器26测量，并且这些负荷部分被相加。例如，在其中发电机单元是交流发电机的一些实施例中，电流可以根据所有活动的交流发电机的电压调节器上的占空比来确定。因此，电流以及因此负荷30可以通过在(一个或多个)活动的发电机单元24内部的测量来确定。
在一个实施例中，当发生其中系统的一些发电机单元24处于活动状态的改变时，活动的发电机具有共同的、已知的电压设定点Vset。利用负荷30所吸取的电流可以由主控制器22确定负荷对系统20的总电力需求，如由电流表36测量和从电流表36传送的。作为替代，在另一个实施例中，当发生其中系统的一些发电机单元24处于活动状态的改变时，活动的发电机24具有分别不同的电压设定点。不管活动的发电机单元24是具有单个共同的电压设定点还是各种不同的电压设定点，本文所述的方法都确保随时间推移在系统20的所有发电机24之间基本相等的热负荷分担。
基于测得的系统20的电力需求，其主控制器22持续地确定需要处于活动状态的发电机24的数目，N活动。主控制器22和各个发电机控制器26合作，以选择性地激活和停用各个发电机单元24，或者在活动的发电机单元24之间移换总系统负荷的部分，如下面进一步讨论的。
根据本公开内容，与所有活动的发电机的平均操作温度相比，每个活动的并联连接的发电机单元具有其温度。如果特定的发电机单元具有与许可的相比更高的温度，则那个发电机上的电气负荷被增量式地减小；从较热运行的发电机上移除的电气负荷的部分被转移到其它活动的发电机。负荷减小可以通过以小的增量步进减小较热运行的发电机的电压设定点来实现。作为替代，在一些实施例中，通过增加较冷运行的(一个或多个)发电机的(一个或多个)设定点，电气负荷可以在活动的发电机单元之间重新分配，由此减小在较热运行的发电机上的热负荷。一些备选实施例可以执行分别减小和增加较热运行和较冷运行的发电机单元的电压设定点的组合，以达到减小较热运行的发电机单元上的热负荷的电气负荷重新分配。这是个迭代过程，其在指定的限值内持续，直到所有活动的发电机分担相同的热负荷。
被激活的发电机单元的列表基于时间轮换，使得每个单元在活动服务中具有基本相等的时间。在一些实施例中，对特定发电机的增量式负荷减小可以从一个活动发电机轮换周期继续到下一个，如果那个发电机保持活动的话。在其它实施例中，对特定发电机的负荷减小可以在下一个活动发电机轮换周期重新开始，如果那个发电机保持活动的话，其中每个活动的发电机在发生其中系统的一些发电机单元24处于活动状态的改变时被复位在其相应的初始电压设定点。在这样的实施例中，用于每个活动的发电机单元的Vset可以在发生如上面所提到的其中系统的一些发电机单元24处于活动状态的改变、新的活动发电机轮换周期开始时被复位到其初始值。
在方法实施例中，系统主控制器22执行活动发电机单元轮换调度算法，该算法利用N活动(容纳负荷30所需的活动的发电机单元24的数目)作为其输入，该算法周期性地轮换系统中所有发电机单元24的编号次序。参考图2，随着每个新周期t(该周期在示出的例子中为十分钟)的开始，所列出的发电机单元G1、G2、G3、G4按顺序轮换。在示例性实施例中，由于每个活动发电机轮换周期是十分钟并且系统20中总共有四个发电机单元24，因此轮换发电机列表在四个时间周期过去之后(即，40分钟之后)返回到其初始形式。由于输入N活动保持为三，因此在每个周期中前三个列出的发电机单元是活动的，而第四个是不活动的。在第四个周期期间(在t＝4期间)，所示出的这个算法的输出指示G4、G1和G2是活动的，而G3是不活动的。N活动在必要的时候改变以适应负荷30的改变，并且因此在任何周期t内活动的发电机单元的数目可以改变，但是最上面列出的发电机单元24将继续在那个周期t内是活动的。值得注意的是，即使发电机单元24被认为是主发电机单元(其中其发电机控制器26和系统主控制器22被集成，如上所述)，发电机单元也将被轮换进入和离开活动服务，就像系统20的任何其它发电机单元24一样。
在方法实施例中，系统主控制器22还执行负荷分担算法，该算法以被识别为活动的和不活动的发电机单元24的列表(即，以上讨论的活动发电机单元轮换调度算法的输出)作为输入。在图3所示的负荷分担算法例子中，活动发电机单元轮换调度算法的输出是全部四个发电机单元24都是活动的(在图3中被指示为Excite1、Excite2、Excite3和Excite4)。到负荷分担算法的其它输入是由其相应的发电机控制器26提供的活动发电机单元的相应操作温度T。附加地，负荷分担算法利用负荷分担阈值LS和电压增量Vinc作为常数。所使用的其它参数包括系统20被调节以提供的电压Vreg，以及每个相应的活动发电机单元24的当前电压设定点Vset。负荷分担阈值LS等于百分之五，并且被指定为每个个别活动的发电机单元24的操作温度相对于所有活动的发电机单元的平均操作温度必须处于其内的限值。电压增量Vinc是发电机单元24的电压设定点Vset可以在负荷平衡周期内被增量式地减小的增量，并且被设置为例如-0.1伏。应当理解，Vinc可以是比0.1伏更高或更低的大小，并且虽然Vinc在目前讨论的特定实施例中是递减值(例如，-0.1伏)，但是在作为上面讨论的备选方案在其中较冷运行的活动发电机单元的电压设定点被增加以帮助减小较热运行的发电机单元的电气负荷的其它实施例中，Vinc可以是递增值(例如，+0.1伏)。过滤器被提供，以便为负荷平衡周期提供足够的时间，由此减小在特定发电机上的负荷的结果可以在进一步调整之前被实现。负荷平衡周期可以是例如大约十到15分钟。
负荷分担算法被应用到每个活动的发电机，并且通过确定活动的发电机的初始电压设定点Vset是否比Vreg高至少0.3伏开始。如果是这样，则所有活动的发电机单元的平均温度Tavg被计算。相对于Tavg，每个发电机的操作温度Ti被各个评估。如果针对任何发电机单元24的Ti比Tavg大超过负荷分担阈值LS所允许的值(在这里，超过5％)，则那个发电机单元的电压设定点Vset,i被减小指定的电压增量Vinc。
负荷平衡过程在负荷平衡周期期间被应用到每个活动的发电机单元24一次，然后该过程被重复，直到所有活动的发电机单元都在负荷分担阈值LS内的温度下操作。
以下是根据本公开内容的优选实施例的列表：
1.一种并联发电机系统，具有服务寿命并且包括：
系统总线，适于连接到电气负荷；
多个发电机单元，可并联地电气连接到系统总线，每个发电机单元在向系统总线提供电力时是活动的，各个发电机单元在系统服务寿命期间选择性地是活动的或不活动的；以及
多个控制器；
其中控制器基于活动的发电机单元的负荷不可允许地不平衡的指示将活动的发电机单元的电气负荷的一部分增量式地转移到另一个活动的发电机单元，由此在多个发电机单元当中的负荷分担平衡在系统服务寿命期间发生。
2.如实施例1所述的并联发电机系统，其中一个或多个发电机单元的选择性激活或停用是由控制器基于负荷所需的活动的发电机单元的数目确定的。
3.如实施例1所述的并联发电机系统，其中多个发电机单元受到控制器的调度，通过所述调度，系统中的发电机单元的激活次序被周期性地轮换。
4.如实施例1所述的并联发电机系统，其中每个发电机单元具有相应的发电机控制器，每个发电机控制器定义控制器，
其中每个发电机单元的操作温度由相应的发电机控制器监视并传送到控制器，以及
其中控制器基于第一活动的发电机单元的操作温度高于许可的预定水平将所述第一活动的发电机单元的电气负荷的一部分增量式地转移到至少一个其它活动的发电机单元，由此所述第一活动的发电机单元上的电气负荷被减小。
5.如实施例4所述的并联发电机系统，其中所述许可的预定水平是相对于所有活动的发电机单元的平均操作温度的。
6.如实施例5所述的并联发电机系统，其中所述许可的预定水平由恒定负荷分担阈值LS定义。
7.如实施例4所述的并联发电机系统，其中在所述第一活动的发电机单元上的负荷减小是通过以下来实现的：增量式地减小所述第一活动的发电机单元的电压设定点，直到所有活动的发电机单元的操作温度都不高于所述许可的预定水平。
8.如实施例4所述的并联发电机系统，其中在所述第一活动的发电机单元上的负荷减小是通过以下来实现的：增量式地增加至少一个其它活动的发电机单元的一个或多个电压设定点，直到所有活动的发电机单元的操作温度都不高于所述许可的预定水平。
9.如实施例4所述的并联发电机系统，其中在所述第一活动的发电机单元上的负荷减小是通过以下来实现的：增量式地减小所述第一活动的发电机单元的电压设定点和增量式地增加至少一个其它活动的发电机单元的一个或多个电压设定点的组合，直到所有活动的发电机单元的操作温度都不高于所述许可的预定水平。
10.如实施例4所述的并联发电机系统，其中可选地被包括的主控制器由控制器定义，主控制器与每个发电机控制器进行通信。
11.如实施例10所述的并联发电机系统，其中可选地被包括的主控制器是单独的并且远离多个发电机单元中的每一个定位。
12.如实施例1所述的并联发电机系统，其中电气负荷的一部分从其被增量式地转移的活动的发电机单元相对于至少一个其它活动的发电机单元的操作温度表现出显著更高的操作温度，相对显著更高的操作温度指示不可允许地不平衡的负荷分担，由此系统的活动的发电机单元的操作温度随时间的推移被基本上维持在所有活动的发电机单元的平均操作温度附近，并且所述多个发电机单元的服务寿命趋于均衡。
13.一种在并联发电机系统中利用选择性负荷减小用于负荷分担平衡的方法，包括：
在系统服务寿命的一部分期间选择性地激活或停用多个发电机单元中的一个或多个；
确定活动的发电机单元的负荷不可允许地不平衡的指示；以及
基于所确定的指示，利用至少一个控制器将活动的发电机单元的电气负荷的一部分增量式地转移到另一个活动的发电机单元，由此在多个发电机单元当中的负荷分担平衡在系统服务寿命期间发生。
14.如实施例13所述的方法，其中一个或多个发电机单元的选择性激活或停用是由控制器基于负荷所需的活动的发电机单元的数目确定的。
15.如实施例13所述的方法，还包括：
利用控制器使所述多个发电机单元受到调度，通过所述调度，系统中发电机单元的激活次序被周期性地轮换。
16.如实施例13所述的方法，还包括：
利用定义发电机控制器的控制器来监视相应的发电机单元的操作温度并向控制器传送所述相应的发电机单元的操作温度，以及
基于第一活动的发电机单元的操作温度高于许可的预定水平，由控制器增量式地将所述第一活动的发电机单元的电气负荷的一部分转移到至少一个其它活动的发电机单元，由此所述第一活动的发电机单元上的电气负荷被减小。
17.如实施例16所述的方法，其中所述许可的预定水平是相对于所有活动的发电机单元的平均操作温度的。
18.如实施例17所述的方法，其中所述许可的预定水平由恒定负荷分担阈值LS定义。
19.如实施例16所述的方法，还包括：
通过增量式地减小所述第一活动的发电机单元的电压设定点以及增量式地增加至少一个其它活动的发电机单元的一个或多个电压设定点中的至少一个来减小所述第一活动的发电机单元上的负荷，直到所有活动的发电机单元的操作温度都不高于所述许可的预定水平。
20.如实施例16所述的方法，其中可选地被包括的主控制器由控制器定义，与每个发电机控制器进行通信，所述可选地被包括的主控制器是单独的并且远离多个发电机单元中的每一个定位。
虽然结合本发明的原理的示例性实施例已经在上文中公开，但是本发明不限于所公开的实施例。相反，本申请意在覆盖利用其一般原理的本发明的任何变型、使用或修改。另外，本申请意在覆盖在本发明所属的本领域中已知或习惯做法之内并且属于所附权利要求限制的此类与本公开内容的偏离。

Claims (20)

1.一种并联发电机系统(20)，所述并联发电机系统(20)具有服务寿命并且包括：
系统总线(28)，适于连接到电气负荷(30)；
多个发电机单元(24)，可并联地电气连接到系统总线(28)，每个发电机单元(24)在向系统总线(28)提供电力时是活动的，各个发电机单元(24)在系统(20)服务寿命期间选择性地是活动的或不活动的；以及
多个控制器(22，26)；
其中，基于活动的发电机单元(24)的负荷不可允许地不平衡的指示，活动的发电机单元(24)的电气负荷的一部分被控制器(22，26)增量式地转移到另一个活动的发电机单元(24)，由此在多个发电机单元(24)当中的负荷分担平衡在系统(20)服务寿命期间发生。
2.如权利要求1所述的并联发电机系统(20)，其中一个或多个发电机单元(24)的选择性激活或停用是由控制器(22，26)基于负荷所需的活动的发电机单元(24)的数目确定的。
3.如权利要求1所述的并联发电机系统(20)，其中多个发电机单元(24)受到控制器(22，26)的调度，通过所述调度，系统(20)中发电机单元(24)的激活次序被周期性地轮换。
4.如权利要求1所述的并联发电机系统(20)，其中每个发电机单元(24)具有相应的发电机控制器(26)，每个发电机控制器定义控制器(22，26)，
其中每个发电机单元(24)的操作温度由相应的发电机控制器(26)监视并传送到控制器(22，26)，以及
其中，基于第一活动的发电机单元的操作温度高于许可的预定水平，所述第一活动的发电机单元(24)的电气负荷的一部分被控制器(22，26)增量式地转移到至少一个其它的活动发电机单元(24)，由此所述第一活动的发电机单元(24)上的电气负荷被减小。
5.如权利要求4所述的并联发电机系统(20)，其中所述许可的预定水平是相对于所有活动的发电机单元(24)的平均操作温度的。
6.如权利要求5所述的并联发电机系统(20)，其中所述许可的预定水平由恒定负荷分担阈值LS定义。
7.如权利要求4所述的并联发电机系统(20)，其中所述第一活动的发电机单元(24)上的负荷减小是通过以下来实现的：增量式地减小所述第一活动的发电机单元(24)的电压设定点(Vset)，直到所有活动的发电机单元(20)的操作温度都不高于所述许可的预定水平。
8.如权利要求4所述的并联发电机系统(20)，其中所述第一活动发电机单元(24)上的负荷减小是通过以下来实现的：增量式地增加至少一个其它活动的发电机单元(24)的一个或多个电压设定点(Vset)，直到所有活动的发电机单元(24)的操作温度都不高于所述许可的预定水平。
9.如权利要求4所述的并联发电机系统(20)，其中所述第一活动的发电机单元(24)上的负荷减小是通过以下来实现的：增量式地减小所述第一活动的发电机单元(24)的电压设定点(Vset)和增量式地增加至少一个其它活动的发电机单元(24)的一个或多个电压设定点(Vset)的组合，直到所有活动的发电机单元(24)的操作温度都不高于所述许可的预定水平。
10.如权利要求4所述的并联发电机系统(20)，其中可选地被包括的主控制器(22)由控制器(22，26)定义，与每个发电机控制器(26)进行通信。
11.如权利要求10所述的并联发电机系统(20)，其中所述可选地被包括的主控制器(22)是单独的并且远离多个发电机单元(24)中的每一个定位。
12.如权利要求1所述的并联发电机系统(20)，其中电气负荷的一部分从其被增量式地转移的活动的发电机单元(24)相对于至少一个其它活动的发电机单元(24)的操作温度表现出显著更高的操作温度，相对显著更高的操作温度指示不可允许地不平衡的负荷分担，由此系统(20)的活动的发电机单元(24)的操作温度随时间的推移被基本上维持在所有活动的发电机单元(24)的平均操作温度附近，并且多个发电机单元(24)的服务寿命趋于均衡。
13.一种用于在并联发电机系统(20)中利用选择性负荷减小用于负荷分担平衡的方法，包括：
在系统(20)服务寿命的一部分期间选择性地激活或停用多个发电机单元(24)中的一个或多个；
确定活动的发电机单元(24)的负荷不可允许地不平衡的指示；以及
基于所确定的指示，利用至少一个控制器(22，26)将活动的发电机单元(24)的电气负荷的一部分增量式地转移到另一个的活动发电机单元(24)，由此在多个发电机单元(24)当中的负荷分担平衡在系统(20)服务寿命期间发生。
14.如权利要求13所述的方法，其中一个或多个发电机单元(24)的选择性激活或停用是由控制器(22，26)基于负荷所需的活动的发电机单元(24)的数目确定的。
15.如权利要求13所述的方法，还包括：
利用控制器(22，26)使多个发电机单元(24)受到调度，通过所述调度，系统(20)中发电机单元(24)的激活次序被周期性地轮换。
16.如权利要求13所述的方法，还包括：
利用定义发电机控制器(26)的控制器(22，26)来监视相应的发电机单元(24)的操作温度并向控制器(22，26)传送所述相应的发电机单元(24)的操作温度，以及
基于第一活动的发电机单元(24)的操作温度高于许可的预定水平，由控制器(22，26)增量式地将所述第一活动的发电机单元(24)的电气负荷的一部分转移到至少一个其它活动的发电机单元(24)，由此所述第一活动的发电机单元(24)上的电气负荷被减小。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述许可的预定水平是相对于所有活动的发电机单元(24)的平均操作温度的。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述许可的预定水平由恒定负荷分担阈值LS定义。
19.如权利要求16所述的方法，还包括：
通过增量式地减小所述第一活动的发电机单元(24)的电压设定点(Vset)以及增量式地增加至少一个其它活动的发电机单元(24)的一个或多个电压设定点(Vset)中的至少一个来减小所述第一活动的发电机单元(24)上的负荷，直到所有活动的发电机单元(24)的操作温度都不高于所述许可的预定水平。
20.如权利要求16所述的方法，其中控制器(22，26)定义与每个发电机控制器进行通信(26)的可选地被包括的主控制器(22)，所述可选地被包括的主控制器(22)是单独的并且远离多个发电机单元(24)中的每一个定位。
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