CN109845064A - 具有源仲裁的并联发动机组的同步 - Google Patents
具有源仲裁的并联发动机组的同步 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109845064A CN109845064A CN201780060412.6A CN201780060412A CN109845064A CN 109845064 A CN109845064 A CN 109845064A CN 201780060412 A CN201780060412 A CN 201780060412A CN 109845064 A CN109845064 A CN 109845064A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- source
- generator collection
- generator
- voltage
- collection
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/10—The dispersed energy generation being of fossil origin, e.g. diesel generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
一种同步方法包括:在第一发电机集合处接收指示用于源电压的分量的特性的数据;以及在第二发电机集合处接收指示用于源电压的分量的特性的数据。该方法还包括由第一发电机集合和第二发电机集合中的每一个基于所接收的数据计算速度偏移参数和电压偏移参数。第一发电机集合和第二发电机集合被配置为接收指示组件的相同数据并独立地计算相同的速度偏移参数和电压偏移参数。该方法还包括基于计算的速度偏移和电压偏移参数控制第一发电机集合和第二发电机集合的运行。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年7月29日提交的申请号为15/223,975美国专利申请的权益,该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及用于使发电机集合同步的系统和方法。
背景技术
发电机集合(发电机组),例如交流电(AC)发电机组,可在公用电或其他电源(例如,太阳能发电机集合、燃料电池发电机集合、风力发电机)无法供电时为负载提供电力。当公用电恢复时,负载可以转移回公用设施。此外,当负载的需求超过公用设施的供应并且从公用设施移除一些负载时,发电机组可以补充公用设施的电力。当将发电机组添加到公用设施以补充或转移负载时,发电机组和公用设施之间的频率、相位和/或幅度的微小差异可能产生大的过电流。因此,在添加发电机组以补充或转移负载之前,发电机组的频率、相位和幅度可能需要与公用设施的频率、相位和幅度同步,以避免对负载的干扰。除了发电机组和公用设施之间的同步之外,两个或更多个发电机组之间可能需要同步。例如,可以采用一组并联发电机组来提供大量电力,并且每个发电机组的AC输出可能需要彼此同步。
实用新型内容
本公开的一个实施例涉及一种同步方法。该方法包括:在第一发电机集合处接收指示用于源电压的分量的特性的数据;以及在第二发电机集合处接收指示用于源电压的分量的特性的数据。该方法还包括由第一发电机集合和第二发电机集合中的每一个基于所接收的数据计算速度偏移参数和电压偏移参数。第一发电机集合和第二发电机集合被配置为接收指示该组件的相同数据并独立地计算相同的速度偏移参数和电压偏移参数。该方法还包括基于计算的速度偏移和电压偏移参数控制第一发电机集合和第二发电机集合的运行。
本公开的另一个实施例涉及一种同步一组并联发电机集合的方法。该方法包括在该组的第一发电机集合处接收用于将第一发电机集合的第一输出与第一源的第一电压分量同步的第一同步请求,在第一发电机集合处向该组的至少第二发电机集合广播第一源的第一标识符,并且在第一发电机集合处接收来自第二发电机集合的第二源的第二标识符。第二发电机集合已经接收到将第二发电机集合的第二输出与第二源的第二电压分量同步的第二同步请求。该方法还包括在第一发电机集合处基于第一发电机集合和第二发电机集合的特性从第一源和第二源选择源,并将第一发电机集合的第一输出电压和第二发电机集合的第二输出电压与所选择的源同步。
本发明的另一个实施例涉及一种发电机集合,包括通信接口,所述的通讯接口被构造为通过网络上接收用于使发电机集合的输出电压与源的电压同步的同步请求,以及接收指示源电压的幅度、频率和相位的数据。发电机集合还包括:幅度同步电路,被构造成基于接收的数据计算电压偏移参数,并基于计算的电压偏移参数控制发电机集合运行,以及频率/相位同步电路,被构造为基于接收的数据计算速度偏移参数并且基于计算的速度偏移参数控制发电机集合运行。所接收的数据被发送到一个或多个其他发电机集合,并且每个发电机集合被配置为使用所接收的数据计算速度偏移和电压偏移。
结合附图,通过以下详细描述,这些和其他特征以及其操作的组织和方式将变得明显。
附图说明
图1是同步系统之间的通信连接的示意图。
图2是同步系统之间的电连接示意图。
图3是示出线路同步方案的示意图。
图4是示出两个交流电压波的同步概念的图表。
图5是发电机集合的同步器的示意图。
图6是根据第一实施例的同步器中的幅度同步电路的框图。
图7是根据第一实施例的同步器中的频率/相位同步电路的框图。
图8是根据第二实施例的同步器中的幅度同步电路的框图。
图9是根据第二实施例的同步器中的频率/相位同步电路的框图。
图10是发电机集合的仲裁电路中的状态机的示意图。
图11是由同步器执行的同步方法的流程图。
图12是由具有源仲裁方案的同步器执行同步方法的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中,参考形成了本发明的一部分的附图。在附图中,除上下文另有说明,相似的标记通常代表相似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着限制性的。可以利用其它的实施方式,并且在不脱离这里提出的主题的精神或范围内可以做出其他改变。将容易理解的是,如本文通常描述的和在附图中示出的本公开的方面可以以各种各样的不同配置进行布置、替换、组合和设计,所有这些都被明确地考虑和作为本公开的一部分。
当将发电机组添加到电网或传输负载时,发电机组和电网之间的频率、相位或幅度的微小差异可能会产生大的过电流。因此,在添加发电机组或传输负载之前,将发电机组的频率、相位和/或幅度与电网的频率、相位和/或幅度同步以避免中断。除了发电机组和公用设施之间的同步之外,可能需要同步用于向一个或多个负载供电的一组并联的发电机组。可以使用单独的主控制电路来促进同步。主控制电路可以感测发电机组和电网之间的频率/相位/幅度差异,使用比例积分(PI)控制回路来计算速度和电压的偏移,并将计算的偏移发送到适当的发电机组。在接收到偏移时,发电机组可以自己运行另一个同步过程以匹配电网。因此,使用两个单独的同步电路/过程,一个在发电机组中用于单独的发电机组同步,另一个在主控制电路中用于主同步。主控制电路的使用在系统中引入了单点故障,并为系统架构增加了复杂性。
通常参考附图,本文公开了用于同步的系统和方法。在一些实施例中,发电机组接收同步请求,该同步请求标识待同步的源。发电机组还接收指示源的电压分量特性的数据(例如,电压的幅度、频率和/或相位),并运行同步过程以将发电机组的输出与源匹配。在该方法中,从网络上的适当节点(例如,连接断路器控制器)获得同步请求和源电压的信息,并且该信息用作发电机组内的单组同步电路的反馈。使用这种方法,可以消除主控制电路上的单独的主同步器和/或可以避免主同步器的PI控制回路的调整。
本文还公开了具有源仲裁方案用于将一组并联发电机集合同步的系统和方法。可以使用一组并联的发电机组来供电,并且不同的发电机组可以接收用于同步到差分源的同步请求。在该方法中,组中的每个发电机组可以向组中的其他发电机组广播关于其请求同步的源的信息。每个发电机组还可以保留所有发电机组的源列表。发电机组的组可以根据某些规则共同选择要同步的源。
参考图1,示出了同步系统100的组件之间的通信连接。同步系统100可以包括多个发电机组111、112、113和114以及通过网络101彼此通信的多个断路器控制器121、122和123。尽管图1中示出了四个发电机组和三个断路器控制器(CBC),但是同步系统100可以包括任何合适数量的发电机组和断路器控制器。
发电机组111、112、113和114中的每一个可包括连接到发电机的原动机(例如,发动机)。发动机可以是适用于产生机械动力的任何类型的发动机,包括但不限于柴油发动机、天然气发动机和汽油发动机等。发电机可以是适合将原动机产生的机械功率转换为电功率的任何类型的发电机,包括但不限于交流发电机。每个发电机组可以配置成在三相交流电(AC)或其他类型的AC中产生电力。发电机组111、112、113和114中的每一个还可以包括适合于网络101或与网络101兼容的通信接口。通信接口可以是调制解调器,网络接口卡(NIC)或无线收发器等。每个发电机组可以通过网络101经由通信接口接收和发送用于同步的信息。
每个断路器控制器121、122和123可以被构造成感测交流电压的分量的特性(例如,幅度、频率和相位)以及发送/接收信息以进行同步。每个断路器控制器可以位于网络节点上,该网络节点可以包括处理器、存储器和通信接口。每个断路器控制器可以以各种形式的电路实现,包括硬件、固件、专用处理器或其组合。在一些实施例中,断路器控制器在具有处理器、存储器和通信接口的计算机平台上实现。处理器可以是通用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、一组处理组件或其他合适的电子处理组件。存储器可以存储实现主控制电路的功能数据和/或代码。通信接口可以是调制解调器、网络接口卡(NIC)或无线收发器等,用于通过网络101接收/发送用于同步的信息。
网络101允许发电机组111、112、113、114与断路器控制器121、122和123之间的通信。网络101可以是任何类型的合适网络。在一些实施例中,网络101可以被构造为无线网络,诸如Wi-Fi、WiMax、地理信息系统(GIS)、因特网、无线电、蓝牙、Zigbee、卫星,无线电、蜂窝、全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线服务(GPRS)、长期演进(LTE)等。在一些实施例中,网络101可以被构造为有线网络或有线和无线协议的组合。例如,有线连接可以包括串行电缆、光纤电缆、SAE J1939总线、CAT5电缆,USB电缆、火线(1394连接)电缆、mod总线、串行通信链或任何其他形式的有线连接。在一些实施例中,网络101可以是控制器区域网络(CAN)总线,其包括任何数量的有线和无线连接,其提供发电机组111、112、113、114与主控制电路121、122和123之间的信号、信息和/或数据的交换。在一些实施例中,网络101可以是局域网(LAN)、广域网(WAN)等。
参考图2,示出了同步系统200之间的电连接。同步系统200中的发电机组211、212、213和214可以对应于图1中的发电机组111、112、113和114,并且断路器控制器221、222和223对应于图1中的断路器控制器121、122和123。系统200还可以包括公用设施(utilities)251和252、断路器231-239,以及负载241和242。应当理解,系统200可以包括以任何合适的方式布置的任何合适数量的公用设施、断路器和负载。
每个公用设施251和252可以提供例如具有适当电频率的三相AC电压,例如50Hz或60Hz。负载241和242中的每一个可以是依赖于电力运行的一个或多个设备,例如灯、电动机等。负载可以被构造成以三相AC电压接收电力。每个断路器231-239可以处于闭合状态或打开状态。当断路器闭合时,可以在断路器的两侧之间形成电连接。当断路器断开(open)时,断路器的两侧可以电断开。
同步系统200的组件通过电网连接。电网包括第一发电机组总线V1、第二发电机组总线V2、第一公用设施总线U1和第二公用设施总线U2。第一发电机组211经由断路器231连接到第一发电机组总线V1。特别地,断路器231设置在第一发电机组211和第一发电机组总线V1之间。当断路器231闭合时,第一发电机组211的输出连接到第一发电机组总线V1。当断路器231断开时,第一发电机组211与第一发电机组总线V1断开。断路器232设置在第二发电机组212和第一发电机组总线V1之间,并且在闭合时将第二发电机组212连接到第一发电机组总线V1。第一公用设施251连接到第一公用设施总线U1。断路器233设置在第一发电机组总线V1和第一负载241之间。当断路器233闭合时,第一发电机组总线V1上的电压被提供给第一负载241。当断路器233断开时,第一发电机组总线V1与第一负载241断开。断路器234设置在第一公用设施总线U1和第一负载241之间。当断路器234闭合时,第一公用设施总线U1上的电压被提供给第一负载241。当断路器234断开时,第一公用设施总线U1与第一负载241断开。
第一断路器控制器221设置在第一发电机组总线V1和第一公用设施总线U1之间,跨过断路器233和234。第一断路器控制器221可以被构造成感测第一发电机组总线V1上的电压和第一公用设施总线U1上的电压/电流的特性(例如,频率、相位和/或幅度)。在一些实施例中,第一断路器控制器221可包括总线传感器(例如电压传感器),其构造成感测总线上的交流电压。第一断路器控制器221可以进一步构造成基于所感测的电压选择性地断开或闭合断路器。在一些实施例中,第一断路器控制器221还可包括断路器驱动器,该断路器驱动器构造成操作断路器以打开和闭合一组触点。断路器驱动器可响应来自第一断路器控制器221的控制信号,并将指示触点的状态(即,打开或闭合)的状态信号传送回第一断路器控制器221。
第三发电机组213经由断路器235连接到第二发电机组总线V2。特别地,断路器235设置在第三发电机组213和第二发电机组总线V2之间。当断路器235闭合时,第三发电机组213的输出连接到第二发电机组总线V2。当断路器235断开时,第三发电机组213与第二发电机组总线V2断开。断路器236设置在第四发电机组214和第二发电机组总线V2之间,并且在闭合时将第四发电机组214连接到第二发电机组总线V2。第二公用设施252连接到第二公用设施总线U2。断路器237设置在第二发电机组总线V2和第二负载242之间。当断路器237闭合时,第二发电机组总线V2上的电压被提供给第二负载242。当断路器237断开时,第二发电机组总线V2与第二负载242断开。断路器238设置在第二公用设施总线U2和第二负载242之间。当断路器238闭合时,第二公用设施总线U2上的电压被提供给第二负载242。当断路器238断开时,第二公用设施总线U2与第二负载242断开。
第二断路器控制器222设置在第二发电机组总线V2和第二公用设施总线U2之间,跨过断路器237和238。第二断路器控制器222可以被构造成感测第二发电机组总线V2和第二公用设施总线U2上的电压的特性(例如,频率、相位和/或幅度)。在一些实施例中,第二断路器控制器222可以包括总线传感器(例如电压传感器),其被构造成感测总线上的交流电压。第二断路器控制器222可以进一步构造成基于所感测的电压选择性地断开或闭合断路器。在一些实施例中,第二断路器控制器222还可包括断路器驱动器,该断路器驱动器构造成操作断路器以打开和闭合一组触点。断路器驱动器可响应来自第二断路器控制器222的控制信号,并将指示触点的状态(即,打开或闭合)的状态信号传送回第二断路器控制器222。
第三断路器控制器223设置在第一发电机组总线V1和第二发电机组总线V2之间,跨过断路器239。断路器239可以将两个并联组连接在一起,即,由发电机组211和212组成的组一和由发电机组213和214组成的组二。特别地,当断路器239闭合并且断路器231、232、235和236闭合时,四个发电机组211至214并联在一起并且可以与U1或U2同步。如果断路器239断开,则两组并联发电机组可以单独运行。第三断路器控制器223构造成感测第一发电机组总线V1和第二发电机组总线V2上的电压的特性(例如,频率,相位和/或幅度)。在一些实施例中,第三断路器控制器223可以包括总线传感器(例如电压传感器),其被构造成感测总线上的交流电压。第三断路器控制器223可以进一步构造成基于所感测的电压选择性地断开或闭合断路器。在一些实施例中,第三断路器控制器223还可包括断路器驱动器,该断路器驱动器构造成操作断路器以打开和闭合一组触点。断路器驱动器可响应来自第三断路器控制器223的控制信号,并将指示触点的状态(即,打开或闭合)的状态信号传送回第三断路器控制器223。
在操作中,对于图2所示的同步系统200中的每个发电机组211、212、213和214,可以有四个同步选项。例如,对于第一发电机组211,用虚线示出与V1、V2、U1或U2同步的选项S1、S2、S3和S4。类似选项适用于其他发电机组212、213和214。如这里所使用的,“同步”意味着匹配发电机组与源(例如,公用设施或其他发电机组)的输出电压的特性(例如,频率、相位和/或幅度)。在一些实施例中,匹配可能不是特性的精确匹配。例如,在一些实施例中,可以在阈值内特性匹配。在第一场景S1中,第一发电机组211将与第一发电机组总线V1上的电力同步。S1可以对应于第一发电机组211将第二发电机组212连接为用于提供电力的并联发电机组的情况。在实现同步之前,断路器231断开。第一发电机组211可以感测第一发电机组总线V1上的电压并且运行将其输出特性与第一发电机组总线V1上的特性匹配的本地同步过程。下面将更详细地讨论本地同步过程。在实现同步之后,可以闭合断路器231。在其他实施例中,可以跨过断路器231设置断路器控制器,并且断路器控制器将指示第一发电机组总线V1上的电压特性的数据发送到第一发电机组211以进行同步。
在第二场景S2中,第一发电机组211将与第一公用设施总线U1上的电力同步。在一些实施例中,S2对应于来自第一公用设施251的电力返回并且第一负载241被转移回第一公用设施251的情况。在其他实施例中,S2对应于第一负载241将从第一公用设施251转移并由第一发电机组211(和第二发电机组212)支撑的情况。在其他实施例中,S2对应于第一发电机组211(和第二发电机组212)补充第一公用设施251以向第一负载241供电的情况;第一发电机组211将与第一公用设施总线U1同步。特别地,第一断路器控制器221可以发起同步请求并且通过通讯网络101将请求发送到第一发电机组211和第二发电机组212。在实现同步之前,断路器231、232和233闭合,断路器234和239断开。第一发电机组211和第二发电机组212向第一负载241提供电力。第一断路器控制器221可以将关于第一公用设施总线U1上的电压/电流的特性的数据发送到第一发电机组211和第二发电机组212。在接收到同步请求时,第一发电机组211和第二发电机组212可以各自在发电机组上运行同步过程,该同步过程将相应发电机组的输出的特性与第一公用设施总线U1上的特性匹配。下面将更详细地讨论同步过程。在实现同步之后,第一断路器控制器221可以闭合断路器234。当第一负载241要从第一公用设施251转移并且由第一发电机组211和第二发电机组212支持时,或者当第一发电机组211和第二发电机组212补充第一公用设施251以向第一负载241供电时,可以执行类似的操作。在一些实施例中,第一断路器控制器221可以将第一发电机组总线V1上的电压与第一公用设施总线U1上的电压进行比较,并且当第一发电机组总线V1上的电压特性和第一公用设施总线U1上的电压特性之间的差异在特定公差或阈值内时,确定已经实现了同步。
由于要同步多个发电机组,同步和负载共享可能同时运行。在一些实施例中,第一断路器控制器221可以驱动并联发电机组211和212的模拟负载共享线和/或生成用于发送到发电机组211和212的数字负载共享命令。当驱动负载共享线或产生负载共享命令时,第一断路器控制器221可以偏移发电机组211和212的速度和幅度以匹配第一公用设施总线U1,并且使负载共享控制同时运行。
在第三场景S3中,第一发电机组211将与第二公用设施总线U2上的电压同步。S3可对应于来自第二公用设施252的电力返回并且第二负载242被转移回第二公用设施252的情况。或者,相反,在第二负载242将从第二公用设施252转移并由第一发电机组211(和第二发电机组212)支撑的情况,或者在第一发电机组211和第二发电机组212补充第二公用设施252以向第二负载242供电的情况;第一发电机组211将与第二公用设施总线U2同步。特别地,第二断路器控制器222可以发起同步请求并通过通信网络101将请求发送到第一发电机组211和第二发电机组212。在实现同步之前,断路器231、232、237和239闭合,断路器238断开。每个断路器235和236可以是闭合的或断开的。如果断路器235闭合,则发电机组213将像第一发电机组211一样参与同步。如果断路器236闭合,则发电机组214将像第一发电机组211一样参与同步。第二断路器控制器222还可以将关于第二公用设施总线U2上的电压特性的数据发送到第一发电机组211和第二发电机组212。在接收到同步请求时,第一发电机组211和第二发电机组212可以各自在发电机组上运行同步过程,该同步过程将相应的发电机组的输出的特性与第二公用设施总线U2上的特性匹配。下面将更详细地讨论同步过程。在实现同步之后,第二主控制电路222可以闭合断路器238。当第二负载242要从第二公用设施252转移并由第一发电机组211和第二发电机组212支持时,或者当第一发电机组211和第二发电机组212补充第二公用设施以向第二负载242供电时,可以执行类似的操作。在一些实施例中,第二断路器控制器222可以将第一发电机组总线V1上的电压/电流与第二公用设施总线U2上的电压进行比较,并且当第一发电机组总线V1的电压特性和第二公用设施总线U2上的电压特性之间的差异在预定公差差异内时,确定已经实现了同步。在进一步的实施例中,同步和负载共享可以由第二断路器控制器222同时运行,其方式与上面在第二场景中讨论的方式相同。
在第四场景S4中,第一发电机组211将与第二发电机组总线V2上的电力同步。S4可以对应于发电机组211和212连接发电机组213和214作为一组并联发电机组以既向第一负载241又向第二负载242供电,或者向第一负载241和第二负载242中的一个提供电力(例如,将另一个负载留在公用电网中)的情况。特别地,第三断路器控制器223可以发起同步请求并通过通信网络将请求发送到第一发电机组211和第二发电机组212。在实现同步之前,断路器231、232、235和236闭合,断路器234、238和239断开。每个断路器233和237可以是闭合的或断开的。第三断路器控制器223可以将关于第二发电机组总线V2上的电压特性的数据发送到第一发电机组211和第二发电机组212。在接收到同步请求时,第一发电机组211和第二发电机组212每一个都可以在发电机组上运行本地同步过程,该同步过程将相应发电机组的输出的特性与第二发电机组总线V2上的特性匹配。下面将更详细地讨论同步过程。在实现同步之后,第三断路器控制器223可以闭合断路器239,从而将第一发电机组211和第二发电机组212添加到第三发电机组213和第四发电机组214,而不中断第一负载241和第二负载242的运行。在一些实施例中,第三断路器控制器223可以将第一发电机组总线V1上的电压与第二发电机组总线V2上的电压进行比较,并且当第一发电机组总线V1的电压特性和第二发电机组总线V2上的电压特性之间的差异在一些预定的公差差异内时,确定已经实现了同步。在进一步的实施例中,可以通过发电机组之间的网络连接来运行负载共享。应理解,本文描述的选项仅用于说明。可在不同电路配置中采用不同的选项。
参考图3,示出了图示线路同步方案的示意图。包括原动机(例如,发动机)和发电机(例如,同步发电机)320的发电机组将与源340同步。在一些实施例中,发电机320和源340都输出三相交流电压。发电机320的第一相321通过三相开关330的第一接触器334连接到源340的第一相341。发电机320的第二相322通过开关330的第二接触器335连接到源340的第二相342。发电机320的第三相323通过开关330的第三接触器336连接到源340的第三相343。在一些实施例中,开关330还可包括与第一接触器334并联连接的第一灯331,与第二接触器335并联连接的第二接触器332并联的第二灯332,以及与第三接触器336并联连接的第三灯331。如这里所使用的,使发电机320的输出电压与源340同步意味着将相321、322和323的特性(例如,频率、相位和/或幅度)与相341、342、343的特性(例如,频率、相位和/或幅度)相匹配。在一些实施例中,开关可包括用于一个或多个相的除了灯之外的不同指示器。
图4示出了两个交流电压/电流波401和402的同步的概念。波401可以表示任一相321、322和323的输出。波402可以表示任一相341、342和343。在实现两个波401和402之间的同步之前,存在应当在耦合总线之前基本上消除的幅度差403和/或相位/频率差404。当实现两个波401和402之间的同步时,波401和402的相位、频率和/或幅度基本上或完全匹配(例如,波401和402重叠)。
仅当相321、322和323已经分别与相341、342和343同步时,将闭合接触器334、335和336以将发电机320连接到源340。在一些实施例中,灯331、332和333可用于指示是否已实现同步。由于一旦实现同步,在发电机320和源340之间不存在幅度、相位和频率差异,开关330两端没有电压,从而导致灯331、332和333不被点亮。在一些实施例中,可用除灯之外的指示器检测同步。
参考图5,示出了发电机组中的同步器500。同步器500可以用在图2的发电机组211、212、213和214中的每一个中。同步器500包括通信接口502、幅度同步电路504、频率/相位同步电路506,以及可选的仲裁电路508。通信接口502可以被构造为通过通信网络101上接收和发送用于同步的信息。特别地,通信接口502可以被构造成接收同步请求和接收来自主控制电路221、222和223指示要同步的电力的特性的数据。通信接口502可以是调制解调器、网络接口卡(NIC)、串行接口、mod总线、CAN总线或无线收发器等。每个发电机组上的通信接口502可以被配置为接收关于源的电力特性的数据相同的数据。
幅度同步电路504可以被构造成使发电机组的输出的幅度与待同步的源的电压的幅度相匹配,并且直接或间接地驱动交替的场以匹配发电机组的输出之间的电压和电网电压。图6示出了根据一些实施例的幅度同步电路600。幅度同步电路600包括比较器611,其被构造成将发电机组(例如,发电机组211、212、213和214中的一个)的输出电压的幅度与源电压(例如,公用设施电压或其他发电机组)的幅度。对于具有多个相位的源,比较器611可以将发电机组的多个相位的平均幅度与源的多个相位的平均幅度进行比较。比较器611的输出(例如,发电机组输出电压和源电压的幅度之间的差值)被馈送到幅度匹配比例积分(PI)环路616。幅度匹配PI环路616可以实现幅度偏移生成过程,其基于比较器611的输出,输出幅度偏移。具体地,幅度匹配PI环路616可以通过比较器611随着时间通过调整幅度偏移来连续地尝试最小化输出差异。可以将幅度偏移提供给另一个比较器618。比较器618可以将发电机组的实际输出电压的幅度与参考电压进行比较,并且将差值和通过幅度匹配PI环路输出的幅度偏移组合。比较器618的组合输出可以提供给自动电压调节器(AVR)比例积分微分(PID)619。AVR PID 619可以经由交流发电机场控制电路620控制施加到发电机组的交流发电机中的励磁绕组的激励电压。励磁电流的水平决定了磁场的强度,从而确定了发电机组输出电压的幅度。AVRPID 619可以通过比较器418随着时间通过调整励磁电压来连续地尝试最小化输出差异。以这种方式,可趋使发电机组和源之间的幅度差为零或接近零。每个发电机组上的幅度同步电路504可以被配置为基于所接收的相同数据独立地计算相同的电压偏移。
频率/相位同步电路506可以被构造成使发电机组的输出的频率/相位与待同步的源的功率的频率/相位匹配。图7示出了根据一些实施例的频率/相位同步电路700。通过改变发电机组的发动机的速度,发电机组的输出的频率和相位都可以改变并与源的频率和相位同步。特别地,频率/相位同步电路700可以使用频率/相位差以及发电机组的输出电压是否超前或滞后于总线电压以确定发动机速度应该增加多少或减少多少。频率/相位同步电路700可以包括相位比较器711。发电机组的输出电压和源电压之间的相位差可以输入到相位比较器711。对于具有多个相位的源,相位差是发电机组的一个相位与源的相应相位之间的差异。在一些实施例中,同步相位偏移(微调)也可以作为校正因子输入到比较器711,其中在用于相位差的感测中存在偏移。在某些情况下,同步相位偏移(微调)为零。电路700还可以包括构造成微调响应的常数乘法器712和构造成将发电机组的输出电压的频率与源电压的频率相比较的频率比较器713。发电机组和源之间的频率差可以与由常数乘法器712输出的频率偏移组合,并馈送到同步比例积分(PI)环路716。同步PI环路716可以实现基于比较器713的输出输出速度偏移的同步相位/频率匹配过程。当PI环路716运行时,它响应频率差,并且当频率匹配时,可趋使相位差为零或接近零。具体地,PI环路716可以通过常数乘法器712随着时间通过调整速度偏移来连续地尝试最小化输出差异。速度偏移可以提供给比较器718。比较器718将发电机组的实际输出电压的频率与参考电压的频率进行比较,并将该差值与通过PI环路716输出的速度偏移进行组合。由比较器718输出的组合被提供给自动速度调节器比例-积分-微分控制器(PID)719。速度调节器PID 719可以构造成实现恒速调节器过程,该过程通过调节通过发动机燃料控制回路720的发动机加油来改变发电机组的发动机的速度。速度调节器PID 719可以通过比较器718随着时间通过调节发动机加油来连续地尝试最小化输出。以这种方式,发电机组的输出电压的频率和相位可以与源电压的频率和相位匹配。每个发电机组上的频率/相位同步电路700可以被配置为基于所接收的相同数据独立地计算相同的速度偏移。
图8示出了根据实施例的幅度同步电路800。幅度同步电路800可以包括比较器811、812、813和814以及选择器815。在一些实施例中,第一发电机组811中的幅度同步电路用作示例以解释电路如何针对四个场景S1、S2、S3和S4工作。比较器811可以将第一发电机组211的输出6电压的幅度与第一发电机组总线V1上的电压的幅度进行比较,其可以在本地或经由网络101获取,并输出它们之间的差。比较器811可以用于场景S1。比较器812可以将第一发电机组总线V1上的电压幅度与第一公用设施总线U1上的电压幅度进行比较,其可以由通信接口502经由网络101从第一主控制电路221接收,并输出它们之间的差异。比较器812可以用于场景S2。比较器813可以将第一发电机组总线V1上的电压幅度与第二公用设施总线U2上的电压幅度进行比较,其可以由通信接口502经由网络101从第二主控制电路222接收,并输出它们之间的差异。比较器813可以用于场景S3。比较器814可以将第一发电机组总线V1上的电压幅度与第二发电机组总线V2上的电压幅度进行比较,其可以由通信接口502经由网络101从第三主控制电路223接收,并输出它们之间的差异。比较器814可以用于场景S4。比较器811、812、813和814中的每一个可以是减法电路,例如,运算放大器或软件等效电路。选择器815可以被构造成从比较器811、812、813和814的输出中选择一个输出。在一些实施例中,可以由仲裁电路508进行选择,这将在下面详细讨论。选择器815可以是选择开关。应该理解,选择器815可以是硬连线的或数字的。
可以将所选比较器的输出馈送到幅度匹配比例积分(PI)环路816。幅度匹配PI环路816可以运行PI过程,该PI过程基于所选择的比较器的输出输出幅度偏移。可以将幅度偏移连同由通信接口50通过网络101从其他发电机组接收的负载共享偏移一起提供给加法器817。在一些实施例中,加法器817可以是运算放大器或软件等效电路。可以将幅度偏移和负载共享偏移的组合作为总偏移提供给比较器818。比较器818可以将第一发电机组211的实际电压幅度与第一发电机组211的参考电压幅度进行比较,并且通过加法器将差值和总偏移量组合。该组合可以提供给自动电压调节器(AVR)819。AVR 419可以构造成控制施加到发电机组的交流发电机中的励磁绕组的激励电压。励磁电流的水平决定了磁场的强度,从而确定了发电机组输出电压的幅度。应当理解,幅度同步电路800的每个组件可以实现为软件、硬连线电路或其任何组合。
参考图9,根据第二实施例示出了频率/相位同步电路900。频率/相位同步电路900可以包括比较器941、942、943和944,以及选择器915。这里使用第一发电机组211中的频率/相位同步电路作为示例来解释电路如何针对四种情况S1、S2、S3和S4工作。第一比较器941可以具有四个输入:同步相位偏移(微调)、第一发电机组211的输出电压与第一发电机组总线V1上的电压之间的相位差、第一发电机组211的输出电压的频率以及第一发电机组总线V1上的电压频率。在一些实施例中,比较器941可以包括相位比较器911,其被构造成将同步相位偏移(微调)与第一发电机组211的输出电压和第一发电机组总线V1上的电压之间的相位差进行比较,并输出它们之间的差值。相位比较器911可以是减法电路,例如运算放大器或软件等效电路。比较器941还可以包括构造为微调响应的常数乘法器921。比较器941还可包括频率比较器931,其将第一发电机组211的输出电压的频率与第一发电机组总线V1上的电压的频率进行比较,将它们之间的频率差与由常数乘法器921输出的频率偏差组合,并输出组合频率偏移。第一比较器941可以用于场景S1。
第二比较器942可以具有与第一比较器941相同的结构,包括相位比较器912、转换器922和频率比较器932。比较器942的四个输入是:同步相位偏移(微调)、第一公用设施总线U1上的电压与第一发电机组总线V1上的电压之间的相位差、第一公用设施总线U1上的电压频率以及第一发电机组总线V1上的电压频率。可以通过通信接口502经由网络101从第一主控制电路221通信接口502获得:第一公用设施总线U1上的电压和第一发电机组总线V1上的电压之间的相位差、第一公用设施总线U1上的电压的频率以及第一发电机组总线V1上的电压的频率。第二比较器942可以用于场景S2。
第三比较器943可以具有与第一比较器941和第二比较器942相同的结构,包括相位比较器913、转换器923和频率比较器933。比较器943的四个输入是:同步相位偏移(微调)、第二公用设施总线U2上的电压与第一发电机组总线V1上的电压之间的相位差、第二公用设施总线U2上的电压频率以及第一发电机组总线V1上的电压频率。可以通过通信接口502经由网络101从第二主控制电路222的获得:第二公用设施总线U2上的电压与第一发电机组总线V1上的电压的相位差、第二公用设施总线U2上的电压的频率以及第一发电机组总线V1上的电压的频率。第三比较器943可以用于场景S3。
第四比较器944可以具有与第一比较器941、第二比较器942和第三比较器943相同的结构,包括相位比较器914、转换器924和频率比较器934。比较器944的四个输入是:同步相位偏移(微调)、第二发电机组总线V2上的电压与第一发电机组总线V1上的电压之间的相位差、第二发电机组总线V2上的电压频率以及第一发电机组总线V1上的电压频率。可通过通信接口502经由网络101从第三主控制电路223获得:第二发电机组总线V2上的电压与第一发电机组总线V1上的电压的相位差、第二发电机组总线V2上的电压频率和第一发电机组总线V1上的电压频率。第四比较器944可以用于场景S4。
选择器915可以从比较器941、942、943和944的输出中选择一个输出。在一些实施例中,可以由仲裁电路508进行选择,这将在下面详细讨论。选择器915可以是选择开关。应该理解,选择器915可以是硬连线的或数字的。所选比较器的输出可以馈送到同步比例积分(PI)环路916。同步PI环路916可以被构造成运行PI过程,该PI过程基于所选择的比较器的输出输出速度偏移。可以将速度偏移连同由通信接口502经由网络101上从其他发电机组接收的负载共享偏移一起提供给加法器917。在一些实施例中,加法器917可以是运算放大器或软件等效电路。可以将速度偏移和负载共享偏移的组合作为总偏移提供给比较器918。比较器918可以将第一发电机组211的实际电压的频率与第一发电机组211的参考电压的频率进行比较,并且用加法器917将差值和总偏移量组合。在一些实施例中,如果不需要同步或负载共享,则发电机组可以以发电机组频率参考指定的频率运行。比较器918的组合输出可以提供给自动调节器比例-积分-微分控制器(PID)919。调节器PID 919可以构造成改变发电机组的发动机的速度,以将发电机组的输出电压的频率和相位改变为适当的电频率(即,50或60Hz)和相位。应当理解,频率/相位同步电路900的每个组件可以实现为软件、硬连线电路或其任何组合。
在如上结合图1至图9所述的系统中,每个发电机组可以从网络上的适当节点(例如,主控制电路221、222和223)获得关于公用设施总线/发电机组总线电压的数据。发电机组可以使用该信息作为发电机组上的单组同步过程的反馈。因此,不需要单独的主同步器,并且它避免调整主同步器包含的PI控制环路。对于使用一组并联发电机组来提供电力的情况,该组可能需要同步到同一源。然而,该组中的不同发电机组可以从不同的主控制电路接收用于同步到不同源的同步请求。在一些实施例中,每个发电机组上的同步器可以包括仲裁电路,用于共同决定要同步的相同源。
参考图10,示出了在一些实施例中在图5的仲裁电路508中使用的状态机1000。在一些实施例中,相同的状态机可以在发电机组211、212、213和214中的每一个中操作。在一些实施例中,状态机1000可以包括被配置为实现仲裁过程的专用电路。在其他实施例中,状态机1000可以包括用于实现仲裁过程的机器可读内容。在其他实施例中,状态机1000可以包括电路组件和机器可读内容的任何组合。状态机1000可以以等待状态1001开始。当托管状态机1000的发电机组(例如,第一发电机组211)从主控制电路接收同步请求时,状态机1000可以转换到可能-源(Possible_source)状态1002并且可以忽略稍后进入的其他同步请求。同步请求可以标识要同步的源。同步器可以通过网络101将在同步请求中识别的源广播到其他发电机组(例如,发电机组212、213和214)。当处于可能-源状态1002时,在发电机组211、212、213和214中的每一个中操作的状态机1000可以监视用于其他发电机组可能同步的潜在源的其他发电机组。当所有发电机组211、212、213和214各自具有与其同步的潜在源时,每个发电机组中的状态机1000可以转换到选择-源(Selected_source)状态1003。在选择-源状态1003处,每个发电机组可以具有在发电机组已经接收的同步请求中识别的所有发电机组和源的列表。发电机组可以共同从列表中的源中选择一个作为要同步的所有发电机组的源。在一些实施例中,可以选择与最高网络地址的发电机组(例如,IP地址)相关联的源。当选择源时,每个发电机组上的同步器500可以将选择器815和915转到与所选择的源相对应的位置。幅度同步电路800和频率/相位同步电路900可以运行以使发电机组的输出电压与源匹配。当输出电压和源之间的幅度/频率/相位的差异在预定公差内时,同步器500可以判定同步完成,并且可以从每个发电机组中移除同步请求。当发生故障或因为其他原因时,也可以删除该请求。然后,每个发电机组上的状态机1000可以返回到等待状态1001。当另一个同步请求进入发电机组时,发电机组上的状态机1000可以再次进入可能-源状态1002并重复该过程。
参考图11,根据示例性实施例示出了同步方法的流程图1100。该流程图可以在图5中所示的同步器上实现。在操作1102处,在连接到一个或多个源的多个发电机组的第一发电机组上的同步器500的通信接口502接收指示源的电压特性的数据。在一些实施例中,特性包括源的电压的幅度、相位或频率中的至少一个。在一些实施例中,源可以包括多个相,并且特性可以包括多个相之一的幅度、相位或频率中的至少一个。
在操作1104处,多个发电机组的第二发电机组(不同于第一发电机组)上的同步器500的通信接口502接收指示用于源的电压的特性的相同数据。
在操作1106处,第一和第二发电机集合中的每一个基于所接收的数据计算速度偏移参数和电压偏移参数。第一和第二发电机集合基于接收的相同数据独立地计算相同的速度偏移参数和电压偏移参数。
在操作1108处,第一和第二发电机组中的每一个上的同步器500基于计算的速度偏移和电压偏移参数控制第一和第二发电机组的运行。特别地,在一些实施例中,电压偏移参数被馈送到第一比例积分(PI)环路,其提供作为偏移的输出给发电机集合的自动电压调节器(AVR)。速度偏移被馈送到第二比例积分(PI)环路,该环路向发电机集合的调节器比例-积分-微分控制器(PID)提供输出。输出电压与源电压进行比较。如果输出电压的幅度和源的电压的幅度之间的第一差异在第一预定的差异容差内,输出电压的频率与源电压的频率之间的第二差异在第二预定的差异容差内,并且输出电压的相位与源的电压的相位之间的第三差异在第三预定的差异容差内,则确定完成同步。
参考图12,根据示例性实施例示出了源仲裁方法的流程图1200。该流程图可以在图5中所示的同步器上实现。在操作1202处,该组的第一发电机集合(例如,发电机组211)处的通信接口502接收用于将第一发电机集合的第一输出与第一源的第一电压同步的第一同步请求。在一些实施例中,第一同步器请求用于与第一发电机组总线V1上的电压同步。在一些实施例中,从断路器控制器221接收第一同步请求,用于通过网络101与第一公用设施U1上的电压同步。在一些实施例中,从断路器控制器222接收第一同步请求,以与第二发电机组总线V2上的电压同步。在一些实施例中,从断路器控制器223接收第一同步请求,以与第二公用设施总线U2上的电压同步。
在操作1204处,第一发电机集合的通信接口502将第一源的第一标识符广播到该组的至少第二发电机组(例如,发电机组212、213和214)。在一些实施例中,该组的其他发电机组(例如,发电机组212、213和214)中的每一个接收用于同步到源的请求并广播源。第二发电机组的数量可以是任何合适的数量。
在操作1206处,在第一发电机集合处的通信接口502从第二发电机集合(例如,发电机组212、213和214)接收第二源的第二标识符。第二发电机集合已经接收到将第二发电机集合的第二输出电压与第二电源的第二电压同步的第二同步请求。在一些实施例中,每个发电机组持有发电机组已经接收的同步请求中识别的所有发电机组和源的列表。
在操作1208处,发电机组共同从第一源和第二源选择一个作为要同步的所有发电机组的源。在一些实施例中,发电机组共同从列表中的源中选择一个。在一些实施例中,可以选择与最高网络地址的发电机组(例如,IP地址)相关联的源。在一些实施例中,当选择源时,每个发电机组上的同步器500可以使选择器815和915对应于所选择的源。
在操作1210处,每个并联发电机组的同步器500将输出电压与所选择的电源的电压相匹配。在一些实施例中,幅度同步电路504将输出电压的幅度与源的电压的幅度匹配,频率/相位同步电路506将输出电压的频率与所选源的电压的频率匹配,并将输出电压的相位与所选择的源的电压的相位匹配。
应该理解的是,本文中主张的元件不应根据35U.S.C.§112(f)的规定来解释,除非使用短语“用于.....”明确叙述该元件。上文描述的示意性流程图和方法示意图通常被阐述为逻辑流程图。如此,所描绘的顺序和标记的步骤表明代表性实施例。其他步骤、顺序和方法可以被设想为在功能、逻辑或效果上等同于示意图中所示方法的一个或多个步骤或其部分。此外,在整个说明书中对“一个实施例”、“示例的实施例”或类似语言的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此,在整个说明书中出现的短语“在一个实施例中”、“在示例的实施例中”和类似语言可以但不是必须全部指代相同的实施例。
尽管说明书包含许多特定的实施方式细节,但这些不应该被解释为对权利要求的任一发明范围的限制,而是作为特定实施方式的技术特征的描述。在本说明书中在单独实现的上下文中描述的某些特征也可以在单个实现中组合实现。相反地,在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现中单独或以任何合适的子组合来实现。此外,虽然特征可以在上面描述为以某些组合起作用并且甚至最初要求如此,但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以在一些情况下从该组合中删除,并且所要求保护的组合可以针对子组合或变型的子组合。
本说明书中描述的许多功能单元已被标记为电路,以便更加特别强调它们的实现独立性。例如,电路可以实现为包括定制超大规模集成(VLSI)电路或门阵列的硬件电路,诸如逻辑芯片、晶体管或其他分立部件的现成半导体。电路还可以在诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等的可编程硬件设备中实现。
如上所述,电路也可以在机器可读介质中实现,以供各种类型的处理器执行。可执行代码的识别电路例如可以包括一个或多个物理或逻辑计算机指令块可以例如组织为对象、过程或功能。尽管如此,识别电路的可执行文件不需要物理地位于一起,而是可以包括存储在不同位置的不同指令,这些指令在逻辑上连接在一起时构成电路并实现电路的陈述目的。实际上,计算机可读程序代码的电路可以是单个指令或许多指令,并且甚至可以分布在几个不同的代码段、不同的程序之间以及跨几个存储器设备。类似地,运行数据可以在本文中在电路内被识别和说明,并且可以以任何合适的形式来体现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。操作数据可以作为单个数据集被收集,或者可以分布在不同位置上(包括不同存储设备),并且可以(至少部分地)仅作为电子信号存在在系统或网络上。
计算机可读介质(在此也称为机器可读介质或机器可读内容)可以是存储计算机可读程序代码的有形计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的、全息的、微机械的或半导体系统、装置或设备,或前述的任何适当的组合。如上所述,计算机可读存储介质的示例可以包括但不限于便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)、光存储设备、磁存储设备、全息存储介质、微机械存储设备或前述的任何合适的组合。在本文件的上下文中,计算机可读存储介质可以是可包含和/或存储供指令执行系统、装置或设备使用和/或结合其使用的计算机可读程序代码的任何有形介质。
计算机可读介质也可以是计算机可读信号介质。计算机可读信号介质可以包括其中包含有计算机可读程序代码的传播数据信号,例如在基带中或者作为载波的一部分。这种传播信号可以采用多种形式中的任何一种,包括但不限于电,电磁,磁,光或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是不是计算机可读存储介质的任何计算机可读介质以及可以传送、传播或传输计算机可读程序代码以供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的任何计算机可读介质。也如上所述,在计算机可读信号介质上包含的计算机可读程序代码可以使用任何适当的介质来传输,包括但不限于无线、有线、光缆、射频(RF)等,或者任何前述的适当组合。在一个实施例中,计算机可读介质可以包括一个或多个计算机可读存储介质和一个或多个计算机可读信号介质的组合。例如,计算机可读程序代码既可以作为电磁信号通过光缆传播以供处理器执行也可以存储在RAM存储设备上以供处理器执行。
用于执行本发明的各个方面的操作的计算机可读程序代码可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写,所述程序设计语言包括诸如Java、Smalltalk、C++等的面向对象的程序设计语言和常规的程序性程序设计语言诸如“C”编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序代码可以完全在用户的计算机上、部分在用户的计算机上、作为独立的计算机可读包装、部分在用户的计算机上部分在远程计算机上或者全部在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下,远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机,包括局域网(LAN)或广域网(WAN),或者可以连接到外部计算机(用于例如,通过互联网使用互联网服务提供商)。
程序代码还可以存储在计算机可读介质中,该计算机可读介质可以指导计算机,其他可编程数据处理设备或其他设备以特定方式运行,使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现在示意性流程图和/或示意性框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的指令。
因此,可以在不脱离其精神或基本特征的情况下以其他具体形式来体现本公开。所描述的实施例在所有方面仅被认为是说明性的而非限制性的。因此,本公开的范围由所附权利要求而不是由前面的描述来指示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化都将被包含在其范围内。
Claims (24)
1.一种同步方法,其特征在于,包括:
在第一发电机集合接收指示源电压分量特性的数据;
在第二发电机集合接收指示源电压分量特性的数据;
基于所接收的数据,通过第一发电机集合和第二发电机集合中的每一个计算速度偏移参数和电压偏移参数,所述第一发电机集合和第二发电机集合被配置为接收指示所述组件的相同数据并独立地计算相同的速度偏移参数和电压偏移参数;和
基于所述计算的速度偏移和电压偏移参数控制所述第一发电机集合和第二发电机集合的运行。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述特性包括所述源电压的幅度、相位或频率中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述源包括多个相,并且所述特性包括所述多个相中的每个相的幅度、相位或频率中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述源包括多个相,并且其中所述特征包括所述多个相中的单个相的幅度、相位或频率中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述源包括公用电网。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
通过网络从节点接收数据;
通过所述节点将所述第一发电机集合的输出电压与所述接收的数据比较;和
通过所述节点选择性地闭合或断开第一断路器,以基于所述比较将所述第一发电机集合与所述源连接或断开。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,还包括:
通过所述节点将所述第二发电机集合的输出电压与所述接收的数据比较;和
通过所述节点选择性地闭合或断开第二断路器,以基于所述比较将所述第二发电机集合与所述源连接或断开。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,计算速度偏移参数包括:
使用所述第一发电机集合的速度比例积分环路,基于用于所述源电压的频率和相位以及用于所述第一发电机集合的输出电压的频率和相位来产生所述速度偏移参数。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,计算电压偏移参数包括:
使用所述第一发电机集合的幅度比例积分环路,基于所述源电压的幅度以及所述第一发电机集合的输出电压的幅度产生电压偏移参数。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,控制所述第一发电机集合运行包括:
使用所述第一发电机集合的电压调节器比例-积分-微分控制器,基于所述电压偏移参数、所述第一发电机集合的输出电压幅度和参考幅度来控制所述第一发电机集合的输出电压的幅度。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,控制所述第一发电机集合运行还包括:
使用所述第一发电机集合的调节器比例-积分-微分控制器,基于所述速度偏移参数、第一发电机集合的输出电压的频率和参考频率来控制所述第一发电机集合的发动机的速度。
12.一种同步一组并联发电机集合的方法,其特征在于,包括:
在所述组的第一发电机集合接收将所述第一发电机集合的第一输出与第一电源的第一电压分量同步的第一同步请求;
在所述第一发电机集合处将所述第一源的第一标识符广播到所述组的至少第二发电机集合;
在所述第一发电机集合处,接收来自所述第二发电机集合的第二源的第二标识符,其中所述第二发电机集合已接收到用于将第二发电机集合的第二输出与所述第二源的第二电压分量同步的第二同步请求;
在所述第一发电机集合处,基于所述第一发电机集合和所述第二发电机集合的特性,从所述第一源和所述第二源的源选择源;和
将所述第一发电机集合的第一输出和所述第二发电机集合的第二输出同步到所述所选择的源。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述第一源包括电网上的第一电压总线,并且其中所述第二源包括所述电网上的第二电压总线。
14.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,接收所述第一同步请求包括:通过网络从第一节点接收所述第一同步请求,以及其中接收所述第二同步请求包括:通过所述网络从第二节点接收所述第二同步请求。
15.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,从所述第一源和所述第二源选择源包括,从所述第一发电机集合和所述第二发电机集合中选择具有更高地址的发电机集合,并选择与所述所选择的发电机集合相关联的源。
16.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,还包括:
在所述第一发电机集合处接收指示所述所选择的源电压的幅度、频率和相位的数据;
在所述第二发电机集合处接收指示所述所选择的源电压的幅度、相位和频率的数据;
基于所接收的数据,通过所述第一发电机集合和所述第二发电机集合中的每一个计算速度偏移参数和电压偏移参数,所述第一发电机集合和所述第二发电机集合被配置为接收源电压的相同的幅度、相位和频率,并独立计算相同的速度偏移参数和电压偏移参数;和
基于计算的所述速度偏移和电压偏移参数控制所述第一发电机集合和所述第二发电机集合的运行。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,计算所述速度偏移参数包括:
使用所述第一发电机集合的速度比例积分环路,基于所述源电压的频率和相位以及所述第一发电机集合的输出电压的频率和相位产生所述速度偏移参数。
18.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述第一源和所述第二源包括多个相,并且其中所述第一电力组件和所述第二电力组件包括多个相的一个或多个的幅度、相位或频率中的至少一个。
19.一种发电机集合,包括:
通信接口,所述的通信接口被配置为通过网络接收用于将所述发电机集合的输出电压与所述源的电压同步的同步请求,以及接收指示所述源电压的幅度、频率和相位的数据;
幅度同步电路,所述的幅度同步电路被配置为基于所接收的数据计算电压偏移参数,并基于所计算的电压偏移参数来控制所述发电机集合运行;和
频率/相位同步电路,所述的频率/相位电路被配置为基于所接收的数据计算速度偏移参数,并基于所计算的速度偏移参数来控制所述发电机集合运行,
其中,所接收的数据被发送到与发电机集合并联连接的一个或多个其他发电机集合,并且每个发电机集合被配置为使用所接收的数据计算相同的速度偏移和电压偏移。
20.根据权利要求19所述的发电机集合,其特征在于,所述通信接口包括调制解调器、网络接口卡和无线收发器中的至少一个。
21.根据权利要求20所述的发电机集合,其特征在于,所述幅度同步电路包括:
幅度比例积分环路,所述的幅度比例积分环路被配置为处理所述源的电压的幅度和所述发电机集合输出电压的幅度,以产生所述电压偏移参数;和
自动电压调节器,所述的自动电压调节器被配置为处理所述电压偏移参数、所述发电机集合的输出电压的幅度,以及用于控制所述输出电压幅度的参考幅度。
22.根据权利要求21所述的发电机集合,其特征在于,所述频率/相位同步电路包括:
速度比例积分环路,所述的速度比例积分环路被配置为处理所述源的电压的频率和相位和所述发电机集合的输出电压的频率和相位,以产生所述速度偏移参数;和
调节器比例-积分-微分控制器,所述调节器比例-积分-微分控制器被配置为处理所述速度偏移参数、所述发电机集合的输出电压的频率和用于控制所述发电机集合的发动机的速度的参考频率。
23.根据权利要求22所述的发电机集合,其特征在于,所述发电机集合在一组并联的发电机集合中,并且其中所述通信接口还被构造成:
将所述源的第一标识符广播到所述组的至少第二发电机集合;和
从所述第二发电机集合接收第二源的第二标识符,其中所述第二发电机集合已接收到用于将所述第二发电机集合的第二输出电压与所述第二源的第二电压同步的第二同步请求;
所述发电机集合还包括仲裁电路,所述仲裁电路被配置为:
从所述第一个源和所述第二个源中选择要与所述发电机集合同步的源。
24.根据权利要求23所述的发电机集合,其特征在于,从所述第一源和所述第二源选择源包括,从所述第一发电机集合和所述第二发电机集合中选择具有更高地址的发电机集合,并选择与所述所选择的发电机集合相关联的源。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/223,975 | 2016-07-29 | ||
US15/223,975 US10418817B2 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Synchronization of parallel gensets with source arbitration |
PCT/US2017/044223 WO2018022918A1 (en) | 2016-07-29 | 2017-07-27 | Synchronization of parallel gensets with source arbitration |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109845064A true CN109845064A (zh) | 2019-06-04 |
CN109845064B CN109845064B (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=61010532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780060412.6A Active CN109845064B (zh) | 2016-07-29 | 2017-07-27 | 具有源仲裁的并联发动机组的同步 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10418817B2 (zh) |
EP (1) | EP3491710A4 (zh) |
CN (1) | CN109845064B (zh) |
WO (1) | WO2018022918A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10418817B2 (en) * | 2016-07-29 | 2019-09-17 | Cummins Power Generation Ip, Inc. | Synchronization of parallel gensets with source arbitration |
KR102304709B1 (ko) | 2017-03-03 | 2021-09-23 | 현대자동차주식회사 | V2x 통신 메시지에 대하여 적응적 보안 레벨을 적용하는 방법 및 장치 |
EP3561988B1 (en) * | 2018-04-24 | 2022-12-07 | Innio Jenbacher GmbH & Co OG | Fast grid synchronization |
US11245266B2 (en) | 2018-11-13 | 2022-02-08 | Kohler Co. | Offline synchronization of generators |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1039687A (zh) * | 1989-09-01 | 1990-02-14 | 涂钜达 | 同步电机的多功能微机控制系统 |
GB2471205A (en) * | 2009-06-19 | 2010-12-22 | Muirhead Aerospace Ltd | Motor or transducer winding with diamond-like carbon (DLC) electrically insulating coatings |
Family Cites Families (71)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3638040A (en) * | 1970-08-05 | 1972-01-25 | Us Navy | System for asynchronous switching of a load from one power source to another |
US3714452A (en) | 1972-02-07 | 1973-01-30 | Gen Electric | Circuit breaker monitor for uninterruptable power systems including a static bypass |
US3748489A (en) | 1972-06-13 | 1973-07-24 | Westinghouse Electric Corp | Static synchronizer for alternating current generators |
US3794846A (en) | 1972-09-18 | 1974-02-26 | Electric Machinery Mfg Co | Automatic synchronizing control system |
US4032793A (en) * | 1974-08-08 | 1977-06-28 | Westinghouse Electric Corporation | Manual/automatic system for synchronizing multiple turbines in a combined cycle electric power plant |
US4384213A (en) | 1976-07-19 | 1983-05-17 | Westinghouse Electric Corp. | Automatic transfer control device |
CA1174004A (en) | 1982-09-28 | 1984-09-11 | John Krzyzewski | Arsenical creosote wood preservative |
US4575671A (en) * | 1984-02-14 | 1986-03-11 | Teledyne Industries, Inc. | Methods and apparatus for synchronizing multiple motor driven generators |
US4874961A (en) | 1988-10-31 | 1989-10-17 | Sundstrand Corporation | Electrical power generating system having parallel generator control |
US5095221A (en) * | 1989-11-03 | 1992-03-10 | Westinghouse Electric Corp. | Gas turbine control system having partial hood control |
US5276661A (en) | 1990-07-18 | 1994-01-04 | Sundstrand Corporation | Master clock generator for a parallel variable speed constant frequency power system |
JP3113294B2 (ja) | 1991-01-24 | 2000-11-27 | 本田技研工業株式会社 | 携帯用発電機 |
CA2106357A1 (en) | 1993-07-07 | 1995-01-08 | Murty V. V. S. Yalla | Method for implementing selectable protective relay functions |
US6600240B2 (en) * | 1997-08-08 | 2003-07-29 | General Electric Company | Variable speed wind turbine generator |
KR100258332B1 (ko) * | 1997-12-26 | 2000-06-01 | 윤종용 | 싱크검출장치와 그에 따른 광 디스크 재생장치 |
US6072302A (en) * | 1998-08-26 | 2000-06-06 | Northrop Grumman Corporation | Integrated control system and method for controlling mode, synchronization, power factor, and utility outage ride-through for micropower generation systems |
US6104171A (en) * | 1998-11-23 | 2000-08-15 | Caterpillar Inc. | Generator set with redundant bus sensing and automatic generator on-line control |
US6194794B1 (en) | 1999-07-23 | 2001-02-27 | Capstone Turbine Corporation | Integrated reciprocating engine generator set and turbogenerator system and method |
JP3740960B2 (ja) * | 1999-11-30 | 2006-02-01 | 株式会社日立製作所 | 発電機の解列制御方法およびその制御装置 |
US6522030B1 (en) | 2000-04-24 | 2003-02-18 | Capstone Turbine Corporation | Multiple power generator connection method and system |
US6501196B1 (en) | 2000-09-12 | 2002-12-31 | Storage Technology Corporation | Fault tolerant AC transfer switch |
US7171106B2 (en) * | 2001-03-27 | 2007-01-30 | Elbex Video Ltd. | Method and apparatus for processing, digitally recording and retrieving a plurality of video signals |
US6657416B2 (en) * | 2001-06-15 | 2003-12-02 | Generac Power Systems, Inc. | Control system for stand-by electrical generator |
KR100421376B1 (ko) * | 2001-07-10 | 2004-03-09 | 엘지전자 주식회사 | 동기 릴럭턴스 모터의 회전 속도 제어장치 |
WO2003026121A1 (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-27 | Edwin Sweo | Brushless doubly-fed induction machine control |
US6850074B2 (en) * | 2002-08-05 | 2005-02-01 | Encorp, Inc. | System and method for island detection |
US6915186B2 (en) | 2002-08-07 | 2005-07-05 | Frank Patterson, Jr. | System and method for synchronizing electrical generators |
AU2003282994A1 (en) * | 2002-10-22 | 2004-05-13 | Youtility, Inc. | Hybrid variable speed generator/uninterruptible power supply power converter |
US7122916B2 (en) | 2003-01-16 | 2006-10-17 | General Electric Company | Multi-unit power generation system for stand-alone and grid connected operation |
US6980911B2 (en) | 2003-02-28 | 2005-12-27 | Kohler Co. | Automatic transfer switch system with synchronization control |
US7042110B2 (en) | 2003-05-07 | 2006-05-09 | Clipper Windpower Technology, Inc. | Variable speed distributed drive train wind turbine system |
US7016793B2 (en) | 2003-10-01 | 2006-03-21 | General Electric Company | Method and apparatus for anti-islanding protection of distributed generations |
JP4217644B2 (ja) | 2004-03-23 | 2009-02-04 | キヤノン株式会社 | 発電システム、発電システムの管理装置及び管理方法 |
EP1610498A1 (en) * | 2004-06-21 | 2005-12-28 | Gefran S.p.A. | Synchronization and communication protocol for remote process |
US7405494B2 (en) | 2004-07-07 | 2008-07-29 | Eaton Corporation | AC power supply apparatus, methods and computer program products using PWM synchronization |
US7692335B2 (en) | 2004-11-22 | 2010-04-06 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for mechanical phase synchronization of multiple AC generators |
US7091702B2 (en) | 2004-12-07 | 2006-08-15 | Hamilton Sundstrand Corporation | Digital real and reactive load division control |
US8754544B2 (en) * | 2005-01-27 | 2014-06-17 | General Electric Company | Apparatus for synchronizing uninterruptible power supplies |
TW200803386A (en) * | 2006-06-22 | 2008-01-01 | Beyond Innovation Tech Co Ltd | Signal synchronization system |
US8190299B2 (en) * | 2006-07-19 | 2012-05-29 | Rovnyak Steven M | Integrated and optimized distributed generation and interconnect system controller |
EP1890371A1 (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-20 | Michael J. Mosman | UPS system configuration comprising parallel modules being independent of each other |
US7816813B2 (en) | 2006-09-28 | 2010-10-19 | Asco Power Technologies, L.P. | Method and apparatus for parallel engine generators |
GB2444528B (en) * | 2006-12-09 | 2011-07-06 | Converteam Ltd | Methods for synchronising a plurality of generators |
US7635967B2 (en) | 2007-07-20 | 2009-12-22 | Eaton Corporation | Generator systems and methods using timing reference signal to control generator synchronization |
US7877169B2 (en) * | 2007-08-21 | 2011-01-25 | Electro Industries/ Gauge Tech | System and method for synchronizing an auxiliary electrical generator to an electrical system |
US9136711B2 (en) * | 2007-08-21 | 2015-09-15 | Electro Industries/Gauge Tech | System and method for synchronizing multiple generators with an electrical power distribution system |
US8198753B2 (en) | 2007-10-31 | 2012-06-12 | Caterpillar Inc. | Power system with method for adding multiple generator sets |
US7656060B2 (en) * | 2007-10-31 | 2010-02-02 | Caterpillar Inc. | Power system with method for adding multiple generator sets |
US8058753B2 (en) | 2008-10-31 | 2011-11-15 | General Electric Company | Wide area transmission control of windfarms |
US8716896B2 (en) * | 2008-12-12 | 2014-05-06 | Caterpillar Inc. | Genset control system implementing engine synchronization |
US8912672B2 (en) | 2009-05-20 | 2014-12-16 | Cummins Power Generator IP, Inc. | Control of an engine-driven generator to address transients of an electrical power grid connected thereto |
US8427005B1 (en) | 2009-08-13 | 2013-04-23 | Powersecure, Inc. | Generator power module |
CN102714416B (zh) * | 2009-10-28 | 2015-05-13 | 康明斯发电Ip公司 | 发电设备的管理技术 |
US20120205986A1 (en) * | 2010-09-01 | 2012-08-16 | Kohler Co. | Multiple single phase generator configuration |
US20140091622A1 (en) * | 2011-04-15 | 2014-04-03 | Deka Products Limited Partnership | Modular Power Conversion System |
US10110010B2 (en) | 2011-04-15 | 2018-10-23 | Deka Products Limited Partnership | Modular power conversion system |
JP5649505B2 (ja) * | 2011-04-19 | 2015-01-07 | 株式会社東芝 | 同期制御システム |
US8755943B2 (en) | 2011-09-30 | 2014-06-17 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for controlling energy use in a building management system using energy budgets |
US9190848B2 (en) | 2012-04-30 | 2015-11-17 | Champion Power Equipment, Inc. | Parallel linkage for generators |
US9019673B2 (en) | 2012-09-27 | 2015-04-28 | Rajiv Kumar Varma | Fault detection and short circuit current management technique for inverter based distributed generators (DG) |
US9292036B2 (en) * | 2013-05-24 | 2016-03-22 | Arm Limited | Data processing apparatus and method for communicating between a master device and an asynchronous slave device via an interface |
US20150035358A1 (en) | 2013-08-05 | 2015-02-05 | Ragingwire Data Centers, Inc. | Electrical power management system and method |
US9787099B2 (en) * | 2013-09-12 | 2017-10-10 | Kohler, Co. | Automatic diagnosis or repair for a generator controller |
JP6113615B2 (ja) * | 2013-09-19 | 2017-04-12 | 株式会社東芝 | 制御装置、電力変換装置、制御方法、プログラム及び制御システム |
US9660455B2 (en) | 2013-10-03 | 2017-05-23 | Caterpillar Inc. | System and method for increasing efficiency of gensets in micro-grid systems |
WO2015073227A1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-05-21 | Liebert Corporation | Method to select optimal synchronization source in a multiple uninterruptible power supply system |
US20150295581A1 (en) * | 2014-04-10 | 2015-10-15 | Nec Laboratories America, Inc. | Distributed Cooperative Control for Microgrid Resynchronization and Reconnection |
US9521636B2 (en) * | 2014-04-22 | 2016-12-13 | Nxp Usa, Inc. | Synchronization circuitry, common public radio interface enable device, and a method of synchronizing a synchronized clock signal of a second transceiver to a clock of a first transceiver |
US20160285265A1 (en) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | Eleon Energy, Inc. | Methods and systems for power restoration planning employing simulation and a frequency analysis test |
US9800055B2 (en) * | 2016-01-21 | 2017-10-24 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Synchronization of generators using a common time reference |
US10418817B2 (en) * | 2016-07-29 | 2019-09-17 | Cummins Power Generation Ip, Inc. | Synchronization of parallel gensets with source arbitration |
-
2016
- 2016-07-29 US US15/223,975 patent/US10418817B2/en active Active
-
2017
- 2017-07-27 CN CN201780060412.6A patent/CN109845064B/zh active Active
- 2017-07-27 WO PCT/US2017/044223 patent/WO2018022918A1/en unknown
- 2017-07-27 EP EP17835291.0A patent/EP3491710A4/en active Pending
-
2019
- 2019-08-15 US US16/542,077 patent/US11563326B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1039687A (zh) * | 1989-09-01 | 1990-02-14 | 涂钜达 | 同步电机的多功能微机控制系统 |
GB2471205A (en) * | 2009-06-19 | 2010-12-22 | Muirhead Aerospace Ltd | Motor or transducer winding with diamond-like carbon (DLC) electrically insulating coatings |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3491710A1 (en) | 2019-06-05 |
EP3491710A4 (en) | 2019-12-18 |
US20190372351A1 (en) | 2019-12-05 |
WO2018022918A1 (en) | 2018-02-01 |
US20180034276A1 (en) | 2018-02-01 |
US10418817B2 (en) | 2019-09-17 |
US11563326B2 (en) | 2023-01-24 |
CN109845064B (zh) | 2023-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109845064A (zh) | 具有源仲裁的并联发动机组的同步 | |
EP2676348B1 (fr) | Dispositif d'equilibrage de charge sur un reseau polyphase | |
Olivares et al. | A centralized energy management system for isolated microgrids | |
Liang et al. | Stability enhancement of decentralized inverter control through wireless communications in microgrids | |
US11689052B2 (en) | Masterless distributed power transfer control | |
US9281690B2 (en) | Tactical smart grids | |
US20020000793A1 (en) | Electric power supply system | |
CN101383495A (zh) | 广域保护控制测量系统和方法 | |
JP5680038B2 (ja) | 電力変換装置、協調制御方法、協調制御システムおよびプログラム | |
US20080296973A1 (en) | Grid interconnection device, grid interconnection system and power control system | |
CN103378742A (zh) | 变流器系统及其控制方法 | |
CN106030953A (zh) | 用于控制混合型能量存储系统的方法和设备 | |
Starke et al. | Architecture and implementation of microgrid controller | |
Lakshminarayanan et al. | Novel communication architecture for Multi-Agent Systems in autonomous Microgrid | |
Mohammed et al. | Design and simulation issues for secure power networks as resilient smart grid infrastructure | |
RU2650182C2 (ru) | Способ и устройство для сигнализации и управления энергосетью, связывающей множество исполнительных механизмов | |
Youssef et al. | DDS based interoperability framework for smart grid testbed infrastructure | |
Khiat et al. | Modeling and real time digital simulation of microgrids for campuses Malta and Jordan based on multiple distributed energy resources | |
Martinenas et al. | Enabling technologies for smart grid integration and interoperability of electric vehicles | |
SE1750063A1 (sv) | Black start of nested microgrids | |
KR101348916B1 (ko) | 충전 장치 및 충전 방법 | |
JP3543068B2 (ja) | 分散制御型電源システム | |
Panda et al. | A flexible power management strategy for pv-battery based interconnected dc microgrid | |
Tomašević et al. | Area voltage and reactive power optimization based on interconnection reactive power flow control | |
US401520A (en) | Method Of Operating Electro-Magnetic Motors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |