TWI820941B - 基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略 - Google Patents
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Abstract
一種基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略，包含有下列步驟：併聯三相功率調節系統至柴油發電機之輸出端；偵測柴油發電機的三相輸出電流值之第一電流值
、第二電流值
與第三電流值
；找出第一電流值
、第二電流值
與第三電流值
中之最小值；分別計算第一電流值
、第二電流值
與第三電流值
與最小值之差值；確認差值與三相功率調節系統之額定電流輸出值之關係；及於差值小於等於額定電流輸出值時，控制三相功率調節系統輸出第一補償電流值
、第二補償電流值
與第三補償電流值
Description
本發明是有關於一種不平衡電流補償策略，特別是關於一種基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略。
微電網在獨立運轉下(例如偏遠離島的微電網)，通常由柴油發電機進行基載電壓頻率控制，若此時負載分配不均、線路換相不均，將導致柴油發電機三相輸出電流不平衡，將使中性線電流不為零而產生額外損耗；同時可能導致三相電壓不一致造成中性點電壓偏離，嚴重時將影響一般設備正常運作。
習知的技術可分為兩類，第一類：透過手動換相或自動化開關自動換相方式，將負載盡可能維持平衡，此方法可應用在一般台電大電網中。但在偏遠地區的微電網中，負載分布通常不夠均勻，即便經過換相負載也不能達到一定的平衡度，使柴油發電機必須常態運作於三相不平衡的情況下，產生額外損耗。第二類：在變壓器端或功率調節系統端進行負載不平衡補償，其中變壓器可並聯電容器，藉由無效功率變動調控饋線電壓，以降低不平衡度；而功率調節系統使用回授控制，補償負載不平衡造成的電壓不平衡，減少不平衡度。惟以上方法僅能降低電壓不平衡，並無法降低電流不平衡導致的中性線電流及隨之的額外損耗，且必須以功率調節系統進行電壓控制，在柴油發電機做為主電壓源的情況下，無法直接改善柴油發電機端的不平衡現象。
因此，如何能提供一種『基於三相功率調節系統之柴油發電機不
平衡電流補償策略』，成為業界所待解決之課題。
本發明實施例提供一種基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略，包含有下列步驟：併聯三相功率調節系統至柴油發電機之輸出端；偵測柴油發電機的三相輸出電流值之第一電流值I o1、第二電流值I o2與第三電流值I o3；找出第一電流值I o1、第二電流值I o2與第三電流值I o3中之最小值；分別計算第一電流值I o1、第二電流值I o2與第三電流值I o3與最小值之差值；確認差值與三相功率調節系統之額定電流輸出值之關係；及於差值小於等於額定電流輸出值時，控制三相功率調節系統輸出第一補償電流值I c1、第二補償電流值I c2與第三補償電流值I c3，進行第一三相不平衡補償程序。
在一些實施例中，所述的第一三相不平衡補償程序，係以所述的最小值作為第一目標值，控制所述的第一補償電流值I c1、所述的第二補償電流值I c2與所述的第三補償電流值I c2等於所述的第一電流值I o1、所述的第二電流值I o2與所述的第三電流值I o3減去所述的第一目標值。
在一些實施例中，於所述的差值大於所述的額定電流輸出值時，進行一蒙地卡羅模擬，找出第二目標值，以進行第二三相不平衡補償程序。
在一些實施例中，所述的第二三相不平衡補償程序，係控制所述的第一補償電流值、所述的第二補償電流值與所述的第三補償電流值接近或等於所述的第二目標值，以使所述的柴油發電機之電流不平衡度為最小。
在一些實施例中，所述的第二目標值小於等於所述的額定電流輸出值。
為讓本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10:柴油發電機
20:三相功率調節系統
30:不平衡負載
I o1:第一電流值
I o2:第二電流值
I o3:第三電流值
I c1:第一補償電流值
I c2:第二補償電流值
I c3:第三補償電流值
S100~S170:步驟
第1圖為本發明實施例之基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略流程圖。
第2A圖至第2C圖為本發明實施例之系統方塊圖。
以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此限制本發明的保護範圍。
為了清楚與方便圖式說明之故，圖式中的各部件在尺寸與比例上可能會被擴大或縮小地呈現。在以下描述及/或申請專利範圍中，當提及元件「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至該另一元件或可存在介入元件；而當提及元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件，用於描述元件或層之間之關係之其他字詞應以相同方式解釋；「第一」、「第二」、「第三」等序數，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參照第1圖，為本發明實施例之基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略流程圖。如第1圖與第2A圖所示，柴油發電機10的輸出端分別電性連接至不平衡負載30與三相功率調節系統20。由於不平衡負載30造成柴油發電機10輸出的第一電流值I o1、第二電流值I o2與第三電流值I o3發生不平衡現象。
步驟S100，併聯三相功率調節系統20至柴油發電機10之輸出端。
步驟S110，偵測柴油發電機10的三相輸出電流值之第一電流值I o1、第二電流值I o2與第三電流值I o3。
步驟S120，找出第一電流值I o1、第二電流值I o2與第三電流值I o3中之最小值，並以最小值作為第一目標值。
步驟S130，分別計算第一電流值I o1、第二電流值I o2與第三電流值I o3與第一目標值之差值。舉例來說，計算方式為將第一電流值I o1減去最小值即可獲得第一差值。將第二電流值I o2減去最小值即可獲得第二差值。將第三電流值I o3減去最小值即可獲得第二差值。
步驟S140，確認差值是否不超過三相功率調節系統20之額定電流輸出值？舉例來說，將前述的第一差值、第二差值與第三差值與額定電流輸出值進行比對，以確認是否不超過額定電流輸出值。
步驟S150，當差值不超過三相功率調節系統20之額定電流輸出值時，分別控制第一補償電流值I c1、第二補償電流值I c2與第三補償電流值I c3等於第一電流值I o1、第二電流值I o2與第三電流值I o3減去第一目標值，以進行第一三相不平衡補償程序。
步驟S160，當差值大於額定電流輸出值時，進行一蒙地卡羅模擬，找出第二目標值，以進行第二三相不平衡補償程序。
步驟S170，分別控制第一補償電流值I c1、第二補償電流值I c2與第三補償電流值I c3接近或等於第二目標值，以使柴油發電機10之電流不平衡度為最小。所述的電流不平衡度計算公式如下，其中Max為取最大值：
請參照第2A圖至第2C圖為本發明實施例之系統方塊圖。如第2A圖所示，由於不平衡負載30造成柴油發電機10輸出不平衡，第一電流值I o1為50A、第二電流值I o2為40A、第三電流值I o3為20A。由上述電流不平衡度計算公式可以得到電流不平衡度為45%。
接著，請參照第2B圖，由三相功率調節系統20進行第一三相不
平衡補償程序，三相功率調節系統20的額定輸出電流值為30A。三相功率調節系統20以第三電流值I o3為20A作為第一目標值，並確認各相的差值不超過額定輸出電流值30A。控制三相功率調節系統20輸出的第一補償電流值I c1為30A、第二補償電流值I c2為20A與第三補償電流值I c3為0A(即不輸出第三補償電流值I c3)，以進行第一三相不平衡補償程序。補償後，柴油發電機10輸出的第一電流值I o1為20A、第二電流值I o2為20A、第三電流值I o3為20A，電流不平衡度為0%。
接下來，請參照第2A圖，由於不平衡負載30造成柴油發電機10輸出不平衡，第一電流值I o1為90A、第二電流值I o2為40A、第三電流值I o3為20A。由上述電流不平衡度計算公式可以得到電流不平衡度為80%。
請參照第2C圖，三相功率調節系統20的額定輸出電流值為30A。
三相功率調節系統20確認R相的差值(90A-20A=70A)，已超過額定輸出電流值30A。進行一蒙地卡羅模擬，找出第二目標值，以進行第二三相不平衡補償程序。經由演算模擬後，可得到第二目標值為55A時，電流不平衡度為最小。
因此，控制三相功率調節系統20輸出的第一補償電流值I c1為30A、第二補償電流值I c2為吸收15A與第三補償電流值I c3為吸收30A，以進行第二三相不平衡補償程序。補償後，柴油發電機10輸出的第一電流值I o1為60A、第二電流值I o2為55A、第三電流值I o3為50A，電流不平衡度為9.1%。
綜上所述，本發明實施例之基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略，透過三相功率調節系統進行個別電流補償，以使柴油發電機三相輸出電流平衡並維持穩定。當柴油發電機的三相不平衡情形過於嚴重，則在三相功率調節系統可允許的額定電流輸出範圍內，盡可能使柴油發電機三相輸出電流不平衡度最小，提高柴油發電機運作效率並保護設備正常運轉。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任
何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S100~S170:步驟
Claims (4)
- 一種基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略，包含下列步驟：併聯一三相功率調節系統至一柴油發電機之輸出端；偵測該柴油發電機的三相輸出電流值之一第一電流值I o1、一第二電流值I o2與一第三電流值I o3；找出該第一電流值I o1、該第二電流值I o2與該第三電流值I o3中之一最小值；分別計算該第一電流值I o1、該第二電流值I o2與該第三電流值I o3與該最小值之一差值；確認該差值與該三相功率調節系統之一額定電流輸出值之關係；及於該差值小於等於該額定電流輸出值時，控制該三相功率調節系統輸出一第一補償電流值I c1、一第二補償電流值I c2與一第三補償電流值I c3，以進行一第一三相不平衡補償程序，於該差值大於該額定電流輸出值時，進行一蒙地卡羅模擬，找出一第二目標值，以進行一第二三相不平衡補償程序。
- 如請求項1所述之基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略，其中該第一三相不平衡補償程序，係以該最小值作為一第一目標值，分別控制該第一補償電流值I c1、該第二補償電流值I c2與該第三補償電流值I c3等於該第一電流值I o1、該第二電流值I o2與該第三電流值I o3減去該第一目標值。
- 如請求項1所述之基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略，其中該第二三相不平衡補償程序，係分別控制該第一補償電流值、該第二補償電流值與該第三補償電流值接近或等於該第二目標值，以使該柴油發電機之一電流不平衡度為最小。
- 如請求項1所述之基於三相功率調節系統之柴油發電機不平衡電流補償策略，其中該第二目標值小於等於該額定電流輸出值。
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