靜音柴油發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行有功功率分配控制研究
王維俊12，毛龍波2，孫躍1，廖勇1
（1重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，重慶400030;2后勤工程學(xué)院機(jī)電系，重慶400042）
摘要：通過對(duì)靜音柴油發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行有功功率分配控制技術(shù)理論的研究，在此基礎(chǔ)上提出了并列運(yùn)行系統(tǒng)控制的思路，設(shè)計(jì)了并列發(fā)電機(jī)組的有功功率分配控制器，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有功功率分配控制器的正確性。
關(guān)鍵詞：并列運(yùn)行；有功功率分配；控制
中圖分類號(hào)：tm314 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848(2010)03-0068-02
0引言
“5 12”汶川大地震發(fā)生后，災(zāi)區(qū)的醫(yī)療用電、搶救設(shè)備用電、通信用電和基本生活用電都由發(fā)電機(jī)組進(jìn)行供電。由于使用的靜音發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量小，但用電負(fù)荷大等原因，導(dǎo)致救災(zāi)過程中某些部門經(jīng)常出現(xiàn)缺電、斷電的情況，無形加大了抗震救災(zāi)任務(wù)的難度；采用靜音柴油發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行能很好的解決應(yīng)急救災(zāi)情況下機(jī)組容量小的問題，且不影響機(jī)組的靈活性。因此，研究靜音柴油發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行有功功率分配控制具有重要意義。
1靜音柴油發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行有功功率分配控制原理
當(dāng)并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)的頻率都相同時(shí)，發(fā)電機(jī)的有功功率分配取決于各柴油機(jī)的調(diào)速特性。下面以兩機(jī)并列為例對(duì)并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)組有功功率分配和調(diào)速特性間的關(guān)系進(jìn)行分析。
如圖1所示，設(shè)并列運(yùn)行機(jī)組調(diào)速特性為p=f(n)，其中，p為柴油發(fā)電機(jī)組的功率；n為柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。因此，整個(gè)電站的調(diào)速特性：∑p=f1(n)+f2(n)+…，式中∑只是整個(gè)電站的總負(fù)載功率。當(dāng)ep確定了，整個(gè)電站的頻率和各機(jī)組的功率就確定了。
圖1中，1線為l#機(jī)組的調(diào)速特性；2線為2#機(jī)組的調(diào)速特性；縱坐標(biāo)為功率p；額定功率為p。；額定轉(zhuǎn)速為n。；機(jī)組實(shí)際的運(yùn)行轉(zhuǎn)速為n。圖1中，1#、2#兩臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行在額定狀態(tài)下時(shí)，所承擔(dān)的功率一樣，但當(dāng)轉(zhuǎn)速變?yōu)閚．時(shí)，由于1#機(jī)組的調(diào)速率大于2#，所以1#機(jī)組所承擔(dān)的負(fù)載功率比2#的要大，總電網(wǎng)功率為pe=p+p2。因此，我們可以得到：為了使并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的有功功率分配平衡，各臺(tái)機(jī)組的調(diào)速特性應(yīng)基本相同[3]。
靜音柴油發(fā)電機(jī)組有功功率分配控制原理是通過并列運(yùn)行各發(fā)電機(jī)組輸出有功功率進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，根據(jù)各發(fā)電機(jī)組有功功率分配差度，利用電子調(diào)速器改變油門的開啟度，達(dá)到控制發(fā)電機(jī)輸出有功功率的目的。
2有功功率分配控制器設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)組成
有功功率分配控制系統(tǒng)是一個(gè)由柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組、有功功率分配控制器，電子調(diào)速器和油門執(zhí)行器組成的負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，其控制原理框圖如圖2所示。其中，有功功率分配控制器主要由有功功率乘法器環(huán)節(jié)、正功率檢測(cè)環(huán)節(jié)、逆功率檢測(cè)環(huán)節(jié)、零功率檢測(cè)環(huán)節(jié)和平衡鏈環(huán)節(jié)構(gòu)成。
2.2有功功率乘法器環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)
有功功率乘法器是由輸入光耦、互感器和積分運(yùn)放電路組成的。通過對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電壓的正半周期內(nèi)對(duì)機(jī)組的輸出電流進(jìn)行積分，得到一個(gè)反映機(jī)組輸出有功功率的值。因?yàn)椴⒘羞\(yùn)行的發(fā)電機(jī)組輸出電壓是強(qiáng)行一致的，所以通過對(duì)發(fā)電機(jī)輸出有功電流的積分就可以得到一個(gè)反映發(fā)電機(jī)組輸出有功功率的模擬信號(hào)。奉環(huán)節(jié)輸出一個(gè)與發(fā)電機(jī)組輸出有功功率成正比的電壓信號(hào)( p2)，也輸出一個(gè)與發(fā)電機(jī)組輸出有功功率成反比的電壓信號(hào)(pl)，且兩者****值相等。
2.3正功率檢測(cè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)
正功率檢測(cè)環(huán)節(jié)要實(shí)現(xiàn)當(dāng)機(jī)組輸出有功功率大于上限值時(shí)報(bào)警，小于下限值時(shí)能自動(dòng)解除報(bào)警，且有功功率的上限值和下限值都可以自由設(shè)定的功能。根據(jù)該環(huán)節(jié)的功能需求，本設(shè)計(jì)采用輸出高電壓具有正反饋的上行遲滯比較器電路。電路原圖如圖3所示[4-6]。
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