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柴油发电机组自动控制系统工作原理
发布时间:2020-06-05    信息编辑:优凯机电    阅读:450

目前,一旦发生市电中断故障,单台柴油发电机根本满足不了后备电源容量需求,所以,往往需要多台机组并机运行。为了提高电力系统运行的经济性和系统稳定性,这就要求系统控制逻辑上不仅要求机组本身具有良好的性能,而且要求各机组间合理承担下游系统中的有功和无功负荷,这些要求集中反映在对原动机的调速系统和同步发电机的调压系统。

 

一、下垂控制(Droop Contol)

 

为了确保柴油发电机组并机运行的稳定性,往往采用下垂控制,即分别通过P/f下垂控制和Q/V下垂控制来获取稳定的频率和电压,这种控制方式对各机组输出的有功功率和无功功率分别控制,无需各机组间的通信协调,实现各机组之间的对等控制,确保柴油发电机组并机系统的供需平衡和频率稳定。

 

下垂控制采用了电压、电流双环控制,电流内环动态响应速度快,用来提高发电机组的电能质量,电压外环控制器动态响应速度较慢,可以控制系统的输出电压,并产生内环参考信号。首先利用测量模块采集负荷点的电压和电流,计算出发电机组的输出瞬时有功、无功功率,再经过低通滤波器LPF得到相应的平均功率;假设额定频率运行时,发电机组输出的有功功率为P,F、U分别为电力系统的频率和额定电压幅值,通过下垂环节得到输出频率和电压幅值的指令,再通过电压合成环节产生参考电压,然后,参考电压将作为电压电流双环节控制器的输入。

 

二、调速(有功-频率控制)系统

 

以同步发电机的额定功率fN为基准值,当下游负载的有功功率增加到Pred,则同步发电机的输出频率下垂到fref这个新的稳定值,AB段的斜率即为同步发电机的静态调差系数mp,Δf=fref-fN,ΔP=PN-Pred。在柴油发电机组并联运行时,各发电机动态调整各自的频率和功率,直至满足负载需求。若各发电机组容量相同,则静态调差系数也相同,输出功率自然也相同;若机组容量不同,则单机容量较大的机组静态调差系数较大,机组承担的下游负载自然也更多。

 

三、调压(无功-电压控制)系统

 

同理,CD段的斜率称为同步发电机的无功-电压下垂控制系数nq,反应了发电机组无功功率增量与端电压偏差的关系,且ΔU=Uref-UN,ΔQ=QN-Qred。由同步发电机励磁功率单元控制框图可知,经过测量环节与调差环节的计算得出参考电压,然后在与发电机端电压进行比较(其中调压器为PI控制),使得发电机端电压快速跟踪电压指令。

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