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2019-12-04 12:37:01  2482次瀏覽 次瀏覽
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柴油發(fā)電機(jī)組自動控制系統(tǒng)工作原理

隨著企業(yè)業(yè)務(wù)的不斷增長,數(shù)據(jù)中心日常所消耗的能源也呈同步增長趨勢,一旦發(fā)生市電中斷故障,單臺柴油發(fā)電機(jī)根本滿足不了數(shù)據(jù)中心后備電源容量需求,所以,往往需要多臺機(jī)組并機(jī)運(yùn)行。為了提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)可靠性,這就要求系統(tǒng)控制邏輯上不僅要求機(jī)組本身具有良好的性能,而且要求各機(jī)組間合理承擔(dān)下游系統(tǒng)中的有功和無功負(fù)荷,這些要求集中反映在對原動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)和同步發(fā)電機(jī)的調(diào)壓系統(tǒng)。

一、下垂控制(Droop Contol)

為了保證柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性,往往采用下垂控制,即分別通過P/f下垂控制和Q/V下垂控制來獲取穩(wěn)定的頻率和電壓,這種控制方式對各機(jī)組輸出的有功功率和無功功率分別控制,無需各機(jī)組間的通信協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)各機(jī)組之間的對等控制,保證了柴油發(fā)電機(jī)組并機(jī)系統(tǒng)的供需平衡和頻率穩(wěn)定。

下垂控制采用了電壓、電流雙環(huán)控制,電流內(nèi)環(huán)動態(tài)響應(yīng)速度快,用來提高發(fā)電機(jī)組的電能質(zhì)量,電壓外環(huán)控制器動態(tài)響應(yīng)速度較慢,可以控制系統(tǒng)的輸出電壓,并產(chǎn)生內(nèi)環(huán)參考信號。首先利用測量模塊采集負(fù)荷點(diǎn)的電壓和電流,計(jì)算出發(fā)電機(jī)組的輸出瞬時有功、無功功率,再經(jīng)過低通濾波器LPF得到相應(yīng)的平均功率;假設(shè)額定頻率運(yùn)行時,發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率為P,F(xiàn)、U分別為電力系統(tǒng)的頻率和額定電壓幅值,通過下垂環(huán)節(jié)得到輸出頻率和電壓幅值的指令,再通過電壓合成環(huán)節(jié)產(chǎn)生參考電壓,然后,參考電壓將作為電壓電流雙環(huán)節(jié)控制器的輸入。

二、調(diào)速(有功-頻率控制)系統(tǒng)

以同步發(fā)電機(jī)的額定功率fN為基準(zhǔn)值,當(dāng)下游負(fù)載的有功功率增加到Pred,則同步發(fā)電機(jī)的輸出頻率下垂到fref這個新的穩(wěn)定值,AB段的斜率即為同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)mp,Δf=fref-fN,ΔP=PN-Pred。在柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時,各發(fā)電機(jī)動態(tài)調(diào)整各自的頻率和功率,直至滿足所有負(fù)載需求。若各發(fā)電機(jī)組容量相同,則靜態(tài)調(diào)差系數(shù)也相同,輸出功率自然也相同;若機(jī)組容量不同,則單機(jī)容量較大的機(jī)組靜態(tài)調(diào)差系數(shù)較大,機(jī)組承擔(dān)的下游負(fù)載自然也更多。

三、調(diào)壓(無功-電壓控制)系統(tǒng)

同理,CD段的斜率稱為同步發(fā)電機(jī)的無功-電壓下垂控制系數(shù)nq,反應(yīng)了發(fā)電機(jī)組無功功率增量與端電壓偏差的關(guān)系,且ΔU=Uref-UN,ΔQ=QN-Qred。由同步發(fā)電機(jī)勵磁功率單元控制框圖可知,經(jīng)過測量環(huán)節(jié)與調(diào)差環(huán)節(jié)的計(jì)算得出參考電壓,然后在與發(fā)電機(jī)端電壓進(jìn)行比較(其中調(diào)壓器為PI控制),使得發(fā)電機(jī)端電壓始終迅速電壓指令。

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