专利名称：一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发电机控制技术领域，特别涉及一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置。
背景技术：
下面先介绍内燃机驱动发电机的组成及工作原理。参见图1，该图为现有技术中内燃机驱动发电机的结构图。内燃机101作为原动机驱动发电机102发电，发电机102输出的交流电经过整流单元103整流为直流后输出给逆变单元104，逆变单元104在控制器105的控制下将直流电逆变为需要的交流电，然后再讲过滤波单元106进行滤波后提供给负载。同时，控制器105 通过油门控制器107控制内燃机101的油门开度。有些应用场合需要发电机提供较大的功率输出，但是一台发电机可能无法满足要求，例如一台发电机的输出功率是1. 6kw，但是负载需要3kW的功率，这样就需要将两台发电机并联在一起为负载提供电源。参见图2，所示，该图为现有技术中多台发电机并联在一起为负载供电的示意图。该并联系统包括两台发电机，每台发电机对应一台内燃机；发电机的输出端并联在一起为负载提供电源。由于发电机并联为负载供电与光伏逆变并网是两个完全不同的供电方式，光伏逆变并网只需要与电网的相位相同，频率相同即可，不需要光伏逆变中的各个并联电机之间实现功率平衡。但是，发电机并联为负载供电需要各个发电机之间实现功率平衡。因此，如何控制内燃机驱动发电机并联运行是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置，能够使并联运行的发电机组间实现自动功率平衡。本发明提供一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法，包括以下步骤每次内燃机启动，每台发电机的控制器检测输出电压回路上是否有电压输出，如果检测到有电压输出，则作为从机以检测到的电压的相位为基准，使自身的输出电压与检测的电压的相位同步；如果没有检测到电压，则作为主机；获得各自的有功功率和无功功率；由各自的无功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值，由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角；每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同；每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-无功功率特性曲线和内功率因数角-有功功率特性曲线；内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差；控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。优选地，所述获得每台发电机的有功功率和无功功率具体为
检测每台发电机的输出电压的幅值和相位；检测每台发电机的输出电流的有效值和相位；由输出电压的相位和输出电流的相位获得输出电压和输出电流的相位差；由公式P = VZc0S炉和0 = Sin炉获得有功功率和无功功率；其中，P代表有功功率，Q代表无功功率；U代表发电机输出电压的幅值，I代表发电机输出电流的有效值，炉代表输出电压和输出电流的相位差。优选地，所述检测每台发电机的输出电压的幅值具体为将滤波单元的输出电压进行整流；将整流后的电压进行模数变换获得输出电压；所述检测每台发电机的输出电压的相位具体为将滤波单元的输出电压进行整流；将整流后的电压进行方波变换获得输出电压的相位，或者将整流后的电压进行峰值变换获得输出电压的相位。优选地，所述检测每台发电机的输出电流的有效值具体为将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行正幅度值变换获得输出电流的有效值；所述检测每台发电机的输出电流的相位具体为将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行方波变换获得输出电流的相位，或者进行峰值变换获得输出电流的相位。优选地，所述控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值，具体为通过调整产生PWM波的正弦幅值的系数来调整输出电压幅值；优选地，所述控制每台发电机达到各自对应的内功率因数角，具体为通过调整PWM波的相位来调节内功率因数角的相位。本发明还提供一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置，包括检测单元，每次内燃机启动时，检测输出电压回路上是否有电压输出，如果检测到有电压输出，则作为从机以检测到的电压的相位为基准，使自身的输出电压与检测的电压的相位同步；如果没有检测到电压，则作为主机；功率获得单元，用于获得各自的有功功率和无功功率；查找单元，用于由各自的无功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值，由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角；每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同；每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-无功功率特性曲线和内功率因数角-有功功率特性曲线；内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差；控制单元，用于控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。优选地，所述功率获得单元包括输出电压的幅值检测子单元，用于检测每台发电机的输出电压的幅值；输出电压的相位检测子单元，用于检测每台发电机的输出电压的相位；输出电流的有效值检测子单元，用于检测每台发电机的输出电流的有效值；输出电流的相位检测子单元，用于检测每台发电机的输出电流的相位；相位差获得子单元，用于由输出电压的相位和输出电流的相位获得输出电压和输出电流的相位差；
计算子单元，用于由公式P = Ic0S识和0 = Isin识获得有功功率和无功功率；其中，P代表有功功率，Q代表无功功率；U代表发电机输出电压的幅值，I代表发电机输出电流的有效值，炉代表输出电压和输出电流的相位差。优选地，所述输出电压的幅值检测子单元检测输出电压的幅值具体为将滤波单元的输出电压进行整流；将整流后的电压进行模数变换获得输出电压；所述输出电压的相位检测子单元检测输出电压的相位具体为将滤波单元的输出电压进行整流；将整流后的电压进行方波变换获得输出电压的相位，或者将整流后的电压进行峰值变换获得输出电压的相位。优选地，所述输出电流的有效值检测子单元检测输出电流的有效值具体为将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行正幅度值变换获得输出电流的有效值；所述输出电流的相位检测子单元检测输出电流的相位具体为将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行方波变换获得输出电流的相位，或者进行峰值变换获得输出电流的相位。优选地，所述控制单元通过调整产生PWM波的正弦幅值的系数来调整输出电压幅值；通过调整PWM波的相位来调节内功率因数角的相位。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法，通过给每台发电机预设下垂特性曲线，并且每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同，因此可以通过反馈的无功功率和有功功率来控制输出电压幅值和内功率因数角，从而实现并联发电机之间的功率的自动平衡。不需要多台发电机并联运行添加额外的附属设备，并且不需要用户进行任何操作。
图1是现有技术中内燃机驱动发电机的结构图2是现有技术中多台发电机并联在一起为负载供电的示意图3a是本发明提供的两台发电机的输出电压-无功功率特性曲线；
图3b是本发明提供的两台发电机的内功率因数角-有功功率特性曲线
图4是本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法实施例-…流程图
图5是本发明提供的控制方法实施例二流程图6是本发明提供的输出电压的方波变换和峰值变换的示意图7是本发明提供的输出电流的正幅度值变换、方波变换和峰值变换的示意图8是本发明提供的输出电压和输出电流的相位差的示意图9是本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置实施例--结构图
图10是本发明提供的控制装置实施例二结构图。
具体实施例方式为了使本领域技术人员能够更好地理解和实施本发明，下面先介绍本申请基于的发电机并联的原理。由发电机并联原理获得发电机输出功率的公式如下
权利要求
1.一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法，其特征在于，包括以下步骤每次内燃机启动，每台发电机的控制器检测输出电压回路上是否有电压输出，如果检测到有电压输出，则作为从机以检测到的电压的相位为基准，使自身的输出电压与检测的电压的相位同步；如果没有检测到电压，则作为主机；获得各自的有功功率和无功功率；由各自的无功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值，由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角；每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同；每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-无功功率特性曲线和内功率因数角-有功功率特性曲线；内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差；控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。
2.根据权利要求1所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法，其特征在于，所述获得每台发电机的有功功率和无功功率具体为检测每台发电机的输出电压的幅值和相位；检测每台发电机的输出电流的有效值和相位；由输出电压的相位和输出电流的相位获得输出电压和输出电流的相位差；由公式P = VZCOS识和0 = Sinp获得有功功率和无功功率；其中，P代表有功功率，Q 代表无功功率；U代表发电机输出电压的幅值，I代表发电机输出电流的有效值，炉代表输出电压和输出电流的相位差。
3.根据权利要求2所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法，其特征在于，所述检测每台发电机的输出电压的幅值具体为将滤波单元的输出电压进行整流；将整流后的电压进行模数变换获得输出电压；所述检测每台发电机的输出电压的相位具体为将滤波单元的输出电压进行整流；将整流后的电压进行方波变换获得输出电压的相位，或者将整流后的电压进行峰值变换获得输出电压的相位。
4.根据权利要求2所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法，其特征在于，所述检测每台发电机的输出电流的有效值具体为将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行正幅度值变换获得输出电流的有效值；所述检测每台发电机的输出电流的相位具体为将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行方波变换获得输出电流的相位，或者进行峰值变换获得输出电流的相位。
5.根据权利要求1所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法，其特征在于，所述控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值，具体为通过调整产生PWM波的正弦幅值的系数来调整输出电压幅值。
6.根据权利要求1所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法，其特征在于，所述控制每台发电机达到各自对应的内功率因数角，具体为通过调整PWM波的相位来调节内功率因数角的相位。
7.一种内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置，其特征在于，包括检测单元，每次内燃机启动时，检测输出电压回路上是否有电压输出，如果检测到有电压输出，则作为从机以检测到的电压的相位为基准，使自身的输出电压与检测的电压的相位同步；如果没有检测到电压，则作为主机；功率获得单元，用于获得各自的有功功率和无功功率；查找单元，用于由各自的无功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值，由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角；每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同；每台发电机下垂特性曲线包括输出电压-无功功率特性曲线和内功率因数角-有功功率特性曲线；内功率因数角为PWM波的相位与输出电压的相位的相位差；控制单元，用于控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。
8.根据权利要求7所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置，其特征在于，所述功率获得单元包括输出电压的幅值检测子单元，用于检测每台发电机的输出电压的幅值； 输出电压的相位检测子单元，用于检测每台发电机的输出电压的相位； 输出电流的有效值检测子单元，用于检测每台发电机的输出电流的有效值； 输出电流的相位检测子单元，用于检测每台发电机的输出电流的相位； 相位差获得子单元，用于由输出电压的相位和输出电流的相位获得输出电压和输出电流的相位差；计算子单元，用于由公式P = Ic0S炉和ρ = sin炉获得有功功率和无功功率；其中，P 代表有功功率，Q代表无功功率；U代表发电机输出电压的幅值，I代表发电机输出电流的有效值，炉代表输出电压和输出电流的相位差。
9.根据权利要求8所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置，其特征在于，所述输出电压的幅值检测子单元检测输出电压的幅值具体为将滤波单元的输出电压进行整流；将整流后的电压进行模数变换获得输出电压；所述输出电压的相位检测子单元检测输出电压的相位具体为将滤波单元的输出电压进行整流；将整流后的电压进行方波变换获得输出电压的相位，或者将整流后的电压进行峰值变换获得输出电压的相位。
10.根据权利要求8所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置，其特征在于， 所述输出电流的有效值检测子单元检测输出电流的有效值具体为将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行正幅度值变换获得输出电流的有效值；所述输出电流的相位检测子单元检测输出电流的相位具体为将电流采集互感器采集的滤波单元的输出电流进行方波变换获得输出电流的相位，或者进行峰值变换获得输出电流的相位。
11.根据权利要求7所述的内燃机驱动发电机组并联运行的控制装置，其特征在于，所述控制单元通过调整产生PWM波的正弦幅值的系数来调整输出电压幅值；通过调整PWM波的相位来调节内功率因数角的相位。
全文摘要
本发明提供的内燃机驱动发电机组并联运行的控制方法和装置，每次内燃机启动，控制器检测输出电压回路上是否有电压输出，如果检测到有电压输出，则作为从机以检测到的电压的相位为基准，使自身的输出电压与检测的电压的相位同步；如果没有检测到电压，则作为主机；获得各自的有功功率和无功功率；由各自的无功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的输出电压幅值，由各自的有功功率按照各自的下垂特性曲线查找对应的内功率因数角；每台发电机的下垂特性曲线的斜率相同；控制每台发电机达到各自对应的输出电压幅值和内功率因数角。从而实现并联发电机之间功率的自动平衡。不需要多台发电机并联运行添加额外的附属设备，并且不需要用户进行任何操作。
文档编号F02B63/04GK102307037SQ20111006135
公开日2012年1月4日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者田辉, 隆郁 申请人:隆鑫通用动力股份有限公司