专利名称：发电系统的瞬态条件检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统，更具体地而非排他性地，涉及由包括引擎驱动 的变速发电机和电能存储设备的系统提供的电功率(electricpower)的管理。
背景技术：
在发电机系统的很多应用中，稳态负载要求一般相对于发电机功率容 量低。相反，对发电机的选择常常由峰值功率要求推动，导致大部分时间 "尺寸过大的"发电机。作为可选方案，在特定情况下，发电系统可包括 在峰值使用期间给发电机补充功率的电能存储设备，这便于发电机尺寸的 减小。可选地或附加的，可使用根据功率要求改变速度的变速发电机。这 种类型的系统在准确地识别和处理造成瞬态操作条件的电力负载变化中可 提高利益。确实持续地存在对该技术领域做出进一步贡献的要求。发明内容本发明的一个实施方式包括涉及发电控制的独特技术。其它实施方式 包括涉及发电的控制的独特方法、系统、设备和装置。从所提供的说明和 所附附图中，本申请的进一步的实施方式、形式、^P征、方面、益处和优 点应变得明显。
图1是承载发电系统的车辆的简图。图2是包括在图1的系统中的电路的示意图。 图3是图2的电路的控制流程图。 图4是用于操作图1的系统的一个过程的流程图。 图5是用于使用图2的电路来处理不同类型的功率瞬态的流程图。 图6是示出根据图5的例程用于一种类型的大瞬态检测的操作逻辑的 图示。图7是示出用于确定功率因数的一种模式的流程图。
具体实施方式
为了促进理解本发明原理的目的，现在参考在附图中示出的实施方式， 且特定的语言将用于描述这些实施方式。然而应理解，并不旨在由此限制 本发明的范围。预想了本发明所涉及的领域的技术人员将正常想到的所述 实施方式中进行的任何变更和进一步的修改，以及对本文所述的本发明原 理的任何其它应用。图l示出以电动客车22形式的车辆20。电动客车22包括内部生活空 间24，并被客车引擎26推动。客车引擎26—般是往复式活塞、内燃类型 的。为了补充生活空间24，客车26承载各种类型的电气装置27，例如一 个或多个空调88。装置27可进一步包括照明、厨房用具、娱乐设备和/或 本领域技术人员将获知的此类不同设备。客车22承载给装置27选择性地 提供电力的移动发电系统28。相应地，装置27电力地装载系统28。在一 种形式中，系统28的不同组件分布在整个车辆20中一安装在不同隔室和/或其它专用空间中。系统28包括两个主电源来自发电机组30的交流(AC)功率和来自 电能存储设备70的直流(DC)功率。发电机组30包括专用引擎32和三相 AC发电机34。引擎32使用旋转驱动构件36向发电机34提供旋转机械功 率。在一个配置中，引擎32是直接驱动发电机34的往复式活塞类型，且 发电机34是安装到构件36的永磁交流发电机(PMA)类型，构件36为引擎32的驱动轴的形式。在其它形式中，发电机34可通过机械连杆机构机 械地耦合到引擎32，该连杆机构提供期望的匝数比、变矩器、传输和/或本 领域技术人员将获知的不同形式的旋转联接机构。引擎32的运行通过引擎 控制模块(ECM)(未示出)来调节，引擎控制模块又响应于来自系统28 的控制和逆变器组件40的控制信号。
弓l擎32的旋转运行速度和相应地发电机34的旋转速度响应于系统28 的电力负载的变化在选定的操作范围内变化。在该范围内，发电机组旋转 速度增加，以满足随系统28上增加的电力负载而产生的较大的功率要求。 发电机组30具有在对应于低功率输出的该速度范围的下极值处的稳态最低 速度以及在对应于高功率输出的该速度范围的上极值处的稳态最高速度。 当发电机组30的速度变化时，其三相电力输出的AC频率和电压变化。
发电机组30电耦合到组件40。组件40包括功率控制电路40a，用于 管理使用系统28产生并储存的电功率(electrical power)。电路40a包括三 相整流器42、可变电压DC功率母线44、 DC到AC功率逆变器46、充电 和升压电路(charge and boost circuitry) 50以及处理器100。组件40耦合到 存储设备70以在特定操作模式中选择性地给其充电，并且在其它操作模式 中经由电路50从存储设备70提供电能，这将下文中进一步描述。组件40 使用电路50来为存储设备、 一个或多个电动客车DC负载74提供DC电功 率，并使用逆变器46提供经调节的AC电功率。经由逆变器AC输出母线 80提供AC电负载。母线80耦合到系统28的AC功率转换开关82。经由 开关82提供一个或多个客车AC电负载84。系统28也从母线80提供逆变 器负载分配86，而在其间没有开关82的介入。
如图1所示，开关82电耦合到外部AC电源90 (岸电)。应认识到， 当车辆20在运动中时岸电通常不能使用，在一些地方可能是不可用的；且 即使可用，岸电一般被断路器或保险丝限制。当提供来自源卯的功率时， 发电机组30通常处于非激活。转换开关82将岸电路由到工作负载84，以 及由逆变器负载分配86提供的负载。使用来自源90的外部AC功率的提供， 组件40选择性地用作负载84之一，将AC岸电变换成适合于给存储设备 70充电的形式。在下面的描述中，除非明确地对相反的情况进行说明，应 将AC岸电理解为不存在。
14组件40还包括处理器100。处理器IOO执行定义了各种控制、管理和/或调节功能的操作逻辑。该操作逻辑可以是专用硬件的形式，例如硬线状态机、编程指令和/或本领域技术人员将获知的不同形式。处理器100可被提供为单个组件或操作性地耦合的部件的集合；并可由数字电路、模拟电路或这两种类型的混合组合组成。当处理器100是多组件形式时，处理器100可具有相对其它组件位于远处的一个或多个组件。处理器100可包括多个处理单元，其配置为在管道处理配置中、在并行处理配置中和/或本领域技术人员将获知的此类不同配置中独立地操作。在一个实施方式中，处理器100是固态集成电路类型的可编程微处理设备，其包括一个或多个处理单元和存储器。处理器100可包括一个或多个信号调节器、调制器、解调器、算术逻辑单元(ALU)、中央处理单元(CPU)、限制器、振荡器、控制时钟、放大器、信号调节器、滤波器、格式转换器、通信端口、钳位电路、延迟设备、存储器设备和/或本领域技术人员将获知的执行期望通信的不同电路或功能组件。在一种形式中，处理器100按需要包括计算机网络接口，以便于在不同系统组件和/或未包括在所述系统中的组件之间使用控制器局域网(CAN)标准进行通信。
另外参考图2的电路示意图和图3的控制流程图，进一步示出系统28的选定方面；其中相同的附图标记指代前面描述的相同组件。在图3中，用较重的线加重形成的方框对应于硬件实现的功能，而用较轻的线加重形成的方框对应于通过对处理器100进行编程提供的软件实现的功能。组件40包括耦合到三相整流器42的电磁干扰(EMI)滤波器38。在一种形式中，由适用于三相AC到DC转换的标准六二极管配置来实现整流器42。当发电机组30运行时，整流器42从发电机组30接收EMI过滤的三相AC电功率输出。滤波器38从发电机组的输出中移除可导致不希望有的干扰的特定时变特征，且整流器42将来自发电机组30的经过滤的三相AC电功率变换成母线44上的相应的DC电压。
至少一个电容器45耦合在DC母线44两端，以减小残余的"纹波"和/或其它时变分量。响应于处理器100的逆变器控制逻辑104，通过逆变器46将母线44上的DC电压变换成AC电压。在一种形式中，逆变器46是具有4个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的标准H桥配置，其由来自处理器100的脉冲宽度调制(PWM)信号控制。在其它形式中，逆变器46可由一个或多个其它开关类型组成，诸如场效应晶体管(fet)、栅控晶闸管、可控硅整流器(SCR)等。来自逻辑104的PWM控制信号选择性地和各自地驱动逆变器46的栅极/开关。这些控制信号通常输入到与逆变器栅极相耦合的介入功率驱动电路，且控制信号被光隔离器、隔离变压器等隔离。逆变器控制逻辑104包括用于合成近似的正弦AC波形的比例积分(PI)控制器。感测装置45包括AC电压传感器46a和AC电流传感器46b。逆变器控制逻辑104接收对应于从逆变器46输送到母线80的功率的来自电压传感器46a的AC电压(VAC)和来自电流传感器46b的AC电流(IAC)。到逻辑104的VAC和IAC输入用作反馈，以使用PI控制器产生输出功率的正弦波形。此外，这些输入用于通过PI控制器计算用于控制整个系统的共享功能所需的功率特性，确定正弦电压和电流输出的功率因数以便于功率因数校正。控制逻辑IIO从逆变器104接收AC功率输出信息。该信息可用于确定系统功率，并用于与发电机组30和设备70的功率输送容量进行比较，以调节在下文中描述的特定操作。此外，逻辑IIO使用该AC输出信息来确定用于保证在这些操作中的考虑因素的瞬态功率条件是否存在。
电感器47a和电容器47b提供对逆变器46输出的进一步过滤和转换以得到期望ac功率波形。emi滤波器48对因而形成的ac功率波形提供千tt:过滤，以在母线80上提供经调节的单相AC功率输出。在一个非限制性的例子中，在母线80上提供标称120VAC、 60赫兹(Hz)输出，到整流器42的发电机组三相输出在150-250伏AC (VAC)的电压范围和200-400赫兹(Hz)的频率范围内变化，在DC母线44上的可变电压在200伏DC到300伏DC (Vdc)之间。
除了逆变器控制逻辑104以外，处理器100包括发电机组功率请求控制逻辑102，以调节与系统28的运行相关的发电机组30的旋转速度。逻辑102向发电机组30提供输入信号，其表示要求由发电机组30供电的目标负载。发电机组30的发电机组调速器103响应于逻辑102来调节引擎旋转速度，引擎旋转速度又调节发电机34的旋转速度。提供逻辑102的控制，使得根据一个或多个条件(如瞬态)来引发不同的发电机组速度变化率(加速/减速)，这一点将在下文中结合图4和图5进行更充分的解释的。
16在一个特定的形式中，在发电机组30的引擎控制模块(ECM)中实现调速器103，其通过CAN接口与处理器100通信。可选地或附加的，调速器103的至少一部分可包括在组件40中。速度控制逻辑102响应于包括在处理器100的操作逻辑中的系统控制逻辑110以及引擎速度传感器112所提供的引擎速度反馈信号。电力负载变化和/或设备70的充电或升压(boost)操作可以引发使用逻辑102进行速度调节，这一点将在下文中进一步描述。反过来，逻辑102给充电和功率升压控制逻辑106提供控制输入。
可控DC-DC变换器60电耦合到DC母线44和电能存储设备70。在图2中，将设备70更具体地示出为图2所示的电化学电池设备75的形式。使用电流传感器76监控在设备70和变换器60之间的电流，以及在节点78监控设备70的DC电压。在一个实施方式中，可使用一个以上的电流传感器和/或多个电流传感器类型(未示出)。例如，在一个配置中，可用于功率管理目的使用一个传感器(例如霍尔效应传感器类型)监控设备70的电流，并且可以使用另一传感器(例如分流器类型)监控各种充电状态。在其它实施方式中，可利用或多或少的传感器和/或传感器类型。
变换器60提供DC母线44和设备70之间的电功率的双向转换。变换器60用于使用来自DC母线44的功率给设备70充电，并对母线80上的工作功率要求补充(升压)可用于DC母线44的功率。变换器60包括由充电和功率升压(power boost)控制逻辑106控制的DC母线接口电路54和存储接口电路64。母线接口电路54包括充电逆变器54a和功率升压整流器54b。存储接口电路64包括充电整流器64a和功率升压逆变器64b。变压器58耦合在电路54和电路64之间。充电逆变器54a和升压逆变器64b可以是基于IGBT、 FET (包括MOSFET类型)、栅控晶闸管、SCR或本领域技术人员将获知的此类其它适当的栅极/开关设备的H桥类型。此外，虽然将整流器54b和64a每个都表示为不同于相应的逆变器54a或64b,但是，在其它实施方式中，可提供全波类型形式的一个或多个整流器54b和64a，该全波类型由电耦合在相应的逆变器54a或64b组件输出的两端的保护型"续流"二极管组成。对于该配置的整流器操作，相应的逆变器部件保持不起作用而变为不导电。
充电比例积分(PI)控制电路52电耦合到充电逆变器54a，且功率升
17压PI控制电路62电耦合到功率升压逆变器64b。电路52和62每个都接收相应的充电和升压电流参考值106a和106b作为输入。通过充电和功率升压控制逻辑106使用处理器100计算电流参考值106a和106b。根据功率要求、可用系统功率和任何瞬态功率条件的存在来确定这些参考值。总系统功率被提供为由逆变器46提供给母线80的功率(逆变器功率)、发电机组30的发电容量和设备70的功率输出容量的函数。逆变器功率对应于母线80的电力负载产生的、由VAC电压、IAC电流和相应功率因数所指示的AC电负载"功率要求"。由逻辑102参考所要求的发电机组功率/负载来确定发电机组发电容量。当母线80上的功率要求可由发电机组30提供并具有剩余容量时，然后，通过使用PI控制电路52调节变换器60可以将剩余量用于给设备70充电；并且当功率要求超过发电机组30的容量时，可以通过使用PI控制电路62调节变换器60来将补充功率从设备70提供给母线80。在下文中结合图4和图5进一步描述系统28的动态"功率共享"操作的多个方面；然而，下文首先描述变换器60的其它方面及其操作。
使用系统控制逻辑110来控制变换器60,以启用/禁止充电和升压操作。在逻辑110的控制下，充电操作模式和升压操作模式相互排斥一即，它们不能被同吋启用。当启用充电模式时，根据几种不同模式中的一种模式依赖于其充电级给电化学电池形式的设备70进行充电。这些充电级可以是标准类型，并且可以在硬件、软件或其组合中实现。在一种形式中，三级方法包括成批、吸收和浮充电。当充电时，电路52输出PWM控制信号，所述PWM控制信号以标准方式驱动充电逆变器54a的栅极。典型地，将PWM控制信号输入到与每个栅极输入相耦合的标准功率驱动电路(未示出)，并且可以通过光隔离器、隔离变压器等将PWM控制信号与标准功率驱动电路隔离。响应于PWM输入控制信号，逆变器54a将来自DC母线44的DC功率变换到AC形式，其经由变压器58提供给电路64的整流器64a。整流器64a将来自变压器58的AC功率变换成适当的DC形式，以给电池设备75充电。在涉及电池设备75的标称12Vdc输出的一种形式中，变压器58将逆变器54a所输出的AC电压逐步降低到适合于给存储设备70充电的较低电平。对于非电池类型的设备70而言，视情况对"充电模式"中的再充电/能量存储进行相应的修改。当启用功率升压模式时，升压PI控制电路62向升压逆变器64b提供PWM控制信号，以控制从设备70输送的功率。电路62的输出是PWM控制信号的形式，该信号以变压器升压配置的标准方式驱动升压逆变器64b的栅极。典型地，按需要或要求，将这些控制信号输入到具有适当隔离的功率驱动电路(未示出)。当补充由发电机32所提供的功率时，使用电路62来实现电流控制的功率升压技术。响应于(1)升压电流参考值106b和(2)使用电流传感器76检测的存储设备70的电流这两个输入之间的差异，电路62提供比例积分输出调节。在响应中，逆变器64b将来自设备70的DC功率变换成AC形式，其经由变压器58提供给电路54的整流器54b。整流器64b将来自变压器58的AC功率变换成用于DC母线44的适当的DC形式。在涉及设备70的标称12 Vdc输出的一种形式中，变压器58逐步升高从逆变器64b输出的AC电压，AC电压被变换回用于母线44的DC功率。
应认识到，在DC母线44上的DC电压是可变的，而不是调节的。随着发电机组30的速度和/或来自设备70的升压功率或到设备70的充电功率的变化，将AC功率提供给母线80时，DC44上的电压变化在大范围内延伸。在一个优选实施方式中，当向母线80上的电力负载提供功率的时候，所述变化范围的下极值至少是该范围的上极值的75%。在更优选的形式中，下极值至少是上极值的66%。在甚至更优选的形式中，下极值至少是上极值的50%。
图4示出根据处理器100所执行的操作逻辑来执行的系统28的功率管理过程120。同时参考图1-图3，过程120以条件122开始，条件122测试是否应用了来自外部源90的岸电。如果条件122的测试为真(是)，贝U执行岸电操作124。在操作124中，从母线80应用岸电以给装置170充电。来自母线80的AC岸电使用电感器47a和电路46来提供功率因数校正，并通过电耦合在逆变器46的栅极两端的保护性"续流"二极管对岸电整流。母线44上的因而形成的DC电压被调节到相对恒定的值，使得母线80上的AC岸电的大小保持恒定。将从岸电得到的该DC电压提供给变换器60，以给电池76充电。在操作124期间，还将岸电提供给客车AC负载84、通过转换开关82提供给逆变器分配86的负载以及提供给客车DC负载74。如果条件122的测试为假(否)，则过程120继续进行条件126。条件126测试系统28是否在无噪声模式中运行。如果条件126的测试为真(是)，则执行只有存储器/电池的操作128。当从发电机组30的运行产生的噪声水平不被允许的或是不希望有的情况下，以及当岸电不可用或否则不被提供的情况下， 一般利用无噪声模式。相应地，在操作128中，发电机组30是不起作用的，且仅从存储设备70提供功率。对于在该无噪声模式中的操作，存储设备70所输送的功率是电压控制的，而不是电流控制的，将大致恒定的电压提供给DC母线44，以便于在组件40的母线80上输送大致恒定的AC电压。在一种形式中，从组件40得到的AC功率仅提供给逆变器分配86的负载，开关82配置成阻止到客车AC负载84的功率分配。DC客车负载74在操作128期间也被提供服务。
操作员输入控制和显示设备115操作性地耦合到处理器100，以向系统28提供各种操作员输入并输出状态信息。在一个非限制性的形式中，设备115安装在客车22的车舱内，并经由CAN接口与组件40中的处理器100通信。
如果条件126的测试为假(否)，则进行条件130。条件130测试岸电共享模式是否有效。响应于系统28的电力负载的变化，功率共享模式根据系统28的总功率容量和瞬时状态而动态地调节发电机组30的速度和升压/充电操作。应认识到，总功率含有(a)使用逆变器电压和电流测量的逆变器46输出ac功率，(b)在存储设备测量的dc功率，以及(c)逆变器组件40固有的功率损耗。损耗计算便于目标发电机组速度和稳态操作的升压速率的确定，这一点结合操作138进一步进行讨论。
如果条件130的测试为真(是)，则执行条件132。条件132测试是否检测到功率水平变化或瞬态。如果条件132的测试为真(是)，则执行瞬态处理例程150，这一点结合图5进一步进行描述。可以使用不同的标准或"测试"来检测符合条件132的不同类型的瞬态。下文对例程150的描述中涉及到了一些实例。如果条件132的测试为假(否)，则功率处于功率共享模式中的稳态。稳态功率输送以两种方式之一进行，视稳态电力负载大小而定。条件134实现了这种可能性。条件134测试电力负载是否低于与发电机组30的可用功率有关的选定阈值(稳态发电机组额定值)。该测试包括增加DC和AC功率水平，解决损耗，并比较总功率与发电机组功率额定值 以确定是否可以执行设备70的同时充电。如果是这样，条件134的测试为 真(是)，并执行操作136。
在操作136中，按需要(充电启用/升压禁止)支持"发电机组加充电" 功率共享模式，其使用额外的发电机组容量用于给设备70充电。操作136 的发电机组加充电功率共享模式一般从瞬态条件到达稳态，这将结合例程 150进一步描述。发电机组加充电模式中的总发电机组功率被确定为所测量 的AC功率输出加上所测量的DC充电功率减去所估计的充电器损耗。在一 种形式中，通过参考包含充电器电路的损耗的一个或多个表来将充电器损 耗估计为电池电压和充电电流的函数。然后，基于标准化负载来确定目标 发电机组速度。发电机组速度设置成支持DC和AC负载。当发电机组到达 额定充电电平时，其速度可减小。当AC功率要求接近发电机组额定值时， 充电速率可减小，以便使用发电机组30维持负载支持。
如果条件134的测试为假(否)，则引发操作138。在操作138中，发 电机组30和设备70都用于在"发电机组加升压"功率共享模式中在稳态 时向电力负载提供功率。根据总AC和DC功率要求减去损耗来计算期望升 压速率。该速率控制升压电流，以达到发电机组和存储设备之间的期望功 率共享。通过确定对系统负载的期望存储功率贡献并参考一个或多个表来 计算升压速率，这些表将升压电路的损耗表示为电池电压和电流的函数。
对于该稳态条件，发电机组30通常以速度上限运行，附加的功率在升 压启用模式中从设备70提供。应理解，该发电机组加升压功率共享操作通 常也从瞬态条件到达稳态，这将结合例程150进一步进行描述。在一种形 式中，负载计算归一化到百分比系统额定值、百分比升压容量和百分比发 电机组负载，以便于对不同的发电机组和升压规模的系统定标。作为非限 制性的例子，几个代表性的实现包括7.5kW发电机组和2.5kW升压，总共 10kW， 5.5kW发电机组和2.5kW升压，总共8kW， 12kW发电机组和3kW 升压，总共15kW，以及12kW发电机组和6kW升压，总共18kW。自然，
在其它实施方式中，可利用不同的配置。
图5示出流程图形式的瞬态处理例程150。当条件132为真(是)时， 例程150由过程120执行，这对应于检测瞬态。如在过程120和例程150中描述的，"瞬态"操作指系统28输送的电功率的变化，其一般由电力负 载的变化产生。相反，"稳态"操作指通常恒定的负载电平和系统28所输 送的电功率的相应的恒定电平。为了清楚的目的，在所描绘的序列中，过 程120和例程150在分立的逻辑层次处区分这些操作模式；然而，应认识 到，可用各种不同的方法来完成该实施，这些方法可涉及具有以不同顺序 执行和/或并行执行的各种操作的类似和域分立的技术，以响应于电力负载 条件提供稳态和瞬态操作之间的动态切换。在一个实例中，当满足各自对 应于不同类型的瞬态条件的多个不同检测测试中的任何一个时，产生条件 132的肯定结果。这些不同的瞬态条件基于与各种标准有关的输出功率的一 个或多个特性的变化。总起来说，例程150将瞬态条件分类为多个类别-类型I、类型II、类型III和类型IV瞬态条件；然而，应认识到，该标记用 于使描述清楚而不旨在进行限制。实际上，在其它实施方式中，可区分和/ 或区别处理更多或更少的瞬态条件。此外，选定的对应于增加的功率水平 的瞬态("正"瞬态)和对应于降低的功率水平的瞬态("负"瞬态)包括 在这些不同的类型中。应认识到，可以将这些条件中的一个以上的条件应 用到电力负载的给定变化中，这将在下文中进一歩描述。
例程150以条件152开始，条件152测试类型I瞬态条件是否已出现。 类型I瞬态条件基于AC功率周期的仅仅一部分的评估，以提供关于正瞬态 是否已经产生的快速确定，其会造成需要从充电状态到升压状态的变化。 相反，其它瞬态类型往往基于输出波形的较长部分的分析一一般为一个或 多个周期一且往往导致不同的操作，这将结合其它瞬态类型进行较详细的 描述。类型I瞬态通常产生于电动客车应用中出现的瞬态功率增加的最极端 类型，例如加入大电抗性负载，如由同时启动的多个空调88的电机的感应 电流流出所呈现的负载，或者当应用超过发电机组的额定值的电阻性负载 时；然而，也可在其它情况下检测到这种类型的瞬态。此外，对于给定的 正瞬态，可以同时应用类型I瞬态条件和另一个瞬态条件，例如在下文中进 一步描述的类型II瞬态条件。
类型I瞬态条件的检测基于对输出功率波形的一部分的输出电流的分 析。类型I检测方法提供相对快速的瞬态响应，比其它瞬态类型更迅速地禁 用设备70的充电模式。另一方面，为了减少错误地指示类型I瞬态条件的
22机会，将用于触发类型I瞬态的负载特性的变化选择为明显不同于其它瞬态
类型的特性变化。结合图6提供的对其它瞬态条件类型及其相应的检测的 进一步的描述出现在对类型I瞬态条件检测的描述之后。
图6示出用于检测类型I瞬态条件的操作逻辑200，可以通过对处理器 100进行编程和/或由处理器100的硬件来实现该操作逻辑。按照图6，逻辑 200以开关210所表示的采样率/对逆变器输出电流采样。可以利用标准模 数(A/D)电路在电流传感器46b的输出处执行该采样，所述标准模数(A/D) 电路包括在处理器100中或与处理器100等分离。在一个实现中，戶IO，OOO 赫兹(HZ"IO kHz,使得对标称60Hz AC功率输出频率产生大约166个样本。 如延迟线缓冲器212所示，收集和存储预定数量的w个连续电流样本；其 中一个样本延迟存储器212a表示最近延迟的样本，而一个样本延迟存储器 212b表示最老的第w个样本。在一种形式中，"=50的连续样本储存在缓冲 器212中，用于戶10kHz的釆样频率实例。
加法器216将缓冲器212中的缓冲样本合计在一起，并提供相应的输 出。开关220具有//"的激活频率，以便它为"个样本的每个新组提供加法 器216的输出。对于(/>7)=(10 kHz,50)的情况，开关220的转换/输出频率是 ^7"=10,000/50=200 Hz。将来自缓冲器212的连续的"个样本组的预定数量 为"的加和连续地储存在延迟线缓冲器222中；其中一个样本延迟存储器 222a对应于最近延迟的w-样本和，而延迟存储器222b对应于最老延迟的 "-样本和。应认识到，这些"-样本和中的每一个都对应于获取样本的时间 段序列中的不同的一个时间段。在一个非限制性的形式中，缓冲器222保 留"=50个样本的甴10的先前加和，其初始采样频率戶10kHz。应认识到， 对于(/>)=(10 kHz，50)的非限制性实例，"个样本的"个先前加和表示大于标 称60Hz AC输出周期的输出历史跨度。
缓冲器222将J个和的每个的输出提供给逻辑比较器224，比较器224 提供该"个输入的最小项(最小值)的输出。将比较器224最小和输出提 供给差分算子230的负输入。开关220的输出，即，来自加法器216的当 前;7-样本和提供给差分算子230的正输入。差分算子230从来自开关220 的当前"个样本和输入减去比较器224的最小和输出，以输出差值。通过 算子230将缓冲器222的当前n个样本与以前的"-样本和的最小值之间的
23差值提供给算子232。算子232将该差值调整到期望水平，且可以不出现在 其它实施方式中和/或可被嵌入如下所述的后来的算子中。
算子234将加权值应用于算子232的调节值输出，并比较加权值与阈 值。在一个实施方式中，基于下面的评估来确定加权值。假定发电系统利 用m个样本的方案对输出电流一个或多个AC周期完整地采样。利用正弦 电流信号的整流(即，绝对值)的连续《-样本和
/ = 7flvg * /,別S * ><2 * ; / * 〃 60 - p) 其中，/^g是整流输出电流的平均值，/ 是输出电流和输出电压之间的相 差，以及"被选择成使得附/"=^是整数。
通过评估相位延迟在0度和90度之间的大量分立电流信号可以确定所 有j个w-样本和的加权值『m/"对应的最小值。该加权值表示整流电流信 号的m-样本和(其等于电流信号的整流平均值乘以w，即，/"1^*附)与整 流电流信号的"-样本和的比。换句话说，它表示与"-样本和相乘以得到m-样本和(/m;g*m)所需的数字。该数字根据"-样本和的数量级和输出电流 与输出电压信号之间的相位延迟而变化。
逻辑200计算"-样本和的和，接着根据^m'"按照下列公式来将所计算 的"-样本和与以前计算的d个"-样本和中的最小值之间的差值和阈值进行
比较
其中，7^g&/aVg是待检测的输出电流的期望最小整流平均值。
在一个实例中，选择了下列参数跨越三个60-Hz周期的附=500个样
本使用A/D采样率为戶10KHZ， "=50个样本，因而甴10个"-样本和，以 及『脂'"=7.416，其通过对具有从0度到卯度相位延迟的60-Hz正弦电流的 所有50个样本加权值进行分析来获取。对于该实例，计算逆变器输出电流 的(对应于三个60Hz周期的500个样本中)最后10个50-样本间隔与当前 50-样本间隔之间的差值并且与大的逆变器输出电流阈值进行比较。使用这 些参数，如果逆变器输出电流的最小目标整流平均值(T^ge^vg)被设定 为40安培以检测大于或等于大约7500瓦的负载，则将大瞬态检测阈值设 定为2696872=round(500*1000*40/7.416);其中乘数1000在本例中用于将期 望目标电流转换成毫安。在其它实施方式中，变量数值中的一些或全部可以是不同的，可以单独地计算/应用这些值，和/或可用不同的方式来确定阈
值。例如，在可选的方法中，可使用均方根(RMS)电流值，而不是平均 值。
如果超过阈值，则逻辑200指示类型I瞬态条件的检测，其对应于图6 中的算子236。同时参考图5，类型I瞬态检测对应于条件152的测试为真 (是)的结果。因此，例程150继续执行操作154。操作154通过在设备 70的最大可用功率输出水平处立即禁用充电模式并启用功率升压模式来使 系统28对大的负载增加做准备。例程150从操作154继续进行到条件156。 同样地，如果类型I瞬态条件测试为假(否)，则绕过操作154直接执行条 件156。
条件156测试类型II瞬态条件。类型II瞬态条件可与类型I瞬态条件 同时存在，并取决于相对引擎的容量和充电/升压容量的瞬态规模。最初， 在类型II瞬态条件的充分评估之前，在条件156下执行阈值测试，以确定 是否应设置瞬态模式(TN^真-1)。该测试基于在逆变器输出功率中的一个 周期到另一个周期的差值是否大于瞬态阈值设置。在一个非限制性的实例 中，将阈值设置为200瓦。
如果设置瞬态模式(TM:真)，则继续进行条件156下的评估。在一种 形式中，基于瞬态规模(TS)是否大于系统的可用瞬态容量(TC) (TS>TC ) 来进行评估。在瞬态模式(TM-真)期间，通过累计输出功率中一个周期 到另一个周期的差值来动态地确定TS，且如果TM-假(瞬态模式不起作用) 则将TS设置为零(TS-O)。对于该形式而言，可用瞬态容量(TC)是充电 容量(CC)、升压容量(BC)和功率单元容量(PC)减去所储存的功率单 元容量(SPC)的和，使得TC=CC+BC+PC-SPC;其中CC (充电容量) 是在瞬态开始时的电池充电功率；BC (升压容量)是固定值(例如在一个 非限制性的实现中为300瓦)；PC (功率单元容量)是当前的引擎功率输出 /容量；SPC (所储存的功率单元容量)是在瞬态开始时还没有利用的可用 引擎输出。
如果条件156的测试为真(是)(例如TS>TC)，则例程150继续进行 到条件158，以测试是否应产生类型II瞬态条件的例外。如果不应产生例 外一使得条件158为假(否)，则例程150以操作160继续。在操作160中，
25来自设备70的升压功率和发电机组30的最大加速度用于快速满足类型II 瞬态条件所指示的负载要求。应认识到，如果已经通过条件152确定了类 型I瞬态条件，则最大升压已被操作154激活。在类型II瞬态条件的稳态 功率水平保持大于单独的发电机组30的容量的程度的情况下，通常由来自 存储设备70的升压功率进行补充。
对于条件156而言，通过增加输出功率中一周期到另一周期的差值而 不是分析条件152的逆变器输出电流来动态地确定瞬态规模。虽然在操作 160中发电机组30将旋转速度增加到其最大可用加速度以处理瞬态，应认 识到，即使以最大加速度，发电机组30到达其最大发电容量也比存储设备 70慢得多。假定目标稳态功率水平小于设备70和发电机组30两者总和的 稳态功率容量(系统功率容量)，则来自设备70的功率的水平随着发电机 组速度的增加而降低，以维持所需的功率水平。继续进行来自设备70/发电 机组30的功率的这种互补的降低/增加，直到达到发电机组30的最大功率 容量为止。对于操作160，稳态功率水平一般保持大于单独的发电机组30 的容量，所以还提供了来自存储设备70的补充功率。在操作160处理瞬态 之后，例程150返回到过程120。不存在任何其它瞬态的情况下，稳态功率 共享模式在操作138下产生(稳态功率》发电机组功率容量)；然而，假定 稳态时不需要升压功率(稳态功率<发电机组功率容量)，则在稳态时的功 率共享模式在操作136下继续进行。如果条件158的测试为假(否)，则执 行操作162,其在下文更详细地进行描述。
在一个非限制性实例中，虽然条件156的测试为真(指示类型II瞬态 条件)，由于瞬态由特定性质的瞬时突入电流产生，该突入电流通常与当单 个空调88启动时它的动态变化的电抗性负载相关，希望操作160的执行的 例外。通过功率因数评估来确定在条件156下的突入电流例外，这一点结 合图7进行进一步描述。
参考图7，描述了可以使用处理器100实现的逻辑400。逻辑400定义 了在周期性基础上重复的运算回路，以储存表示确定条件158的状态中使 用的功率因数的信息。执行逻辑400以为每个60-Hz周期提供相位延迟样 本。逻辑400运算回路的每次重复对应于分别经由传感器46a和46b通过 分立采样输出波形电压和电流而获得的样本。该技术对电压和电流上升的零交叉事件(负到正)之间的样本的数量进行计数，以根据采样计数来确 定相差。该相位提供用于确定电压和电流之间的相角的基础。应认识到，
功率因数是相角的余弦一即，零和单位一 (0和1)之间的无单位测量。 对标称60Hz输出功率所述的情况而言，逻辑回路的重复基于50微秒 (us)延迟操作430，其对应于20 KHz的采样率(1/20,000 Hz=50u s)。 最初，在操作410中，将零交叉检测操作410应用于逆变器输出电压。条 件412对应于操作410的结果，其指示参考电压是否有交叉的零(反极性)。 如果条件412的测试为真(是)，则相位延迟采样计数器的值储存在操作414 中的"相位延迟采样"(PDS)变量中，且计数器在操作416中被复位。逻 辑400自操作416继续到进行操作418，操作418实现逆变器输出电流的零 交叉检测。逻辑400从操作418继续进行到条件420。条件420测试逆变器 输出电流的零交叉是否被激活。如果条件412的测试为假(否)，也直接从 条件412达到条件420。
如果条件420的测试为真(是)，则进行操作422,其中检测逆变器输 出电流零交叉。条件424对应于操作的结果，测试是否逆变器输出电流是 否零交叉(反极性)。如果条件424的测试为真(是)，则执行操作426，其 禁止输出电流的零交叉。逻辑400从操作426继续进行到延迟操作430，以 等待下次采样。如果条件424的测试为假(否)，则执行操作428，其使最 终在操作414中存储的相位延迟采样计数器的值递增。从操作428，逻辑 400也前进到操作430。而且，如果条件420的测试为假(否) 一使得输出 电流零交叉被禁止一逻辑400继续进行到操作430而延迟50微秒，以等待 下次采样，返回以重复操作410。
因此，对于每次采样而言，对输出电压上升的零交叉进行测试(操作 410/操作412)。如果检测到电压零交叉，则采样计数器值存储在PDS中(操 作414)，将计数器复位以开始相位延迟采样数的累计(操作416)，以及激 活电流零交叉(操作418)。 一旦被激活，就测试逆变器输出电流上升的零 交叉(操作422/操作424)。对于每个采样回路，使相位延迟采样计数器递 增(操作428)，直到检测到输出电流零交叉，此时禁止电流零交叉(操作 426)。因此，下次输出电压零交叉出现(操作410/操作412)，所储存的计 数器值(操作414)表示在最后一次电压零交叉和最后一次电流零交叉之间经过的时间的量。该时间段又对应于相差和同样对应于功率因数。
条件158测试两个连续的60-Hz周期中来自逻辑400的相位延迟采样 是否低于预定低功率因数阈值。如果是这样，则标记低功率因数条件，其 表示负载增加，其可能是单个空调88等。如果条件158的测试为真(是)， 则执行操作161，其在预定时间段内暂时限制操作160的执行，该时间段可 被表示为AC周期的数量。该数量可以选择为对从单个空调的上电产生的突 入电流预期时间的测量，以降低给定的量，从而它落到给定阈值之下。在 一个非限制性的实例中，该中断存在12个连续的AC周期，其大致对应于 在一个应用中单个空调负载的突入负载电流从启动时下降8安培的时间。 为了测试对应于此类突入电流下降的变化，也可在操作161中确定在此预 定周期跨度内的最小和最大输出电流。最小和最大输出电流之间的差值与 预定数量的AC周期之后的突入电流下降阈值进行比较。如果该差值小于突 入电流下降阈值，则确认类型II瞬态条件例外。如果该差值等于或大于例 外所预期的突入电流下降阈值，则在可以在AC周期表示的另一个预定长度 的时间内开放类型II瞬态条件，以便可执行操作160。在一个非限制性实 例中，突入电流下降阈值设置为8安培(Amp)，且当差值大于该阈值时周 期的数量为19，假定有总共31个周期(12+19个周期)，在这些周期内可 以按照正常的程序运行条件158的例外处理。
作为在条件158下对类型II瞬态条件的任何中断的超控(override), 进行瞬态负载电流(TLC)测量并将其与适用于单个AC周期的第一阈值和 适用于任何两个连续的AC周期的第二阈值进行比较。当系统在瞬态模式模 式(Tls^真)时，通过累计输出电流中的一周期到另一周期的差值来动态 地确定TLC。在任何时间TLC超过第一或第二阈值时，则宣告类型II瞬态 条件并执行操作160。在一个非限制性的实例中，第一单个周期阈值设置为 80安培，而第二两个连续周期阈值设置为74安培。当添加最初引起结合逻 辑400观察到的功率因数变化的电抗性或大电阻性负载时，希望该超控阻 止类型II中断。在一个配置中，已发现两个或更多个空调的启动可以引起
该超控合意地出现。
返回到条件156，如果类型II瞬态条件的测试为假，则进行条件164。 条件164测试用于特定性质的负瞬态(负载回路)的类型III瞬态条件。具
28体而言，如果以预定的采样率在两个连续的采样内负载下降大于下降阈值
或DC母线电压超过上限，则宣告类型II瞬态条件并执行操作166。在操作 166中，通过引擎32的最大减速以可能的最高速率减小发电机组速度。在 一个非限制性的实现中，根据50kHz采样频率，负载下降为较大的4.5 KW， 且DC母线电压上限为350伏。
如果条件164的测试为假(否)，则到达操作162。在操作162中处理 类型IV瞬态条件。在操作162中，对于没有被限定为类型II的负载增加(正 瞬态)，应用来自装置170的升压功率并且增加发电机组速度，以满足受到 速度变化(斜升)率限制的目标功率水平，该速度变化率导致以小于最大 可用变化率的发电机组加速度。对于一个实施方式而言，升压电路配置成 在相对短的持续时间的瞬态期间提供多达两倍于其连续额定值。该持续时 间通常对应于支持类型I和类型II瞬态条件并帮助引擎32在大电阻性负载 期间更快地加速所需的升压量，这两个瞬态条件从遭受初始突入电流的电 抗性负载产生。对于电抗性负载，例如单个空调88，持续时间长到足以支 持低功率因数负载(如空调压縮机电机)的初始流入，并允许发电机速度 的较慢斜升。在启动之后产生的负载可小于发电机组额定值，这允许缓慢 斜升到发电机组最终速度，其导致发电机组加充电的最终稳态模式。
操作162也处理可通过将所需升压功率增加到发电机组30已经可用的 功率输出来处理的那些负载变化。当受到斜升限制的发电机组30的速度增 加时，由设备70提供的功率水平降低，以维持给定的功率水平。例程150 从操作162返回到过程120。如果稳态功率水平大于或等于发电机组30的 功率容量，则发电机组30以最大容量/速度运行，并被来自存储设备70的 补充功率补充，导致操作138的稳态功率共享模式。相反，如果稳态功率 水平小于发电机组功率容量，则升压功率到达零，并在发电机组30达到对 应于稳态功率水平的速度时被禁止。在这种情况下，启用充电模式引起操 作136的稳态功率共享模式。
操作162中还包括具有在发电机组30的发电容量内的目标瞬态后稳态 功率要求的功率变化。相应地，减小充电模式中设备70充电电平，且增加 发电机组速度。当功率负荷的发电机组份额随着其速度增加时，充电水平 可以增加直到电力负载和充电的功率共同地达到发电机组30的发电容量为止，则达到最大期望充电电平，或产生发电机组30的期望功率输出。
对于类型III之外的负瞬态而言，再次到达操作162。在这种情况下， 操作162调节适用的升压、充电和/或引擎速度来处理相应的负载损耗。和 增加引擎速度的情况类似，引擎的速度的任何降低都受制于先前在操作162 中所描述的变化率限制。
操作162的加速度限制通常实质上低于发电机组30可用的最大加速 度。在一个优选形式中，选定的速度变化率限制小于或等于每秒每分钟100 转(rpm) (100rpm/s)。在较优选的形式中，选定的速度变化率限制小于或 等于50rpm/s。在更优选的形式中，该限制小于或等于20rpm/s。在最优选 的形式中，该限制大约为10rpm/s。
在任何操作160、 162或166的充电电平和发电机组速度稳定之后，例 程150返回到过程120。在一个非限制性的方法中，当目标功率单元容量相 对于当前功率单元容量到达预定阈值时(例如2%等)，瞬态模式结束(TM= 假=0)。隨着瞬态模式终止，取决于稳态功率水平相对于引擎的发电容量， 在操作136和/或操作138中引起稳态共享模式。
在一个实现中，如果发电机组速度的逐渐加速期间出现额外的瞬态事 件，则系统继续更新总系统负载并更新升压和目标发电机组速度。如果额 外的瞬态事件出现，则可以相应地对瞬态重新分类和处理。还应注意，在 典型的电动客车或海洋应用中，负载瞬态一般主要产生类型IV瞬态条件。
返回到过程120，操作124、 128、 136和138继续进行到条件140。条 件140测试是否继续过程120的操作。如果条件140为真(是)，则过程120 返回到条件122以再次执行剩余的逻辑。如果条件140为假，则过程120 停止。应认识到，过程120、例程150、逻辑200和逻辑400每个都是各种 从属和独立功能的象征性逻辑表示，这些功能可用很多不同的方法体现和/ 或实现。例如，虽然以有序的连续方式来示出这些功能，但是可以对多个 条件和操作进行重新排序、合并、分离、并行操作和/或以本领域技术人员 将获知的不同方式配置。这样的可选方案包括类似和/或分立的实现。应认 识到，在其它实施方式中，可以使用不同的标准来检测瞬态和/或可以提供 不同的瞬态响应。在另一个实施例中，发电机组30的有限的加速度和/或减 速度根本不被使用，或者通过操作员输入控制和显示器115提供的操作员命令被移除。可选地或附加的，可以识别/检测更多或更少的瞬态类型和/ 或由不同的标准来定义各种瞬态类型中的一个或多个。在特定操作模式中， 可减少或消除充电以在稳态降低发电机组速度。可选地或附加的，可使用
升压功率来代替在存储设备70的升压功率容量下较低稳态功率水平处的发 电机组30。该操作可能受制于存储设备70的被监控的备用功率水平。升压 功率也可用于减小否则可由发电机组30提供的功率，以将发电机组30维 持在较低的速度。
存在本申请的很多其它实施方式。例如， 一个或多个燃料电池设备、 基于电容的存储设备和/或不同形式的再充电电能存储装置可用作存储设备 70的电化学电池或电池组的可选或附加形式。而且， 一个或多个燃料电池 (包括但不限于氢/氧反应物类型)可用于提供来自发电机组30和/或能量 存储设备70的一些或全部功率。引擎32可为汽油、柴油、气体或混合供 燃料的；或以本领域技术人员将获知的不同方式被供以燃料。此外，应认 识到，引擎32可不同于往复式活塞、断续燃烧类型，和/或可使用客车引擎 26来代替引擎32，以给发电机34提供机械功率或补充引擎32所提供的机 械功率。在又一实施方式中，车辆运送系统28是船舶。在该实施方式的一 个变形中，在有或没有引擎32的情况下，发电机34的旋转机械功率从推 进轴(例如传动轴)提供。可选地或附加的，发电机34可按需要具有不同 的类型，包括但不限于线绕磁场交流发电机等，其适合于适应这样的不同 发电机类型的电路/控制。
另一个实例包括一个以上的整流器/DC母线/逆变器电路，以将来自变
速发电机的电力变换到固定频率电力输出。对于一个实现，发电机构造有 两个隔离的三相输出，每个向不同的逆变器电路提供电力，但相同的引擎 用作原动机。当以这种方式使用多个整流器/DC母线/逆变器电路时，它们 的一些或全部可包括通过相应的DC母线操作的充电/升压电路。在另一实 例中，逻辑200的评估技术用于评估在不同类型的电力系统中的负载变化， 这些电力系统可以或可以不与车辆相关，可以包括或可以不包括变速发电 机、存储设备等。
其它实施例包括运行发电系统以提供AC电功率输出；评估系统的电 力负载的变化以区分三个或更多个不同的瞬态条件；响应于不同的瞬态条的调节；以及响应于不同的瞬态条件 中的第二个，执行系统的第二类型的调节。
另 一个实例包括运行发电系统以提供具有目标波形周期的电功率输 出；评估系统的电力负载变化以将对应两个或更多个空调的启动的多个不 同的瞬态条件中的第一个与一个或多个其它不同的瞬态条件区分；以及， 根据不同的瞬态条件来调节系统的运行。
另一个实例包括:运行发电系统以提供具有目标波形周期的AC电功率 输出；在波形周期的多个不同的时间部分的每个时间部分内评估AC电输出 的电流，以识别第一类型的瞬态条件；在大于波形周期的时间段内评估AC 电输出的功率因数，以识别第二类型的瞬态条件；以及，根据瞬态条件类 型调节系统的运行。
另一个实例包括运行发电系统以提供具有目标波形周期的电功率输
出；响应于对应多个空调中的一个的启动的负载变化而检测第一瞬态条件； 响应于对应两个或更多个空调启动的进一步的负载变化来检测第二瞬态条 件；响应于第一瞬态条件，执行系统的第一类型的调节；以及，响应于第 二瞬态条件，执行系统的第二类型的调节。
另一个实例包括利用车辆来承载移动发电系统和多个空调；运行移
动发电系统以提供具有目标波形周期的AC电功率输出；执行AC电功率输 出的功率因数的评估，以确定功率瞬态是否只由单个空调而不是两个或更 多个空调的启动产生；以及，根据该评估调节系统的运行。
另一个实例包括运行发电系统，该发电系统包括耦合到DC母线的变 速发电机、耦合到DC母线的电能存储设备和耦合到DC母线的逆变器；通 过提供来自发电机的可变AC功率和来自电能存储设备的DC功率中的至少 一个来从逆变器产生AC电功率输出；评估系统的电力负载的变化，以区分 三个或更多个不同的瞬态条件；以及，根据不同的瞬态条件提供系统的不 同瞬态响应。
另一个实例包括发电系统，该发电系统具有耦合到DC母线的变速发 电机、耦合到DC母线的电能存储设备和耦合到DC母线的逆变器。该系统 包括用于通过提供来自发电机的可变AC功率和来自电能存储设备的DC功 率中的至少一个来从逆变器产生AC电功率输出的模块，用于评估系统的电
32力负载的变化以区分三个或更多个不同的瞬态条件的模块；以及，用于根 据不同的瞬态条件提供系统的不同瞬态响应的模块。
另一个实例包拮利用车辆来承载移动发电系统和多个空调，该发电
系统包括变速发电机和驱动发电机的引擎；评估电力负载变化，以区分两 个或更多个空调的启动和单个空调的启动；以及，提供系统对两个或更多 个空调的启动的瞬态响应和系统对单个空调的启动的第二瞬态响应。
在一个不同的实例中，利用车辆承载移动发电系统和多个空调。该系 统包括变速发电机和驱动发电机的引擎。还包括用于评估电力负载变化 以区分两个或更多个空调的启动和单个空调的启动的模块，以及，用于提 供系统对两个或更多个空调的启动的第一瞬态响应和系统对单个空调的启 动的第二瞬态响应的模块。第一瞬态响应和第二瞬态响应彼此不同。
另一个实例包括利用车辆承载移动发电系统，该发电系统包括变速 发电机和驱动发电机的引擎，以提供具有目标波形的AC电功率输出；在目 标波形的多个不同的时间部分的每个部分内评估AC电功率输出的电流，以 识别第一类型的瞬态条件;在大于波形的时间段内评估AC电功率输出的功 率因数，以识别第二类型的瞬态条件；以及，根据瞬态条件类型来调节系 统的运行。
另一个实例涉及一种系统，其包括引擎、机械地耦合到引擎的变速发
电机、电能存储设备以及控制电路。引擎被构造为驱动发电机以提供可变
频率AC功率。功率控制电路包括将可变频率AC功率变换成DC功率的整
流器、耦合到整流器和电能存储设备的DC母线、耦合到DC母线以提供调
节的AC电功率输出的逆变器、以及监控功率输出的感测装置。电路被构造
为控制DC母线和电能存储设备之间的电能交换，并且还包括操作逻辑来评
估系统的电力负载的变化，以区分三个或更多个不同的瞬态条件并产生输
出信号来调节发电机和DC母线和电能存储设备之间的电能交换中的至少 一个。
另一个实例包括运行发电系统以提供具有目标波形周期的电功率输 出；对序列时间段的每个段评估所述输出的电流，所述时间段每个都小于 波形周期；根据一个或多个时间段相对于一个或多个其它时间段的电流变 化来检测对应于系统的电力负载的变化的瞬态条件；以及，响应于瞬态条件来调节系统的运行。
另一个实例包括运行发电系统以提供具有目标波形周期的电功率输
出；对所述输出的每个波形周期，进行多个AC电输出评估，每个AC电输 出评估对应于多个时间段中不同的一个，所述时间段每个都小于波形周期； 根据评估来检测瞬态条件；以及，响应于瞬态条件而调节系统的运行。
另一个实例涉及提供具有目标波形周期的电功率输出的发电系统。该 系统包括用于进行多个AC电输出评估的模i央，每个AC电输出评估对应 于多个时间段中不同的一个。这些时间段每个都小于波形周期。还包括 用于根据评估来检测瞬态条件的模块，以及，用于响应于瞬态条件而调节 系统的运行的模块。
在另一个实例中，发电系统提供具有目标波形周期的电功率输出，并 包括用于对序列时间段的每个段评估输出的电流的模块，每个时间段都 小于波形周期。还包括用于根据一个或多个时间段相对于一个或多个其 它时间段的电流变化来检测对应于系统的电力负载的变化的瞬态条件的模 块，以及，用于响应于瞬态条件而调节系统的运行的模块。
另一个实例包括:运行发电系统以提供具有目标波形周期的AC电功率
输出；在多个连续时间段中相应的一个时间段内建立值序列，每个值都表 示输出的电流，所述时间段每个都小于目标波形周期，并且对于每个时间 段来确定所述值中的第一个和所述值中的第二个之间的差值，所述值中的 第一个在序列中与第二个相比是更新近的，从对应于大于目标波形周期的 时间段跨度的子集的值的子集中选择所述值中的第二个，以及，执行所述 差值与阈值的比较。该比较可用于控制发电系统的运行。
另一个实例包括提供具有目标波形周期的AC电功率输出的发电系统，
该发电系统包括用于在多个连续时间段中相应的一个时间段内建立值序 列的模块，每个值都表示输出的电流，其中所述时间段每个都小于目标波 形周期。所述建立模块还包括用于在每个时间段内确定所述值中的第一 个和所述值中的第二个之间的差值的模块，所述值中的第一个在序列中与 第二个相比是更新近的；用于从对应于大于目标波形周期的时间段跨度的 子集的值的子集中选择所述值中的第二个的模块；以及，用于执行所述差 值与阈值的比较的模块。该系统还包括用于根据该比较来控制发电系统的运行的模块。
在另一个实例中，本申请的技术包括提供发电系统以提供目标频率 下的AC电功率输出；对于所述输出的每个波形周期，使用值在多个时间段 中不同的一个时间段内进行多次比较，每个值表示AC电功率输出的电流， 波形周期对应于目标频率，并且所述时间段每个都小于波形周期；评估比 较以确定瞬态条件是否存在；以及，响应于瞬态条件而调节系统的运行。
另一个实例包辉在提供目标频率下的AC电功率输出的发电系统。该系 统包括用于对于所述输出的每个波形周期，使用值在多个时间段中不同 的一个时间段内进行多次比较的模块，每个值表示AC电功率输出的电流。 波形周期对应于目标频率，并且所述时间段每个都小于波形周期。还包括
用于评估比较以确定瞬态条件是否存在的模块，以及，用于响应于瞬态条 件而调节系统的运行的模块。
另一个实例涉及一种系统，其包括引擎；机械地耦合到引擎的变速 发电机，引擎被构造为驱动发电机以提供可变频率AC功率；耦合到发电机 以给可变频率AC功率整流来在DC母线上提供DC功率的功率电路(power circuitry),以及，从DC母线提供具有目标波形周期的、经调节的AC电功 率输出的逆变器；检测调节的AC电功率输出的电流的电流传感器；以及， 操作性地耦合到电流传感器和功率电路的处理器。处理器包括操作逻辑来 在多个连续时间段中相应的一个时间段内建立值序列，每个值都表示输出 的电流，所述时间段每个都小于目标波形周期；在每个时间段内确定所述 值中的第一个和所述值中的第二个之间的差值并比较所述差值与阈值；如 果在任何一个时间段内所述差值达到阈值则确定瞬态条件存在；以及，响 应于瞬态条件而产生输出信号。引擎响应于输出信号来增加发电机的旋转 速度。
另一个实例涉及一种提供具有目标波形周期的AC电功率输出的发电 系统。还包括用于在多个连续时间段中相应的一个时间段内建立表示输 出的电流的一值序列的模块，所述时间段每个都小于波形周期，以及，用 于在所述时间段的每个相应的一个时间段内处理值的模块。该处理模块包 括用于在所述时间段的相应的一个时间段内确定所述值中的第一个和所述 值中的第二个之间的差值的模块，所述值中的第一个在值的序列中与所述
35值中的第二个相比是更新近的，以及，还包括用于在所述时间段的相应的 一个内从对应于大于目标波形的时间段跨度的子集的值的子集中选择所述 值中的第二个的模块，以及，用于执行所述差值与阈值的比较的模块。此 外，包括用于根据比较来控制发电系统的运行的模块。
本文所陈述的任何理论、操作机制、论证或发现旨在进一步增强对本 发明的理解，且不旨在使本发明以任何方式依赖于这些理论、操作机制、 论证或发现。应理解，虽然在上面的描述中对词语"优选的"、"优选地" 或"优选"的使用指示所描述的特征可能是期望的，但是它可以不是必需 的，且将缺少这些特征的实施方式可被设想为在本发明的范围内，该范围 由所附的权利要求限定。在阅读权利要求中，除非在权利要求中明确地指 出相反的情况，当使用诸如"一"、"一个"、"至少一个"、"至少一部分" 的词语时，并不旨在将权利要求仅限制到一个项目。此外，除非明确地指 出相反的情况，当使用语言"至少一部分"和/或"一部分"时，项目可包 括一部分和/或整个项目。虽然在附图和前述说明中详细示出和描述了本发 明，相称地，将附图和前述说明作为例证性而不是限制性的，应理解，仅 示出和描述了选定的实施方式，而且在本文或由任何一项所附权利要求所 限定的本发明精神内进行的所有变化、更改和等价物都要求保护。
权利要求
1、一种方法，包括运行发电系统，所述发电系统包括耦合到DC母线的变速发电机、耦合到所述DC母线的电能存储设备和耦合到所述DC母线的逆变器；通过提供来自所述发电机的可变AC功率和来自所述电能存储设备的DC功率中的至少一个来从所述逆变器产生AC电功率输出；评估所述系统的电力负载的变化以区分三个或更多个不同的瞬态条件；以及根据所述不同的瞬态条件来提供所述系统的不同的瞬态响应。
2、 如权利要求l所述的方法，其中，所述不同的瞬态条件中的第一个对应于由所述系统供电的两个或更多 个空调的启动。
3、 如权利要求2所述的方法，其中，所述不同的瞬态条件中的第二个对应于单个空调的启动。
4、 如权利要求3所述的方法，其中，所述不同的瞬态响应中的第一个包括响应于所述不同的瞬态条件中 的第一个以第一速率增加所述发电机的旋转速度，以及所述不同的瞬态响应中的第二个包括..响应于所述瞬态条件中的第二 个以第二速率增加所述发电机的旋转速度，所述第二速率小于所述第一速 率。
5、 如权利要求1所述的方法，其包括利用车辆承载所述系统。
6、 如权利要求1所述的方法，其包括给所述电能存储设备充电并且针对所述不同的瞬态响应中的一个或多 个改变所述设备的充电。
7、 如权利要求l所述的方法，其中，所述不同的瞬态响应中的至少一个包括禁止使用所述发电机对所述电能存储设备充电；启用利用所述电能存储设备进行的功率升压，以提供来自所述发电机 和所述电能存储设备的所述AC电功率输出；以及以比所述不同的瞬态响应中的至少另一个更快的速率对所述发电机进 行加速。
8、 一种方法，包括利用车辆承载移动发电系统和多个空调，所述发电系统包括变速发电 机和驱动所述变速发电机的引擎；评估电力负载变化，以区分两个或更多个所述空调的启动和单个所述 空调的启动；以及提供所述系统对两个或更多个所述空调的启动的第一瞬态响应和所述 系统对单个所述空调的启动的第二瞬态响应，所述第一瞬态响应和所述第 二瞬态响应不同。
9、 如权利要求9所述的方法，其中，所述第一瞬态响应包括以第一速率来增加所述发电机的旋转速度，以及所述第二瞬态响应包括以小于所述第一速率的第二速率来增加所述发 电机的旋转速度。
10、 如权利要求8所述的方法，其中，所述系统包括耦合到所述发电机的DC母线、耦合到所述DC母线的电 能存储设备和耦合到所述DC母线的逆变器，所述方法还包括将来自所述发电机的可变频率AC功率变换成所述DC母线上的DC电 功率；在所述DC母线和所述电能存储设备之间交换电能；以及将调节的AC电输出从所述逆变器提供给所述空调。
11、 如权利要求9所述的方法，其中，所述第一瞬态响应和所述第二瞬态响应包括提供来自于所述发电机和所述电能存储设备的经调节的AC电功率输出。
12、 如权利要求8所述的方法，其包括比单个所述空调的启动更快地检测所述两个或更多个空调的启动。
13、 如权利要求8所述的方法，其包括在检测两个或更多个所述空调的启动之前给所述电能存储设备充电，以及所述第一瞬态响应包括禁止对所述电能存储设备进行充电。
14、 如权利要求8所述的方法，其中，所述第二瞬态响应包括 增加来自于所述电能存储设备的升压功率； 增加所述发电机的旋转速度；以及响应于所述发电机提供期望的AC功率水平而降低来自所述电能存储 设备的所述升压功率。
15、 一种方法，包括利用车辆承载移动发电系统，所述发电系统包括变速发电机和驱动所述变速发电机的引擎，以提供具有目标波形周期的AC电功率输出；在所述目标波形周期的多个不同的时间段的每个时间段内评估所述AC电功率输出的电流，以识别第一类型的瞬态条件；在大于所述波形周期的时间段内评估所述AC电功率输出的功率因数，以识别第二类型的瞬态条件；以及根据瞬态条件类型来调节所述系统的运行。
16、 如权利要求15所述的方法，其中，所述车辆承载若干个空调，并且所述第一类型的瞬态条件对应于两个 或更多个空调启动，以及所述系统的调节操作包括以第一速率来增加所述发电机的旋转速度。
17、 如权利要求16所述的方法，其中， 所述第二类型的瞬态条件对应于单个空调启动，以及 所述系统的调节操作包括以第二速率来增加所述发电机的旋转速度，所述第二速率小于所述第一速率。
18、 如权利要求16所述的方法，其中，所述第一类型的瞬态条件对应于比所述第二类型的瞬态条件大的初始 电力负载变化。
19、 如权利要求15所述的方法，其中，所述系统包括电能存储设备，并且响应于所述第一类型的瞬态条件对 所述系统的所述调节操作包括以第一速率来增加所述发电机的旋转速度； 禁止对所述电能存储设备进行充电；以及提供来自所述电能存储设备的功率以提供给引起所述第一类型的瞬态 条件的电力负载。
20、 如权利要求15所述的方法，其中，所述系统包括电能存储设备，并且响应于所述第二类型的瞬态条件对 所述系统的所述调节操作包括以小于所述第一速率的第二速率来增加所述发电机的旋转速度； 增加从所述电能存储设备提供的功率；以及响应于所述发电机提供期望的功率水平而降低来自于所述电能存储设 备的功率。
21、 一种系统，包括引擎；变速发电机，其机械地耦合到所述引擎，所述引擎被构造为驱动所述 发电机来提供可变频率AC功率；电能存储设备；以及功率控制电路，其包括整流器，用于将所述可变频率AC功率变换成DC功率，耦合到所述整流器和所述电能存储设备的DC母线，逆变器，其耦合到所述DC母线以提供调节的AC电功率输出，以及感测装置，用于监控功率输出， 所述电路被构造为控制所述DC母线和所述电能存储设备之间的电能 交换，所述电路还包括操作逻辑，用于评估所述系统的电力负载的变化，以区分三个或 更多个不同的瞬态条件并产生输出信号来调节所述发电机和所述DC母线 与所述电能存储设备之间的电能交换中的至少一个。
22、 如权利要求21所述的系统，还包括车辆，用于承载所述引擎、所述变速发电机、所述电能存储设备、所 述功率控制电路和多个空调，其中，所述不同的瞬态条件中的第一个对应于由所述系统供电的两个或更多 个空调的启动，以及所述不同的瞬态条件中的第二个对应于单个空调的启动。
23、 如权利要求22所述的系统，其中， 所述功率控制电路包括用于响应于所述不同的瞬态条件中的第一个以第一速率来增加所述发 电机的旋转速度以及响应于所述不同的瞬态条件中的第二个以第二速率来 增加所述发电机的旋转速度的模±央，所述第二速率小于所述第一速率。
24、 如权利要求21所述的系统，其中，所述功率控制电路包括用于给所述电能存储设备充电的模块，以及 用于从所述电能存储设备提供功率的模块。
25、 如权利要求21所述的系统，其中，所述功率控制电路包括处理器，用于执行操作逻辑，所述操作逻辑将所述不同的瞬态条件中的第一个定义为在所述AC电功率输出的目标波形周期的多个不同的时间 段的每个时间段内的AC电功率输出的电流的函数，并将所述不同的瞬态条 件中的第二个定义为在大于所述波形周期的时间段内的所述AC电功率输 出的功率因数的函数，以识别第二类型的瞬态条件。
26、 一种方法，包括运行发电系统以提供具有目标波形周期的AC电功率输出；在多个连续时间段中相应的一个时间段内建立值序列，每个值都表示 所述输出的电流，所述时间段每个都小于所述目标波形周期，且对于每个时间段确定所述值中的第一个和所述值中的第二个之间的差值，所述值 中的第一个在值序列中与第二个相比是更新近的， 从与大于所述目标波形周期的时间段跨度的子集相对应的值的子集中选择所述值中的第二个；执行所述差值与阈值的比较；以及 根据所述比较来控制所述发电系统的运行。
27、 如权利要求26所述的方法，其包括对所述输出的电流进行采样以在每个所述时间段内提供预定数量的电 流样本；以及将每个所述值确定为在所述时间段中的不同的一个时间段内的所述预 定数量的电流样本的函数。
28、 如权利要求27所述的方法，其中， 所述函数对应于平均值，且所述阈值对应于加权的电流值。
29、 如权利要求26所述的方法，其中， 所述值中的第二个是所述子集中的最小值。
30、 如权利要求26所述的方法，其包括利用车辆来承载所述发电系统，所述发电系统包括引擎驱动的变速 发电机、将所述变速发电机耦合到DC母线的整流器、耦合到所述DC母线 的电能存储设备以及耦合到所述DC母线的逆变器。
31、 如权利要求30所述的方法，其包括从所述逆变器提供目标频率下的所述AC电功率输出，所述目标频率对 应于所述目标波形周期；通过所述整流器和所述DC母线将来自所述变速发电机的电功率的第 一部分提供给所述逆变器；以及通过所述整流器和所述DC母线提供来自所述变速发电机的电功率的 第二部分，以给所述电能存储设备充电。
32、 如权利要求31所述的方法，其包括当所述比较超过所述阈值时，检测由所述逆变器供电的两个或更多个 空调的启动；通过中断对所述电能存储设备的充电来响应于所述两个或更多个空调 的启动，通过所述DC母线将来自所述电能存储设备的DC功率提供给所述 逆变器，并增加所述变速发电机的旋转速度以增加通过所述整流器和所述 DC母线提供给所述逆变器的电功率。
33、 一种方法，包括提供发电系统以便提供目标频率下的AC电功率输出； 对于所述输出的每个波形周期，在多个时间段中不同的一个吋间段内使用多个值进行多次比较，每个值表示所述AC电功率输出的电流，所述波形周期对应于所述目标频率，以及所述时间段每个都小于所述波形周期； 评估所述比较以确定瞬态条件是否存在；以及 响应于所述瞬态条件来调节所述系统的运行。
34、 如权利要求33所述的方法，其中，所述多个值每个都对应于在所述时间段中相应的一个时间段内得到的 多个电流样本的函数。
35、 如权利要求33所述的方法，其中，执行所述比较包括 在所述时间段的每个时间段内确定两个所述值之间的差值，以及 将所述差值与阈值进行比较。
36、 如权利要求35所述的方法，其中，与两个所述值中的第二个相比，两个所述值中的第一个对应于所述时 间段中更新近的一个，且两个所述值中的第二个是所述值的子集中的最小 值，所述子集与大于所述波形周期的所述时间段跨度的子集相对应。
37、 如权利要求33所述的方法，其包括利用车辆提供所述发电系统，所述车辆包括若干个空调，所述发电系 统包括由引擎驱动的变速发电机。
38、 如权利要求37所述的方法，其中，所述系统的操作的调节包括 响应于所述瞬态条件而增加所述发电机的旋转速度。
39、 如权利要求38所述的方法，其包括 通过启动两个或更多个空调来引起所述瞬态条件。
40、 一种系统，包括变速发电机，其机械地耦合到所述引擎，所述引擎被构造为驱动所述 发电机来提供可变频率AC功率；功率电路，其电耦合到所述发电机，以对所述可变频率AC功率进行整 流，从而在DC母线上提供DC功率，以及逆变器，用于从所述DC母线提供具有目标波形周期的、经调节的AC 电功率输出；电流传感器，用于对所述经调节的AC电功率输出的电流进行检测； 处理器，其操作性地耦合到所述电流传感器和所述功率电路，所述处理器执行操作逻辑以在多个连续时间段中相应的一个时间段内建立值序列，每个值都表示所述输出的电流，所述时间段每个都小于所述目标波形周期；在每个时间段内确定所述值中的第一个和所述值中的第二个之间的差值并将所述差值与阈值进行比较；如果在所述时间段的任何一个时间段内所述差值达到所述阈值，则确定瞬态条件存在；以及响应于所述瞬态条件而产生输出信号；以及，其中， 所述引擎响应于所述输出信号来增加所述发电机的旋转速度。
41、 如权利要求40所述的系统，还包括耦合到所述DC母线的电能存储设备，所述功率电路包括用于给所述电 能存储设备充电的模块。
42、 如权利要求41所述的系统，还包括用于响应于所述瞬态条件而将功率从所述电能存储设备提供给所述 DC母线的模块，以及用于响应于所述瞬态条件而禁用所述充电模块的模块。
43、 如权利要求40所述的系统，还包括车辆，用于承载所述引擎、所述变速发电机、所述功率电路、电流感 测装置和所述处理器以及多个空调，所述瞬态条件对应于两个或更多个所述空调的启动。
44、 如权利要求40所述的系统，其中，所述操作逻辑包括用于从所述值的子集中选择所述值中的第二个的模块，所述值中的第 二个是所述子集中的最小值，并且所述子集对应于大于所述波形周期的时 间段跨度序列。
45、 一种装置，包括发电系统，用于提供具有目标波形周期的AC电功率输出；用于在多个连续时间段中相应的一个时间段内建立表示所述输出的电流的值序列的模块，所述时间段的每个都小于所述目标波形周期；处理模块，用于在所述时间段的每个相应的一个时间段内处理所述值，所述处理模块包括用于在所述时间段的相应的一个时间段内确定所述值中的第一个 和所述值中的第二个之间的差值的模块，所述值中的第一个在值序列中与所述值中的第二个相比是更新近的；用于在所述时间段的相应的一个时间段内从与大于所述目标波形 周期的时间段跨度的子集相对应的值的子集中选择所述值中的第二个的模块；用于执行所述差值与阈值的比较的模块；以及 用于根据比较来控制所述发电系统的运行的模块。
全文摘要
描述了一种发电系统，其可包括变速发电机和驱动发电机的引擎以提供AC电功率输出。对不同类型的瞬态条件监控所述输出。例如，评估所述输出的电流以识别第一类型的瞬态条件，以及评估所述输出的功率因数以识别第二类型的瞬态条件。根据条件类型进行系统调节。在一种形式中，系统用于给车辆例如电动客车、轮船等提供车载电力。在其它形式中，系统给不能使用公共电网的远程建筑物提供电功率，或系统在电网故障等的情况下提供备用功率。
文档编号H02P27/04GK101636900SQ200780049892
公开日2010年1月27日 申请日期2007年11月16日 优先权日2006年11月16日
发明者M·E·彼得森, S·G·法塔勒 申请人:康明斯发电Ip公司