专利名称：一种功率限制器及功率控制方法
技术领域：
本实用新型涉及一种功率限制器及功率控制方法，属于电力推进控制技术领城，
用于实时监测并限制推进负载的大小，使之与电站可用负荷相匹配，避免电站机组过载跳闸造成电网失电，特别适用于船舶电力推进控制系统。
背景技术：
在电力推进控制系统、特别是船舶电力推进控制系统中，实时采集船舶电站所有机组的功率以及主开关状态，经功率变送器后送入推进变频器，在变频器端根据机组负荷率以及主开关的状态对推进器功率进行实时限幅控制，避免机组过载跳闸造成电网失电，这一问题是长期以来希望解决的问题。ABB、SIEMENS等大公司都已针对这个问题展开研究，试图开发出自己的控制系统，但是，至目前为止，还未出现较好的技术方案和成功地应用。
发明内容
本发明的目的在于，为解决现有技术希望解决的问题，提供一种功率限制器及功率控制方法，此限制器包括保护、测量、控制、监测等多种功能于一体，实时采集船舶电站所有机组的功率相关数据，然后对推进器功率进行实时限幅控制，使之与电站可用负荷相匹配，以避免电站机组过载跳闸造成电网失电。 本发明的功率限制器技术方案是它包括一个功率变送器及功率限制控制系统；所述功率变送器，为将发电机组电压、电流信号转化为有功功率信号的转换模块；所述功率限制控制系统包括CPU计算分析处理系统和用于在线编程及设置参数的在线编程通讯接□。 在上述本发明技术方案基础上具有附加技术内容的、进一步的技术方案分别为
所述的功率限制器，其功率变送器包括用于检测每台发电机组的有功功率的电流互感器和电压互感器；功率变送器的输出信号及功率限制控制系统中处理的信号为4 20mA电流信号，或者等于或小于+10V电压信号。 所述的功率限制器，其CPU计算分析处理系统为嵌入式结构，用于自由实现与推进变频器控制系统的连接。 所述的功率限制器，其在线编程通讯接口为RS232接口 。 所述的功率限制器，其功率限制控制系统2动作响应时间范围为20 300ms。
所述的功率限制器，其用于保证机组不发生过载跳闸事件的CPU计算分析处理系统其控制机组负荷功率等于或小于额定功率的95%。 所述的功率限制器，其功率变送器的输出信号及功率限制控制系统中处理的电流信号为15mA。 所述的功率限制器，其功率限制控制系统动作响应时间为100ms。 所述的功率限制器，其CPU计算分析处理系统，其控制机组负荷功率为额定功率
的90%。
本发明的功率控制方法的技术方案，它包括下述步骤
1)、发电机功率数值比较和选取 是发电机最大有功功率与设定功率数值比较和选取，由功率限制控制系统2进行数值比较，CPU计算分析处理系统2. 1自动选取机组实际所耗最大有功功率值作为最终反馈值引入到工艺调节器中； 2)、变频器If、 Iq限幅值信号的调节计算 由CPU计算分析处理系统2. 1计算分析后得到If 、 Iq的限幅值信号，并传递给变频器的If、Iq调节器； 3) If 、 Iq限幅值信号的传递及处理 在If、 Iq调节器中，经过电机模型得到的If、 Iq电流实际值经调节运算后，再由If、 Iq限幅值信号作限幅处理，计算值送至坐标变换器；
4)、使变频器输出功率限制到设定值 由坐标变换器、Ud校正、触发装置处理后，使变频器输出功率被限制到设定值，从而限制推进系统功率不再增加。 本发明的功率限制器的技术效果在于可集成在推进变频器中，实时监测并限制推进负载的大小，使之与电站可用负荷相匹配，避免电站机组过载跳闸造成电网失电。本发明具有高度智能化，可自由加入推进变频器控制系统中，便于操作实现，故障率低等优点。
图1为本发明功率限制器的构件方框图； 图2为用图1所述功率限制器进行的一种功率控制方法的原理图。
具体实施例方式
结合附图和实施例对本发明功率限制器作进一步说明如下 如图1所示，一种功率限制器，它有一个功率变送器1及功率限制控制系统2 ;所述功率变送器1，为将发电机组电压、电流信号转化为有功功率信号的转换模块；所述功率限制控制系统2包括CPU计算分析处理系统2. 1和用于在线编程及设置参数的在线编程通讯接口 2. 2。所述的功率变送器1有用于检测每台发电机组的有功功率的电流互感器和电压互感器；功率变送器1的输出信号及功率限制控制系统2中处理的信号为4 20mA电流信号，或者等于或小于+10V电压信号，本实施例处理的信号选为15mA，也可以选为4mA或20mA，还可以选为等于+10V或小于+10V。还有实施例功率变送器1的输出信号及功率限制控制系统2中处理的信号选为8 15mA或者+1V +5V电压信号。所述的CPU计算分析处理系统2. 1为嵌入式结构，用于自由实现与推进变频器控制系统的连接。所述的在线编程通讯接口 2. 2为RS232接口 。所述的功率限制控制系统2动作响应时间范围为20 300ms，本实施例选为100ms。所述用于保证机组不发生过载跳闸事件的CPU计算分析处理系统2. 1其控制机组负荷功率等于或小于额定功率的95%，本实施例选为额定功率的90%。
结合附图2和实施例对本发明功率控制方法作进一步说明如下
如附图2所示，本发明功率控制方法的步骤为 1)、发电机功率数值比较和选取是发电机最大有功功率与设定功率数值比较和
4选取，由功率限制控制系统2进行数值比较，CPU计算分析处理系统2. 1自动选取机组实际所耗最大有功功率值作为最终反馈值引入到工艺调节器中； 2)变频器If、Iq限幅值信号的调节计算由CPU计算分析处理系统2. 1计算分析后得到If 、 Iq的限幅值信号，并传递给变频器的If 、 Iq调节器； 3)If、Iq限幅值信号的传递及处理在If 、 Iq调节器中，经过电机模型得到的If、Iq电流实际值经调节运算后，再由If、Iq限幅值信号作限幅处理，计算值送至坐标变换器；
4)、使变频器输出功率限制到设定值由坐标变换器、Ud校正、触发装置处理后，使变频器输出功率被限制到设定值，从而限制推进系统功率不再增加。
对本发明技术方案、原理、效果在作说明如下； 本发明功率限制器采用功率变送器配置适当的电流互感器和电压互感器，将每台发电机组的有功功率进行变换后，转为标准的4 20mA(或等于小于+10V)信号进行处理，作为CPU计算分析处理系统的输入，并引入到变频器的控制器中，经过数值比较，CPU计算分析处理系统自动选取机组实际所耗最大有功功率值作为最终反馈值引入到工艺调节器中；经计算分析后得到If、Iq的限幅值信号，并作用于变频器的If、Iq调节器，使变频器输出功率被限制到设定值，从而限制推进系统功率不再增加。例如当机组负荷达到90%时(图2中设定90% ) ， CPU计算分析处理系统限制推进系统功率不再增加，保证机组不发生过载跳闸事件。并对机组的主开关状态变化进行智能识别，根据主开关状态变化时机组的功率值来辨别其为正常解列过程分闸还是故障跳闸。若是故障跳闸，则能立即降低变频器的输出功率，以确保其他机组不会因为某台(或数台)机组故障跳闸而发生过载。
权利要求
一种功率限制器，其特征在于，它包括一个功率变送器(1)及功率限制控制系统(2)；所述功率变送器(1)，为将发电机组电压、电流信号转化为有功功率信号的转换模块；所述功率限制控制系统(2)包括CPU计算分析处理系统(2.1)和用于在线编程及设置参数的在线编程通讯接口(2.2)。
2. 如权利要求l所述的功率限制器，其特征在于，所述功率变送器(1)包括用于检测每台发电机组的有功功率的电流互感器和电压互感器；功率变送器(1)的输出信号及功率限制控制系统(2)中处理的信号为4 20mA电流信号，或者等于或小于+10V电压信号。
3. 如权利要求1所述的功率限制器，其特征在于，所述CPU计算分析处理系统(2. 1)为嵌入式结构，用于自由实现与推进变频器控制系统的连接。
4. 如权利要求l所述的功率限制器，其特征在于，所述在线编程通讯接口 (2.2)为RS232接口。
5. 如权利要求l所述的功率限制器，其特征在于，所述功率限制控制系统(2)动作响应时间范围为20 300ms。
6. 如权利要求3所述的功率限制器，其特征在于，所述用于保证机组不发生过载跳闸事件的CPU计算分析处理系统(2. 1)，其控制机组负荷功率等于或小于额定功率的95%。
7. 如权利要求2所述的功率限制器，其特征在于，所述功率变送器(1)的输出信号及功率限制控制系统(2)中处理的信号为15mA电流信号。
8. 如权利要求5所述的功率限制器，其特征在于，所述功率限制控制系统(2)动作响应时间为100ms。
9. 如权利要求6所述的功率限制器，其特征在于，所述CPU计算分析处理系统(2. 1)，其控制机组负荷功率为额定功率的90%。
10. —种功率控制方法，其特征在于，它包括下述步骤1) 、发电机功率数值比较和选取是发电机最大有功功率与设定功率数值比较和选取，由功率限制控制系统(2)进行数值比较，CPU计算分析处理系统(2. 1)自动选取机组实际所耗最大有功功率值作为最终反馈值引入到工艺调节器中；2) 、变频器If 、 Iq限幅值信号的调节计算由CPU计算分析处理系统(2. 1)计算分析后得到If、 Iq的限幅值信号，并传递给变频器的If、Iq调节器；3) If 、 Iq限幅值信号的传递及处理在If、Iq调节器中，经过电机模型得到的If、Iq电流实际值经调节运算后，再由If、Iq限幅值信号作限幅处理，计算值送至坐标变换器；4) 、使变频器输出功率限制到设定值由坐标变换器、Ud校正、触发装置处理后，使变频器输出功率被限制到设定值，从而限制推进系统功率不再增加。
全文摘要
本发明涉及一种功率限制器及功率控制方法，属于电力推进技术领域，它包括一个功率变送器及功率限制控制系统；所述功率变送器，为将发电机组电压、电流信号转化为有功功率信号的转换模块；所述功率限制控制系统包括CPU计算分析处理系统和用于在线编程及设置参数的在线编程通讯接口。功率控制方法，包括下述步骤发电机功率数值的比较和选取，变频器If、Iq限幅值信号的调节计算，If、Iq限幅值信号的传递及处理，使变频器输出功率限制到设定值。本发明具有高度智能化，可自由嵌入到推进变频器控制系统中，具有便于操作实现，故障率低等优点。
文档编号H02P27/04GK101753096SQ200910272720
公开日2010年6月23日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者刘凯, 柯常国, 洪敏 , 还芳 申请人:中国船舶重工集团公司第七一二研究所