专利名称：一种实现发电系统节能控制的方法、装置和发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种实现发电系统节能控制的方法、装置和发电系统。
背景技术：
柴油发电机组是一种小型发电设备，通常指以柴油等为燃料，以柴油发电机为原动机带动发电机发电的动力机械。柴油发电机组运行时随着负载的降低其燃油消耗率(单位发电量消耗的燃油)会增大，例如自然吸气的小型柴油发电机组10%负载的燃油消耗率可以达到额定燃油消耗率的3倍以上，因此降低柴油发电机组低负载场景的燃油消耗是很有意义的。目前现有技术中存在一种应用于常规发电机组、通过随载调速降低油耗的方案， 如图1所示，其工作原理主要为通过检测负载电流量，通过负载检测仪将其转化成模拟量的电流信号，并由自动调速控制器读入信号；然后将所述读入的信号和自动控制器设定的发电机额定电流进行比较，再根据负载大小来调整相应的输出模拟量电流信号，控制变频补偿器调整输出频率和电压、控制电子执行器改变发电机的供油量、改变发电机的转速、改变输出功率，以此来实现节油的目的。虽然此传统的技术方案能够实现节油的目的，但是其缺陷也很明显首先，由于其应用于常规发电机组，而一般常规发电机都有励磁系统，由于励磁系统的性能决定了当转速降低时为了维持发电机端电压不变，需要自动加大励磁电流，转速越低励磁电流大，转子的温升越高；所以此应用于常规发电机组进行调速节油时，有烧毁发电机转子绕组的风险；其次，由于常规发电机组的输出为交流，为了调速后使发电机组仍然保持原有频率，其方案中必须采用变频补偿器调整输出频率和电压，而变频补偿器通常存在效率较低问题，如果去掉其造成的损耗，则整个系统的节能效果就很难满足要求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种实现发电系统节能控制的方法、装置和发电系统，能够有效地减少燃油消耗。为解决上述问题，本发明实施例提供的技术方案如下一种实现发电系统节能控制的方法，包括获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系；获取所述发电机当前的输出功率；利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速，将发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态。一种实现发电系统节能控制的装置，包括获取单元、功率传感器、调速控制器和调速执行器；其中，所述获取单元用于获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系，并送至所述调速控制器；所述功率传感器用于获取所述发电机当前的输出功率，并将所获取的当前输出功率送至所述调速控制器；所述调速控制器用于利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速，将该转速信号送至所述调速执行器；所述调速执行器用于根据所述调速控制器发送的转速信号，将发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态。一种发电系统，包括永磁发电机、获取单元、功率传感器、调速控制器、调速执行器和AC/DC整流器；其中，所述获取单元用于获取永磁发电机不同输出功率下的最低油耗点与其转速的对应关系，并送至所述调速控制器；所述功率传感器用于获取所述永磁发电机当前的输出功率，并将所获取的当前输出功率送至所述调速控制器；所述调速控制器用于利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处永磁发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速， 将该转速信号送至所述调速执行器；所述调速执行器用于根据所述调速控制器发送的转速信号，将永磁发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态；所述AC/DC整流器用于将所述永磁发电机输出的交流电转变为直流电。一种发电系统，包括永磁发电机、获取单元、功率传感器、调速控制器、调速执行器和AC/DC整流器；其中，所述AC/DC整流器用于将所述永磁发电机输出的交流电转变为直流电；所述获取单元用于获取永磁发电机不同输出功率下的最低油耗点与其转速的对应关系，并送至所述调速控制器；所述功率传感器用于获取所述经所述AC/DC整流器转换后的永磁发电机当前的输出功率，并将所获取的当前输出功率送至所述调速控制器；所述调速控制器用于利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处永磁发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速， 将该转速信号送至所述调速执行器；所述调速执行器用于根据所述调速控制器发送的转速信号，将永磁发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态。可以看出，采用本发明实施例的方法、装置和发电系统，通过获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系，并根据当前的输出功率查找到当前功率下最低油耗对应的发电机转速，然后将发电机的转速调节至所述最低油耗对应的转速，从而在无需对发电机组含其他设备及其参数进行调整的前提下，即可实现大幅度的节油低耗的效果，从而使得发电机组能够工作在合理省油的转速状态下，使得节油效果最大化。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是传统随载调速降低油耗的系统组成示意图；图2是本发明实施例1实现发电系统节能控制的方法流程示意图；图3是本发明实施例2实现发电系统节能控制的装置结构示意图；图4是本发明实施例3发电系统的结构示意图；图5是本发明实施例4发电系统的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例1提供了一种实现发电系统节能控制的方法；为了避免对常规发电机进行随载调速时发电机的磁场温升不会过高，本发明实施例的方法主要利用包含永磁发电机的发电系统来实现节能低耗的目的；尤其是，为了使节能效果更加理想，本发明实施例的方法在获取发电机组的输出功率前还进行了交、直流电转换操作，从而将交流电转变为直流电，保证了系统的稳定性和可靠性，进而提高了节能效率；具体，如图2所示，该方法包括步骤110 获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系；在实际应用中，可利用传统的爬山法/扰动&观察法和两阶段法的相同原理获得发电机组不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系，具体原理本文不再赘述；同时，由于发电机在某一输出功率下，发电机存在一个最低燃油消耗率的转速范围，如果转速高于或低于这个范围，则燃油消耗率都会升高；因此，根据发电机组运行时的输出功率范围，通过统计找出在此范围内不同输出功率下不同转速的燃油消耗率，获取其中的最低燃油消耗率即可获得该发电机组不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系；下面举例说明本实施例中获得发电机组最低油耗点的具体方式，其中涉及的具体参数仅是示例而已，本领域普通技术人员很容易了解其还可以是其他参数和数值，本实施例并不作具体限定Slll 预设发电机的输出功率和发电机的转速；S112 以步长N递增的方式调整转速，同时统计在不同转速下发电机的耗油量；S113:如果所述耗油量在不同转速下先减少后增加，获取所述耗油量最少的转速点，该转速点即为发电机当前输出功率下发电机的最低油耗点；S114:如果所述耗油量一直增加，则步长N递减的方式调整转速，同时统计在调整后的转速下发电机的耗油量，并统计确定耗油量最少的转速点为发电机当前输出功率下发电机的最低油耗点。本发明还提出了另外一种获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系的方式，如下S121 确定最低油耗点的转速变化方向预设发电机组的输出功率；分别统计步长为N的两个转速点N1、N2对应的耗油量；由耗油量高的转速点(假如Ni)向耗油量低的转速点(假如N2)的转速变化即为最低油耗点的转速变化方向；S122 获取最低油耗点的转速范围沿最低油耗点的转速变化方向上，选取新转速点N3，其中N3 < N2，并统计N3转速点的耗油量，则可确定在耗油量低的两个转速点之间转速变化范围即为最低油耗点的转速范围；S123 获取最低油耗点对应的转速A、利用下述公式获取另一转速点N4，其中，N4 = N2_(N2_N3) X0. 618 ；其中，本实施例公式中的0. 618是经多次统计确定的预设值，当然在实际操作中还可以采用其他数值，本文在此不再赘述；B、统计N4转速点的耗油量；C、获取该三个转速点(N2、N3和N4)中两个耗油量低的转速点，重复步骤A和B， 直到获取不同转速点下的最低油耗点，则该最低油耗点对应的转速即为当前输出功率下发电机的最低油耗点的转速。S124 重复步骤S121-123获取不同输出功率点的最低油耗转速。步骤120 获取所述发电机当前的输出功率；在实际运行过程中，可采用功率传感器等装置实时或周期性的检测所述发电机组当前的输出功率，当然还可以采用其他方式或设备来获取所述发电机当前的输出功率，本文在此不作具体限定；其中，值得注意的是，本实施例中的发电机当前输出功率还可以是在输出交流电转变为直流电后获取的，并且由于增加了交直流电转换步骤，使得节能低耗性能更加稳定和可靠。步骤130 利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速，将发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态。其中，所述匹配的状态在本实施例中是指与当前功率下的最低油耗点对应的所述标准发电机转速，该与最低油耗点对应的标准发电机转速可以是某一确定转速值，也可是某一转速范围，只要其对应的油耗为最少即可，具体本文在此不再赘述；具体的，当获取到所述发电机当前的输出功率后，首先利用上述Slll至114步骤查询当前功率下发电机的最低油耗点，然后利用所述已获取到的不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系，即可查询出当前功率下最低油耗对应的发电机转速，然后操作发电机将其转速调节至所述当前功率下最低油耗对应的发电机转速；需要注意的是，此操作发电机的方式可以直接向发电机发送控制信号，也可以通过接收指示信号的执行器来控制发电机调整转速，具体本文并不做具体限定。
可以看出，利用上述各实施例的方法，通过获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系，并根据当前的输出功率查找到当前功率下最低油耗对应的发电机转速，然后将发电机的转速调节至所述最低油耗对应的转速，从而在无需对发电机组含其他设备及其参数进行调整的前提下，即可实现大幅度的节油低耗的效果，从而使得发电机组能够工作在合理省油的转速状态下，使得节油效果最大化。基于上述思想，本发明实施例2又提出了一种实现发电系统节能控制的装置，如图3所示，该装置300包括获取单元310、功率传感器320、调速控制器330和调速执行器 340 ；其中，所述获取单元310用于获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系，并送至所述调速控制器330 ；所述功率传感器320用于获取所述发电机当前的输出功率，并送至所述调速控制器 330 ；所述调速控制器330用于利用所述获取单元310获取到的对应关系查询所述功率传感器320获取的当前输出功率下最低油耗点对应的发电机转速，将该转速信号送至所述调速执行器；340 ；所述调速执行器340用于根据所述调速控制器330发送的转速信号，将发电机的转速调整到所述当前输出功率对应的最低油耗点对应的发电机转速。其中，所述获取单元310还可包括(图中未示出)第一设置模块，用于设置发电机的输出功率和发电机的转速；第一统计模块，用于调整转速，统计在不同转速下发电机的耗油量；第一记录模块，用于当所述耗油量在不同转速下先减少后增加时，记录所述耗油量最少的转速点；或者，当所述耗油量一直增加时，指示所述第一统计模块调整转速变化步长，并记录调整步长后耗油量最少的转速点。此外，所述获取单元310还可包括(图中未示出)第二设置模块，用于设置发电机组的输出功率；第二统计模块，用于分别统计不同转速点N1、N2对应的耗油量；第一选取模块，用于当转速点N2的耗油量小于转速点m的耗油量时，选取新转速点N3 < N2，并统计新转速点N3的耗油量；第二选取模块，用于获取另一新转速点N4 = N2-(N2-N3) X0. 618， 统计转速点N4的耗油量；第二记录模块，用于获取转速点N2、N3和N4中两个耗油量低的转速点后通知第二选取模块，并记录多个转速点中最低油耗对应的转速。此外，本发明实施例3还提出了一种发电系统，如图4所示，该系统400包括永磁发电机410、获取单元420、功率传感器430、调速控制器440、调速执行器450和AC/DC整流器460 ；其中，所述获取单元420用于获取永磁发电机410不同输出功率下的最低油耗点与其转速的对应关系，并送至所述调速控制器440 ；所述功率传感器430用于获取所述永磁发电机410当前的输出功率，并将所获取的当前输出功率送至所述调速控制器440 ；所述调速控制器440用于利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处永磁发电机410转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速，将该转速信号送至所述调速执行器450 ；所述调速执行器450用于根据所述调速控制器440发送的转速信号，将永磁发电机410的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态；所述AC/DC整流器460用于将所述永磁发电机输出的交流电转换为直流电。此外，本发明实施例4也提出了一种发电系统，如图5所示，该发电系统与上述实施例中的发电系统所包含的设备相同，并且其包含的多数设备的功能及其连接关系类似， 不同之处在于所述功率传感器430获取的当前功率是在所述AC/DC整流器460将所述永磁发电机410输出的交流电转变为直流电后获取的，从而使得该发电系统的节能效果更加稳定和可靠。需要注意的是，本领域技术人员很容易了解，上述实施例中所描述的实现发电系统节能控制的装置也可以作为其他系统的一部分存在，并在系统中控制发电机的节能方面与上述实施例中的描述一致，因而包含上述实施例中实现发电系统节能控制的装置的其他系统也应包含在本申请的保护范围之内，在此不再赘述。专业人员还可以进一步应能意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。 这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。 专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明实施例的范围。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明实施例。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。以上所述仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
权利要求
1.一种实现发电系统节能控制的方法，其特征在于，包括获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系；获取所述发电机当前的输出功率；利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速，将发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式获得发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系预设发电机的输出功率和发电机的转速；以步长N递增的方式调整转速，统计在不同转速下发电机的耗油量； 如果所述耗油量在不同转速下先减少后增加，则获取所述耗油量最少的转速点；如果所述耗油量在预设周期内一直增加，则以步长N递减的方式调整转速，并统计在不同转速下发电机的耗油量，如果所述耗油量在不同转速下先减少后增加，则获取所述耗油量最少的转速点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式获得发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系预设发电机组的输出功率；分别统计不同转速点N1、N2对应的耗油量；如果转速点N2的耗油量小于转速点m的耗油量，则选取新转速点N3 < N2，并统计新转速点N3的耗油量；获取另一新转速点N4，其中N4 = N2-(N2-N3) X0. 618，统计转速点N4的耗油量； 获取转速点N2、N3和N4中两个耗油量低的转速点，返回重新获取新转速点，利用上述公式统计耗油量，直到获取当前输出功率下的最低油耗，记录该最低油耗对应的发电机转速。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括 将发电机输出的交流电转换为直流电；获取所述将发电机输出的交流电转换为直流电后的输出功率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法还包括将查询到的当前功率下最低油耗对应的转速信号送至执行器，由所述执行器控制调整发电机的转速至与所述当前功率下最低油耗对应的标准转速相匹配的状态。
6.一种实现发电系统节能控制的装置，其特征在于，包括获取单元、功率传感器、调速控制器和调速执行器；其中，所述获取单元用于获取发电机不同输出功率下发电机的最低油耗点与其转速的对应关系，并送至所述调速控制器；所述功率传感器用于获取所述发电机当前的输出功率，并将所获取的当前输出功率送至所述调速控制器；所述调速控制器用于利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速，将该转速信号送至所述调速执行器；所述调速执行器用于根据所述调速控制器发送的转速信号，将发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括 第一设置模块，用于设置发电机的输出功率和发电机的转速； 第一统计模块，用于调整转速，统计在不同转速下发电机的耗油量；第一记录模块，用于当所述耗油量在不同转速下先减少后增加时，记录所述耗油量最少的转速点；或者，当所述耗油量一直增加时，指示所述第一统计模块调整转速变化步长， 并记录调整步长后耗油量最少的转速点。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括 第二设置模块，用于设置发电机组的输出功率；第二统计模块，用于分别统计不同转速点N1、N2对应的耗油量； 第一选取模块，用于当转速点N2的耗油量小于转速点m的耗油量时，选取新转速点N3 < N2，并统计新转速点N3的耗油量；第二选取模块，用于获取另一新转速点N4 = N2-(N2-N3) X0. 618，统计转速点N4的耗油量；第二记录模块，用于获取转速点N2、N3和N4中两个耗油量低的转速点后通知第二选取模块，并记录多个转速点中最低油耗对应的转速。
9.一种发电系统，其特征在于，包括永磁发电机、获取单元、功率传感器、调速控制器、调速执行器和AC/DC整流器；其中，所述获取单元用于获取永磁发电机不同输出功率下的最低油耗点与其转速的对应关系，并送至所述调速控制器；所述功率传感器用于获取所述永磁发电机当前的输出功率，并将所获取的当前输出功率送至所述调速控制器；所述调速控制器用于利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处永磁发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速，将该转速信号送至所述调速执行器；所述调速执行器用于根据所述调速控制器发送的转速信号，将永磁发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态；所述AC/DC整流器用于将所述永磁发电机输出的交流电转变为直流电。
10.一种发电系统，其特征在于，包括永磁发电机、获取单元、功率传感器、调速控制器、调速执行器和AC/DC整流器；其中，所述AC/DC整流器用于将所述永磁发电机输出的交流电转变为直流电； 所述获取单元用于获取永磁发电机不同输出功率下的最低油耗点与其转速的对应关系，并送至所述调速控制器；所述功率传感器用于获取所述经所述AC/DC整流器转换后的永磁发电机当前的输出功率，并将所获取的当前输出功率送至所述调速控制器；所述调速控制器用于利用所述最低油耗点与在所述最低油耗点处永磁发电机转速的对应关系查询在所获取的当前输出功率下的最低油耗点及所对应的标准发电机转速；所述调速执行器用于根据所述调速控制器发送的转速信号，将永磁发电机的转速调整到与所述标准发电机转速相匹配的状态。
全文摘要
一种实现发电机组转速控制的方法、装置和系统；其中，所述方法包括获得发电机组的最低油耗曲线；检测发电机组当前的输出功率，并利用所述最低油耗曲线查找所述输出功率对应的发电机转速；利用所述查找到的输出功率对应的转速调节发电机的转速。采用本发明实施例的方法、装置和系统，能够有效减少发电机组因产品型号、性能老化等不确定因素对系统节能效果的影响，使得发电机组能够工作在合理省油的转速状态下，使得节油效果最大化。
文档编号H02P9/04GK102232268SQ201180000853
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者肖安洲 申请人:华为技术有限公司