并联发电机上的转矩共享的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开总的来说涉及并联发电机，或者更具体地说，涉及并联发电机之间的转矩 传递。
【背景技术】
[0002] 两个或更多个发电机可以并联地连接（称为并联（或者并行）发电机）以将电力 供给到家庭、商业、车辆、船舶或者别的实体。在一些示例中，并联发电机可以作为辅助电源 来工作，并且可以在别的电源发生故障时开启。在其它示例中，并联发电机的系统是例如偏 远的地方，船舶或者其它车辆中的主电源。
[0003] 并联发电机提供了与利用单个发电机供电的系统相比的许多优点。并联发电机的 系统可以包括多个较小的发电机，代替比多个较小的发电机需要更大的用于安装的占用空 间的更昂贵的且更大的发电机。因此，多个较小的发电机可以在布置上比一个更大的发电 机更加灵活。另外，并联发电机的系统可以提供冗余，这可以向系统提供连续性和可靠性。 通过多个并联发电机，如果并联发电机中的一个发生故障，该负载可以被立即重新分配到 其它发电机。该冗余还允许在不中断来自其余的并联发电机的供给的情况下在发电机中的 一个处进行保养与修理。作为另一个优点，并联发电机的系统可以随着系统的需求增加而 逐渐地扩展。
[0004] 在一些配置中，并联发电机可能遇到在一个或更多个发电机处的过载情形。使可 能由这种过载情形引起的电源故障的出现最小化仍然是难题。
【附图说明】
[0005] 在此参考以下附图描述示例性的实施方式。
[0006] 图1示出了用于转矩共享的并联发电机的示例性系统；
[0007] 图2示出了用于并联发电机的系统的示例性发电机控制器和总线；
[0008]图3示出了具有集中式控制器的并联发电机的示例性系统；
[0009] 图4A示出了用于转矩共享的并联发电机的示例性实施方式；
[0010] 图4B不出了用于图4A的并联发电机的负载表格；
[0011] 图5示出了图1-4的系统的示例性控制器；
[0012] 图6示出了用于并联发电机中的转矩共享的示例性流程图。
【具体实施方式】
[0013] 以下示例描述包括一个或更多个引擎发电机组的并联发电机的系统中的转矩共 享技术。引擎发电机组（可以称为发电机或者发电机组）可以包括引擎和交流发电机或者 用于生成电能的另外的装置。发电机中的一个或更多个可以是可牵引的发电机、移动式发 电机、船用发电机、工业发电机、住宅发电机或者其它备用发电机，或者任何类型的发电机。
[0014] 发电机中的一个或更多个可以通过布线电耦合到总线。控制器可以自动地并且单 独地生成切换命令，以将发电机耦合到总线和将发电机与总线去耦合。控制器可以在发电 机中的一个或更多个的内部或与发电机中的一个或更多个连接、包括在独立的装置内、在 例如自动转换开关的另外的装置中或者与例如自动转换开关的另外的装置连接，或者在各 种其它装置、位置或者连接中。
[0015] 并联发电机可以通过总线电耦接到可变电负载和/或恒定电负载。并联发电机可 以通过动力输出（power take off，PTO)机械地親接到可变的机械负载和/或恒定的机械 负载。电负载、机械负载或者两者可以包括多个单独的负载，其中的任何一个负载可以是恒 定的或者可变的，并且其中的任何一个负载可以被增加或者移除。同样地，可变负载可以根 据负载所需要的能量的变化、根据增加的或者从系统移除的负载的数量或者类型或者两者 来改变电力需求。
[0016] 在一个示例中，机械负载可以通过齿轮或者另一驱动系直接连接到一组并联发电 机中的一个并联发电机的引擎的轴，并且电负载可以通过总线连接到所有发电机。通过电 力共享，电负载可以在该组并联发电机之间被平衡。然而，机械负载可能破坏该平衡。在机 械负载设置在发电机中的一个上时，电力共享可以继续平衡两个发电机之间的电负载。在 发电机中的一个上的附加的机械负载可能导致不平衡或者使发电机过载，这可能引起故障 或者电源故障。以下示例介绍转矩共享系统和方法（通常称为系统），其中，依赖于任何现 有的机械负载和任何现有的电负载，有效转矩在并联发电机之间被平衡。
[0017] 图1示出了用于转矩共享的并联发电机的示例性系统。该系统可以包括一组发电 机101a-b、机械负载103a以及连接到发电机总线105的电负载103b。每一发电机101a-b 可以包括引擎和交流发电机或者用于生成电能的另外的装置。发电机l〇la-b中的每一个 可以耦接到开关l〇6a_b，开关106a_b可以控制发电机101a-b与总线105的连接。在开关 106a_b被闭合时，每一相应的发电机101a-b可以例如从发电机101a-b的交流发电机通过 总线105将电能供给到电负载103b。发电机101b可以通过开关104选择性地连接到机械 负载103a。在开关104被闭合时，发电机101b可以例如从发电机101b的引擎的PT0将机 械能供给到机械负载l〇3a。可以包括附加的、不同或者更少的部件。
[0018] 传感器可以用来检测或者识别由发电机101b的引擎所产生的转矩。该转矩可以 是由使交流发电机的转子旋转的原动机（prime mover)中的燃料消耗所产生的机械转矩。 类似的转矩可以是施加到引擎的曲柄轴的力。传感器107可以采集或者生成表示转矩的数 据（"转矩数据"）。传感器107例如可以测量曲柄轴、齿轮箱、传动装置、电枢、转子或者另 一部件的运动。传感器107可以是或者包括转矩传感器、偏转传感器、测力计、位置传感器、 转数传感器、燃料喷嘴传感器或者空气燃料比（AFR)传感器。转矩传感器107可以包括转 换器、滑动环、旋转线圈或者测量发电机l〇lb的转矩的另一部件。
[0019] 燃料喷嘴传感器可以测量提供给发电机101b的引擎的燃料量。燃料量可以基于 燃料喷嘴的脉冲宽度值来确定。AFR传感器可以测量发电机101b的引擎中的空气与燃料的 比值。通过引擎的气流可以基于空气与燃料的比值和燃料量来计算。引擎的转矩输出可以 根据通过引擎的气流来计算。可以省去AFR传感器。
[0020] 偏转传感器可以测量曲柄轴或者另外装置的偏转。该偏转可以是曲柄轴的角偏转 或者机械扭曲。偏转传感器可以包括两个位置传感器。位置传感器可以与曲柄轴的不同侧 关联。基于已知的抗扭刚度、来自位置传感器的数据的相对差，可以计算曲柄轴上的转矩。 作为示例，传感器107可以是可以测量在曲柄轴或者发电机101b的其它部件的转动变化的 位置传感器（例如位置传感器或者加速度计）。该转矩可以基于转动变化来计算。作为另 一示例，转数传感器可以检测旋转的数量和/或曲柄轴或者发电机l〇lb的其它部件的旋转 加速度。该转矩可以基于旋转的数量或者旋转加速度来计算。转数传感器可以是检测磁场 变化的磁传感器、检测部件上的标记的光学传感器、检测曲柄轴上的突起无或者突出部的 接触传感器，或者另外的部件。可以包括类似的传感器用于发电机l〇la。
[0021] 控制器100可以接收或者通过其它方式识别或者采集用于一个、一些或者所有发 电机101a-b的转矩数据。例如，传感器107可以将用于发电机101b的所采集的或者所生 成的转矩数据发送到控制器100,或者控制器100可以以其它方式从传感器107识别或者接 收用于发电机l〇lb的所采集的或者所生成的转矩数据。控制器100还可以接收例如可以 由另一传感器采集或者生成的或者从查阅表存取的用于发电机l〇la的转矩数据。
[0022] 控制器100可以使用所接收的转矩数据识别或者确定由发电机101a-b中的每一 个发电机所产生的转矩。在一些系统中，转矩数据本身可以是或者表示转矩，并且控制器 100因此可以将转矩数据识别或者关联为转矩。在其它系统中，转矩数据可以是或者表示不 同参数值（例如轴速度），并且控制器1〇〇可以在一个或更多个计算中使用转矩数据以获取 转矩。作为示例，控制器100可以包括将转矩值与发电机l〇la的工作参数关联的查阅表。 查阅表可以向控制器100提供作为负载、频率和/或转速的函数的转矩。控制器100可以 基于所接收的转矩数据（例如负载、频率和/或转速）查阅该转矩。在另一示例中，控制器 100可以基于对连接到发电机101a的负载的测量来计算发电机101a的转矩。其它示例是 可以的。
[0023] 控制器100可以计算和/或生成作为转矩数据和/或所确定的转矩的函数的用于 发电机101a-b的驱动指令。控制器100可以计算在两个发电机101a-b和两个负载103a_b 上的所需求或者需要的总转矩。例如，控制器100可以将发电机l〇la上的转矩和发电机 101b上的转矩求和。控制器100可以确定在发电机101a-b之间的总转矩的理想分配。
[0024] 在发电机101a-b是相同尺寸或者具有相同的额定功率时，控制器100可以通过平 均地划分总转矩来计算用于发电机l〇la-b中的每一个的相同转矩目标。替换地，发电机 101a-b可以是不同尺寸或者具有不同的额定功率。在这些情况下，控制器100可以计算发 电机101a-b的额定转矩或者额定功率的共享百分比。共享百分比是与发电机101a-b各自 的额定输出成正比地在发电机l〇la-b之间分配的转矩的加权平均或者分摊。例如，在发电 机101a具有比发电机101b的额定值大两倍的额定值的情况下，不考虑所需求的特定转矩， 发电机101a将被控制为产生两倍的发电机101b的转矩。另外或者替换地，该分配可以基 于与系统部件、引擎尺寸、交流发电机额定值、总线布线电容、冷却系统、排气系统、燃料供 给限制或者其它因素有关的其它信息。
[0025] 控制器100可以包括说明发电机101a-b的额定功率或者额定转矩的配置文件。在 安装发电机l〇la-b时可以生成配置文件。替换地，该配置文件可以通过检测经由包括机械 开关的控制面板或者电子界面所设置的配置设定来自动地生成。控制器100可以检测发电 机101a-