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柴油发电机的控制系统是如何工作的

2020-12-30

  目前,随着企业业务的不断增长,数据中心的日常能耗也呈现同步增长趋势。在市电中断的情况下,单台柴油发电机根本无法满足数据中心的备用电源容量需求,因此往往需要多台机组并联运行。那么柴油发电机组的控制系统是如何工作的呢?让我们看看下一个季度。


  首先,下垂控制


  为了保证柴油发电机组并联运行的稳定性,常采用下垂控制,即采用P/f下垂控制和Q/V下垂控制,以获得稳定的频率和电压。该控制方法分别控制各机组输出的有功功率和无功功率,无需各机组之间的通信和协调,实现了各机组之间的平等控制,保证了柴油发电机组并联系统的供需平衡和频率稳定。


  下垂控制采用电压和电流双环控制。电流内环动态响应速度快,用于改善发电机组的电能质量。电压外环控制器动态响应速度慢,可以控制系统输出电压,产生内环参考信号。测量模块首先采集负载点的电压和电流,计算起动电机单元的瞬时有功和无功功率,然后通过低通滤波器LPF得到相应的平均功率;假设额定频率运行,发电机组输出的有功功率为P,F和U分别为电力系统的频率和额定电压幅值。输出频率和电压幅值指令通过droop环节获得,然后通过电压合成环节产生参考电压,再将参考电压作为电压电流双环节控制器的输入。

柴油发电机的控制系统是如何工作的

  第二,速度控制(主动频率控制)系统


  以同步发电机的额定功率fN为参考值,当下游负载有功功率增加到Pred时,同步发电机的输出频率下降到一个新的稳定值fref,ab段的斜率为同步发电机的静差调节系数mp, f=fref-fn, p=pn-pred。当柴油发电机组并联运行时,每台发电机动态调整自己的频率和功率,直到满足所有负载要求。如果每台发电机组容量相同,则静差调节系数相同,输出功率自然相同;如果机组容量不同,机组容量越大的机组静态差调节系数越大,机组承担的下游负荷自然就越多。


  第三,电压调节(无功电压控制)系统


  同理,截面CD的斜率称为同步发电机无功电压下垂控制系数nq,它反映了无功功率增量与发电机组端电压偏差的关系, u=uref-un, q=qn-qred。根据同步发电机励磁功率单元控制框图,通过测量环节和差值调节环节计算出参考电压,然后与发电机端电压(其中调压器为PI控制)进行比较,使发电机端电压始终快速跟踪电压指令。


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