[发明专利]用于调节发电机组的方法

说明书

技术领域

本发明涉及对发电机组的交流发电机的调节。

背景技术

一种发电机组由一个发动机以及一个交流发电机的组件组成。为了提供一个额定电压以及频率，发动机和交流发电机都装备有调节装置。发动机装备有被整合到该发动机的燃料喷射系统中的一个电子速度调节器。除其他之外，发动机速度的调节依赖于发动机轴的旋转速度的测量值，例如通过一个传感器对每时间单位内一个有齿的环齿轮在该传感器前面经过的齿数进行计数。

借助由这个传感器发送的信号，速度调节器喷射计算机确定了燃料喷射水平从而将速度保持在一个预定值上，但是并不具有施加在该发动机上的负载水平的直接知识，因为还不存在经济的手段用于将这个负载水平传告知计算机。

施加到该发动机上的负载的每个变化，无论它是增加还是减少，均会导致在发动机转数上(速度调节器试图通过一个适当的喷射水平来对其进行校正)的瞬时减少或者增加。

在已知的发电机组中，仅仅是通过速度和喷射水平的知识，该调速器就确定了施加到发动机上的负载水平。

所要求的发动机扭矩C是直接与交流发电机的输出处的电流I成比例的。实际上，发动机的功率P的定律为：

P＝C.w，

其中，w是发动机的旋转速度。

交流发电机的功率定律P为：

P＝U.I.cos(φ)，

其中，U是交流发电机的输出电压，并且φ是电流I与电压U之间的相移。

发动机和交流发电机是机械式连接的，对于在偶联效率之内，它就有可能写为：

C.w＝U.I.cos(φ)。

在施加一个大的有效负载的过程中，cos(φ)变得接近于1，并且交流发电机的电压下降。交流发电机装备有一个电压调节器，该电压调节器通过在磁极轮中增加电流而迅速校正这个电压下降。

负载中的这种变化还导致速度的下降，因为对发动机所要求的扭矩C增大了。发动机没有能力立即响应这个要求，其速度w下降，这是因为扭矩C的一部分是从旋转动能的储备中抽取的。

在一种已知的方式中，为了避免超过可以对发动机要求的最大扭矩，该电压调节器随着频率的变化而使得电压下降以便将扭矩要求在发动机的水平处保持恒定。当速度ω降低时，电压调节器使得输出电压U以一种成比例的方式下降，使得扭矩C保持恒定。

这种策略对于所谓的上一代的发动机(如大气压式或者高惯性发动机)、并且对于负载的低到中等程度的增加是有效的。

现在，涡轮增压器发动机正被越来越多地使用在发电机组中。这种类型的发动机的一个缺点是如果涡轮增压不能正确地被启动那么它的性能会降级。

现在，负载的突然增加会倾向于就发动机的正确运行而言使得发动机过度减速。在怠速运行的过程中，进气口的压力是接近于大气压力的，而一旦负载的增加被施加到发电机组上，发动机的速度就下降到这样一个点上，即：不论速度调节器在喷射系统上反作用，排气流都不足以将涡轮增压器的这个涡轮或这些涡轮启动到它们的运行状况中。于是它们没有能力使进气压力增加，而这种增加是为了使该发动机有能力加速并且恢复到其额定速度所要求的。因此，存在一个不返回的点，这里的要求是避免达到这一点。

一种已知的解决方案，称为负载接收模块(LOAD ACCEPTANCE MODULE)，在于使电压不再与速度成比例地下降而是突然地下降，实际上一旦速度下降开始，就处于这个被称为“拐点”的水平处。电压U被突然降低，所要求的发动机扭矩C也就减少，从而协助速度的加快以及其返回到运行点。

根据现有技术的发电机组的额定运行点100表示在图2的曲线上，例如，如图所示，与交流发电机的输出处的、等于400V的电压U以及等于50Hz的频率F相对应。

当负载发生增加时，发动机速度w下降，频率F在称为“拐点”的一个点101处达到了48Hz的一个阈值。在这个已知的解决方案中，该交流发电机的电压调节器使电压U以一种与速度w成比例的方式来下降，以便使所要求的发动机扭矩C保持恒定，从而达到一个新的运行点102。

为了减轻这种先前陈述的过程的缺陷，根据现有技术的调节过程的一个变体在图3中进行了展示。

例如在点103处不断地测量到发动机速度的导数。当负载发生增加并且速度下降到阀值101之下时，交流发电机的电压调节器就使电压U不再以一种与速度w成比例的方式来下降，而是以一种突然的且固定的方式，一旦速度开始下降，就在点101之下。在所展示的实例中，电压U因此在运行点104处下降了13％。