[发明专利]免受电压值、频率及相位差异限制的发电机并机系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及对设备提供电力能源的系统，尤其涉及在野外或者临时场地采用两台及两台以上发电机以并机的方式对设备提供电力能源的系统。

背景技术

在野外或者临时场所，比如：油田、钻井平台，当公共电力系统无法涉及时，通常需要用到两台及两台以上的发电机以并机的方式来给油田设备提供足够大的作业能源。这些并机运行的发动机，必须要求：A、发动机有相同的电压，比如要求输出端电压差不能超过10％；B、发动机有相同的频率，不能有差别；C、发动机有相同的相序，不能有差别；以及D、发动机有相同的相角，比如不能超过10％。所以，为了实现发电机的并机，现在通常采用的方法包括：借助于相应的检测和调节设备，对需要并机的各发电机的输出电压、频率、相位进行调整，使得各发电机的该三项参数均相等，然后才能合上输出输出开关或者并网开关，使发电机进入供电工作，由于受限于人工操作存在的反应速度，并机过程费时费力；为此，人们通过设置专门的并机机构来实现发电机的并机，一种是中央控制式，比如：中国专利ZL200910011796.X所公开的一种计算机控制发电机组并机方法，其包括的步骤有：在准备并机的柴油发电机组中选定一台作为目标机，其余作为调整机；确定输出电压幅值标准误差、频率标准误差、相位标准误差；然后，使目标机进入稳定工作状态，检测其输出电压幅值、频率及相位；然后，检测调整机的输出电压幅值并参照目标机进行调整、检测调整机的输出电压频率并参照目标机进行调整以及检测调整机的输出电压相位并参照目标机进行调整；当调整机的输出电压幅值、频率及相位在设定的误差限定之内，执行并机；另一种是分布控制式，比如：中国专利ZL200620106796.X所公开的一种无并联机柜实现并机功能的柴油发电机组，其包括柴油发电机组及与之相连的开关箱、并机控制集成系统，开关箱的另一头接用户负载，并机控制集成系统包括依次相连的信号检测单元、信号数据处理单元、调速调压单元，信号检测单元的一路输入接用户负载，另一路输入接柴油发电机组，信号检测单元还与设有数据传输串行接口的并机控制单元相连，并机控制单元的一

在工程实践中，Amax1和Amax2的数值可以直接采用发电机的空载的电压有效值。

本发明中的参数定义和说明如下：

交流电压表示：U＝AX1.414Xsin(2πft+θ)

               ＝UmXsin(2πft+θ)

其中：A为有效值，Um为幅值，f是频率，θ是相位，Um＝A*1.414。

Amax1：并机用发电机中交流输出电压最高者的输出电压有效值。

Amax2：并机用发电机中交流输出电压次最高者的输出电压有效值。

Vdc：有源整流装置的直流输出电压。

该些并机用发电机的交流输出电压值的差是没有严格限制的。例如，220V电压等级和380V电压等级的发电机可以同时使用，380v电压等级和660V电压等级的发电机可以同时使用，而传统的并机方式要求发电机端电压差不能超过20％。

该些并机用发电机的交流输出电压值的差是没有严格限制的。例如，50HZ和60HZ发电机可以同时使用，而传统的并机方式要求发电机频率必须相等的。

该些并机用发电机的交流输出电压的相序是没有严格限制的。例如，一台正相序和一台逆相序的发电机可以同时使用，而传统的并机方式要求发电机相序必须相同。

参见图1，本发明的发电机并机系统实施例大致包括：多个并联支路，每个支路包括一个发电机、与该发电机的三相交流输出相连的开关和接在该开关之后的有源整流装置，各有源整流装置的输出进行直流并网。其中，第一发电机U1的三相交流输出A1、B1、C1经开关K1送到有源整流装置R1的输入端；第二发电机U2的三相交流输出A2、B2、C2经开关K2送到有源整流装置R2的输入端；第三发电机U3的三相交流输出A3、B3、C3经开关K3送到有源整流装置R3的输入端；第n发电机Un的三相交流输出An、Bn、Cn经开关Kn送到有源整流装置Rn的输入端；各个源整流装置R1、R2、R3…Rn的输出进行直流并网，通过正端P和负端N供给负载设备。需要说明的是，开关K1、K2、K3…Kn可以包括诸如闸刀之类的人工开关和/或诸如接触器之类的自动开关，这些开关的设置仅在于提供系统维护的安全与方便性，各开关的闭合或关断可以是相互独立的，而不像现有技术那样，必须在满足了相应的并机条件下才允许闭合以实现相应发电机的供电。各有源整流装置R1、R2、R3…Rn的结构可以是相同的。