[发明专利]用以处理连接到其的电网的瞬变的发动机驱动的发电机的控制

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2011年11月21日提交的美国专利申请No.13/301,481的优先权，其由此通过参考在整体上并就各方面而言并入本文中。

技术领域

本申请涉及发电，更具体但非排他性地，涉及用以处理电网中断、故障和负载瞬变的技术。

背景技术

在电网中断期间，电网的电压会迅速波动。在某些条件下，会期望在电网电压下降时保持发动机/发电机组合(发电机组)的电网连接－定名为低电压穿越(LVRT)。在低电压事件期间，由于发动机不能对较低功率输出要求做出迅速响应，发电机会失去与电网的同步，具有由于当前过高的发动机功率输出的相位角偏差过冲。在一些情况下，当电网电压恢复，且发动机失去同步时，可以由相应的磁极滑动感应电流引起发动机受损。

此外，当负载变化或瞬时电气故障导致电网电压下降时，发动机可以通过增大其速度来尝试加以补偿。这个速度中的增大可以导致输出电压的频率和/或相位角偏差的不可接受的增大。这个情形尤其涉及公用并行应用。

此外，线路故障事件会在短于传统发动机和发电机组控制系统可以反应的时间期间中，将电压抑制到零，并随后允许其恢复。这个情形会导致发电机相位角显著不同于恢复的电网电压相位角，因为发电机组控制仍对初始故障做出反应，有可能造成发电设备的损害。在某些条件下，具有在汽缸的上游混合燃料与空气的火花点火(SI)发电机组发动机的发电机组特别易受损害。尽管可以在负载变化的最初征兆时减小提供的燃料量以改善这个结果，但已经存在的燃料供送可以引起问题。柴油燃料发电机组发动机类似地易受损害－即使那些具有直接或进气口燃料喷射的柴油发动机在LVRT事件期间也会不按照期望地运行，不管在进气道中没有存在较早形成的燃料供送的情况下改变燃料供送的能力如何。

用以处理电网波动的一个尝试包括通过增大发电机组飞轮的尺寸/重量和/或发电机组的另一个旋转质量来增大发电机组的转动惯量。尽管增大转动惯量的这个方案可以部分地处理该问题，但典型地它不足以提供期望的性能。

因而在该技术领域中需要进一步的贡献。

发明内容

本发明的一个实施例是一种独特的发电技术。其他实施例包括独特的方法、系统、设备和装置，涉及相对于独特的发电技术低电压穿越操作的发电机组操作。依据在此提供的附图和说明，本发明进一步的实施例、形式、目标、方面、益处和优点会变得显而易见。

附图说明

图1是包括具有发电机和内燃发动机的发电机组的发电系统的图示。

图2是包括并行发电机组的另一发电系统的图示。

图3是包括用于处理电网中断的电路的示意图。

图4是示出图3的电路的操作的曲线图。

图5是示出用于多个国家的电网故障容限要求的曲线图。

图6是示出相对于图5所示的故障容限要求的本申请的一个实施例的某些性能方面的曲线图。

图7是示出相对于时间的AC正弦波形的某些特性的曲线图。

具体实施方式

为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图中所示的实施例，并使用特定术语来说明。但应理解，并非旨在借以限制本发明的范围。所述实施例中的任何变化和进一步的修改，及本文所述的本发明原理的任何进一步的应用都设想为本发明相关领域技术人员通常会想到的。

本申请的一个实施例包括电力系统，具有包括发动机和发电机或交流发电机的发电机组。可以耦合发电机组以向公用电网提供电力。如果在电网上存在瞬态电压下降，系统就以任意数量的方式来响应。例如，系统可以通过暂时从发电机通过电阻电路发送过量电流来对低电压电网状况做出响应。可替换地或者另外地，系统可以作为响应通过调整发电机组发电机点火和/或供油的定时，和/或作为响应调整交流发电机的场控制来处理电气负载中的突发变化，其可以由电子线路故障(例如电网电压下降)引起。在火花点火发动机的情况下，这个定时调整可以包括延迟或禁止发电机组发动机的火花点火。在燃料喷射柴油发动机的情况下，或者是直喷式或者是进气口喷射式，这个定时调整可以包括减小喷射的燃料量，延迟燃料喷射和/或禁止燃料喷射。在涉及后者的一种形式中，响应于电网电压减小，增大交流发电机场电压或者甚至使其最大(有时称为“满场”)以相应地升高交流发电机电流，以增大有效负载并更接近地平衡发动机转矩和交流发电机转矩。本领域技术人员会意识到，发电机组可以作为或不作为主发电机或备用发电机而运行，和/或可以与或不与一个或多个其他发电机组或电源并行运行。