[发明专利]船舶发电机电压与无功功率综合控制系统

摘要

本发明设计了一种适用于船舶发电机的电压与无功功率综合控制系统。该系统在发电机与母排之间设置了输出电抗器，通过检测发电机端电压、输出电流以及母排电压，计算出发电机的有功功率与无功功率。利用母排电压调节器、无功功率调节器以及发电机电压调节器AVR三重调节回路，综合控制发电机电压和无功功率，有效改善电网电压与无功功率分配的动静态控制性能。即使并联发电机的型号、容量不一致，这种综合控制系统也能获得良好的控制效果，抑制并联发电机之间环流，提升船舶电力系统稳定性。

主权项

1.一种船舶发电机电压与无功功率综合控制系统，由三重调节回路组成，最内层是n个并联发电机AVR端电压调节回路，n为并联发电机数量，时间常数τv为0.5s；中间层是多输入多输出无功功率调节回路，时间常数τQ为1～5s；最外层是母排电压调节回路，时间常数τB为10s；其特征在于，中间层包括乘法器、无功功率动态解耦矩阵单元、无功功率调节器对角矩阵单元、信号采集和有功功率与无功功率计算单元、以及发电机运行极限对角矩阵存储单元；中间层的信号采集和有功功率与无功功率计算单元采集发电机端电压Vi、母排电压VB以及发电机输出电流，经信号处理后计算出各发电机的有功与无功功率；发电机运行极限对角矩阵存储单元的运行极限对角矩阵[PVL]表示各发电机的运行极限区域，存储在系统的内存之中；根据发电机有功功率P与端电压V，对照运行极限对角矩阵[PVL]，计算出发电机的无功功率极限值Qlim+或Qlim‑，并以矢量[Qlim+/Qlim‑]表示；无功功率水平指令qlev表示控制系统对各发电机无功功率的期望值，以相对于无功功率极限值的百分数表示；无功功率水平指令qlev乘以无功功率极限矢量[Qlim+/Qlim‑]，得到无功功率设定值矢量[Qref]，即各发电机无功功率设定值；通过无功功率动态解耦矩阵单元，将无功功率设定值矢量[Qref]等效的多输入‑多输出(MIMO)回路动态解耦为单输入‑单输出(SISO)回路，并传输至无功功率调节器对角矩阵单元的对角矩阵[GRPR]中；无功功率调节器对角矩阵单元通过其对角矩阵[GRPR]中对应的每个无功功率调节器向对应的AVR输出电压校正信号，根据无功功率的需求增加或降低AVR的电压设定值，从而控制各发电机无功功率和母排电压。