[发明专利]电力发电机的功率控制器

说明书

本申请是申请日为2006年6月16日的同名中国专利申请200610110175.3的分案申请。

相关申请的交叉引用

在此参照由Wei Wei Qi，Michael Rubbo，和Richard Wainwright于本申请申请日提交的题为“电力发电机的安全控制器”的共同待审美国专利申请序列第。

技术领域

本发明涉及一种电力发电系统，尤其涉及一种具有自动监测其容量的电力发电机，其与至少一个智能负载相配合，安全地利用传统上发电机所产生的剩余发电容量。

背景技术

多种专用的电力系统应用和场所需要不依赖于标准电网的电源，在这些应用和场所中使用电力发电机。通常，电力发电机被用作车、船用电源或偏远地区电源的原动力，这些偏远地区诸如在钻油平台上、小镇上、小岛上、或运输管线上等地方，电力发电机通常还用作在未接入标准电网运行时，最初操作的后备电源。

由于电力发电机充当主要角色，因此希望发电机可以在所有条件下都能够作用，或是至少能够部分作用。事实上传统的发电机受制于其负载，而负载的最大总和可能大大超过发电机的额定容量，因此保持发电机处于满容量运行是很困难的。因为发电机本身不能直接控制其输出功率；而只能控制它自己的输出电压。实际上是发电机的负载来控制来自发电机的输出功率。这样，为了避免出现可能会损坏发电机的过载条件，传统的发电机基于过载条件指示器的检测结果，诸如过温，简单地切断发电机。

发电机主要具有额定连续容量，其定义为在不给发电机造成损坏的条件下发电机可以在一段时间内产生的最大电能总量。发电机还具有额定浪涌容量，其定义为发电机可以在一段给定时间内保持不变的一个值，其中给定时间诸如是发电机在电能需求时经历浪涌的时间，该浪涌是由于发电机负载在通断状态之间转变而引起的。

额定连续容量和浪涌容量都是发电机可以实际处理的非常保守的估计值。也就是说，大多数传统的发电机都能产生比其额定允许值大很多的电能，而在使用时我们却忽视了许多发电机的发电能力。但是为了确保发电机连续运行，发电机一般选用具有一个足够大的连续容量，使其可以满足所有负载同时以满负荷运行。这种设想的结果常常是选择一个其容量大于所需的发电机，或是增加一个第二发电机，从而允许连接在第一发电机上的负载减小。然而在许多情形下，处于费用、重量、体积、以及使用效率方面的考虑，这些解决方案并不恰当。因此，需要一种能够充分利用其容量的发电机。

发明内容

本发明是可以使电力发电机的全部电力容量被至少一个连接在发电机输出端上的智能负载使用的系统和方法。根据本发明，获取可以确定发电机的当前输出功率和发电机的电力容量的数据。并将这些可以表征发电机的当前输出功率和发电机的电力容量的数据提供给智能负载，用于使智能负载确定其功耗。

附图说明

图1是表示发电机的全部发电容量的典型发电机的两个功率与时间关系图。

图2是根据本发明的电力系统的框图。

具体实施方式

本发明是涉及一种结合功率控制系统的发电机，与仅将功耗限制为其额定容量的现有发电机不同，本发明的发电机力求俘获和使用发电机的全部电能。图1是用于表示发电机的全部容量的典型发电机的功率与时间关系图。图1表示发电机产生的电能总量是发电机可以持续发电并且发电机自身的给定现存系统参数不会有损害的时间的函数，其中系统参数可以是环境温度、发电机各种部件的温度、发电机的转速、发电机输出频率。当系统参数变化时，发电机的容量也随之发生变化。例如，当发电机的环境温度升高时，发电机的容量降低。这样，对于不同的系统参数都存在图1所示的功率-时间关系6和8，其中功率-时间关系6表示对于第一套系统参数(例如，低环境温度)的发电机容量，功率-时间关系8表示对于第二套系统参数(例如高环境温度)的发电机能量。

如图1所示，典型的发电机可以产生相对较高的功率，但是只能保持很短的时间。当产生的功率减少时，发电机可持续产生电能的时间增长。最后，持续产生的电能停留在一个稳定的值。

传统发电机的额定持续容量和额定浪涌容量一般可以由发电机的功率-时间特性得出。也就是说，这些额定值主要是由对应于假想恶劣环境下的发电机的功率-时间关系确定的。额定持续容量一般是假想恶劣环境下的功率-时间关系的稳态值，而额定浪涌容量为该持续容量的倍数。该额定浪涌容量实际上可以小于发电机可以发出的最大电能。