[发明专利]用于调节并联交流发电机以分配无功负载的方法

说明书

一种用于调节包括并联地为负载(C)供电的至少两个交流发电机的交流发电机组的方法，所述至少两个交流发电机各自设置有：调节器(12，13)，所述调节器(12，13)被配置成传送表示对应交流发电机的无功功率相对于其标称无功功率的比率的输出信号；以及调节律，该调节律用于根据输入信号修改交流发电机的无功功率的比率。在所述方法中，基于表示交流发电机中的每一个的无功功率的比率并且由对应调节器提供的输出信号来生成加权信号，所述加权信号被发送作为这些调节器的输入信号，以使交流发电机中的每一个收敛至无功功率的预定义比率(T_rp)。

本发明涉及交流发电机组的管理，该交流发电机组将它们的输出并联地传送至负载。

当交流发电机组的交流发电机并联地耦接并且向负载的端子传送电力时，对于该交流发电机组的正确操作而言，重要的是使无功负载在所有交流发电机之间正确地分配。具体地，无功功率对交流发电机的励磁电流的值有影响，并且因此对施加在电机上的应力及电机的老化具有直接影响。良好的无功负载分配确保了这种并联交流发电机的平衡的应力。

用于实现该负载分配的一种已知方法是所谓的无功下垂方法。

专利申请EP 2 722 955描述了采用所谓的无功下垂方法来调节并联交流发电机的系统的电压调节器。

图1所示的无功下垂方法基于以标称千伏安无功(kVAr)的百分比表示的由交流发电机传送的无功功率的测量结果。传送的无功功率越高，电压降低越大，这种降低与下垂的直线的梯度成比例。因此，当交流发电机A与已经向负载传送电力的其他交流发电机耦接时，交流发电机A的电压等于其开路电压，这是因为在耦接期间其端子上没有负载，并且其他交流发电机的平均电压低于它们的开路电压，这是因为它们加载有负载。当自然地无功负载朝最高电压偏移时，交流发电机A的电压将随着其加载而逐渐减小，并且其他交流发电机的电压将增加，直至它们都达到平衡点。

无功下垂允许仍然可以利用调节器测量功率，并且可以轻松添加额外的交流发电机，这是因为其针对开路电压和无功下垂系数具有相同的设置，这就足够了。与之相比，对于理想的操作，所有交流发电机必须设置成具有相同的开路电压和相同的下垂梯度。在错误调整这两个参数之一的情况下，则不再正确地共享负载。因此调试很棘手。此外，由于电压根据下垂梯度而变化，因此无论负载如何都不能保持电压设定点。

另一种已知的方法是所谓的交叉电流补偿方法。

专利US 7 053 503描述了用于使用交叉电流补偿方法控制电力的系统，该系统在于使用在交流发电机的电流测量之间物理地产生的回路来分配各种并联电机之间的无功负载。

如图2所示，负载经由用于测量定子电流的变压器之间产生的电流回路共享。在负载平衡或开路时，输入每个调节器的电流为零。因此，通过调节器进行功率测量是不可能的。无论无功负载如何，电压设定点始终保持在开路电压值处。

交叉电流补偿方法使得即使每个交流发电机的开路电压被错误调整也能够实现稳定的电压设定点并且也可以在交流发电机之间正确地分配无功负载，并且使得下垂梯度的潜在错误调整能够被补偿，这是因为交叉电流补偿方法仅用于设定达到电压设定点的速度。

然而，该方法需要复杂的布线方案。多个交流发电机之间的电流回路的严格创建可能导致隔离问题。因此，添加额外的交流发电机需要完全修改回路。此外，必须根据调节器、电机的标称无功功率以及用于测量定子电流的变压器的比率来确定电阻，并且必须使用开关来使未耦接至负载的交流发电机短路。必须在调节器中使用所谓的无功下垂方法的一部分，以允许电压设定点增加和减少。必须经由另一个电流测量结果输入来执行利用调节器进行的电力的测量。

除了无功下垂方法和交叉电流补偿方法以外，在现有技术中还存在另一种方法，该方法在于使用根据标准RS485的链路在调节器之间共享无功负载。这使得无功下垂电压降能够被补偿。该方法相当于经由现场总线共享跨串联连接的交流发电机的端子两端存在的总负载。然后经由简单的比例确定由每个交流发电机供应的负载值，相应地校正电压设定点。