用于調(diào)節(jié)發(fā)電機組的方法
【專利說明】用于調(diào)節(jié)發(fā)電機組的方法
[0001] 本發(fā)明涉及對發(fā)電機組的調(diào)節(jié)。
[0002] 發(fā)電機組包括引擎的組件和交流發(fā)電機的組件。為了提供標稱電壓和標稱頻率， 引擎和交流發(fā)電機兩者配備有調(diào)節(jié)裝置。引擎配備有集成到引擎的燃料注入系統(tǒng)的電子速 度調(diào)節(jié)器。引擎的速度的調(diào)節(jié)除其他方面外還依賴于例如通過傳感器對引擎的軸的旋轉(zhuǎn) 速度的測量，該傳感器對每單位時間在傳感器前方經(jīng)過的帶齒環(huán)形齒輪的齒的數(shù)量進行計 數(shù)。速度調(diào)節(jié)器的注入計算機借助由該傳感器傳送的信號來確定燃料注入水平以便將速度 保持在預定值，但該計算機不直接知曉施加到引擎的負載水平。施加到引擎的負載的每個 變化，無論增加或降低，導致引擎速度的瞬時降低或增加，速度調(diào)節(jié)器試圖通過適當?shù)淖⑷?水平來校正引擎速度的瞬時降低或增加。
[0003] 因此，在很多已知發(fā)電機組中，只有借助速度和注入水平的知識才能確定施加到 引擎的負載水平。
[0004] 此外，引擎所需的扭矩C與在交流發(fā)電機的輸出處的電流I直接地成比例。實際 上，引擎的功率規(guī)則P是：
[0005] P = C.w
[0006] 其中W是引擎的旋轉(zhuǎn)速度。
[0007] 交流發(fā)電機的功率規(guī)則P是：
[0008] P = ΙΙΧβ〇§(φ)
[0009] 其中υ是交流發(fā)電機的電壓而φ是電流I和電壓υ之間的相移。
[0010] 引擎和交流發(fā)電機機械地鏈接，可以簡寫為：
[0011] C.w = U.l.cos((p)
[0012] 在施加大的有源負載期間，C0S((p)變得接近于1，因而交流發(fā)電機的電壓下降。交 流發(fā)電機配備有電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器可以通過增加磁極轉(zhuǎn)子中的電流來快速地校正該 電壓下降。
[0013] 由于引擎所需的扭矩C增加，因此負載的變化還導致速度的下降。由于扭矩C的 一部分是從旋轉(zhuǎn)動能儲備中得到的，因此引擎不能瞬時響應于該需求，其速度W降低。
[0014] 引擎加速的方式基本上由電壓調(diào)節(jié)器將輔助多快地施加到引擎來調(diào)理。
[0015] 本發(fā)明更具體地但并未非專門地涉及配備有渦輪增壓器引擎的發(fā)電機組。
[0016] 這種類型的發(fā)電機的缺點在于如果不能正確地啟動渦輪增壓，則其性能劣化。當 前，負載的巨大增加很容易使引擎過慢而難以使引擎正確地操作。在空閑操作期間，進氣 口壓力接近于大氣壓，但一旦施加到發(fā)電機組的負載增加，則引擎的速度降低，使得與注入 系統(tǒng)上的速度調(diào)節(jié)器的反應無關，排出的氣流不足以將渦輪增壓器的渦輪啟動到它們的工 況。這樣，不能按照使引擎能夠加速或恢復其標稱速度所需的那樣使進氣口氣壓增加。因 而存在必須避免達到的極限點。
[0017] 在已知的方式中，當引擎已經(jīng)降低速度并且其速度已下降到特定值以下時，應用 引擎輔助。
[0018] 從專利US 5 703 410可知，基于在交流發(fā)電機輸出處的整流電壓的知識來控制 交流發(fā)電機的勵磁電流和燃料注入。
[0019] 同樣從申請EP 1 938 447可知，借助傳送控制信號的控制設備控制發(fā)電機組的 燃料入口致動器，當檢測到負載變化時，該控制信號取代速度調(diào)節(jié)器的輸出信號。
[0020] 申請US 2007/0228735公開了一種能源生產(chǎn)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中控制設備作用于發(fā) 電機以響應于旋轉(zhuǎn)速度的變化來改變其輸出電壓。在一個示例中，控制設備直接地作用于 可控整流橋（SCR)并且其控制優(yōu)于電壓調(diào)節(jié)器執(zhí)行的控制。在這種情況下，電壓調(diào)節(jié)器可 能不再執(zhí)行其任務并且在整個飽和期間共享。該系統(tǒng)的缺點在于：在返回正常操作期間，只 要電壓調(diào)節(jié)器沒有重置，就會發(fā)生抖動。
[0021] 申請DE 10 2004 017 087描述了通過檢測負載的改變在速度調(diào)節(jié)器級別處調(diào)節(jié) 引擎中的燃料注入。這涉及制造特定的速度調(diào)節(jié)器。
[0022] 申請US 2010/0241283公開了在功率增加的情況下修改勵磁電流的調(diào)節(jié)方法。速 度調(diào)節(jié)器與電壓調(diào)節(jié)器緊密地協(xié)作，因此需要電壓調(diào)節(jié)器或速度調(diào)節(jié)器的集成設計，以及 速度調(diào)節(jié)器的適當設計。
[0023] 存在進一步提高發(fā)電機組的性能的需求，特別是在不改變現(xiàn)有速度調(diào)節(jié)器的設計 的情況下，以便管理負載的變化并便利渦輪增壓器引擎的使用。
[0024] 本發(fā)明旨在至少部分解決該需要并且根據(jù)其中一個方面，借助用于調(diào)節(jié)發(fā)電機組 的引擎中的燃料注入的方法來實現(xiàn)該目的，發(fā)電機組包括由引擎驅(qū)動的交流發(fā)電機，交流 發(fā)電機包括電壓調(diào)節(jié)器，引擎包括具有能夠接收外部速度設定點的輸入的速度調(diào)節(jié)器，該 方法包括如下步驟：
[0025] -通過對交流發(fā)電機的電氣測量來檢測發(fā)電機組的動能的變化和扭矩的變化，
[0026] -根據(jù)相對于動能水平的扭矩變化的幅度，對速度調(diào)節(jié)器和/或電壓調(diào)節(jié)器的設 定點的輸入施加動作。
[0027] 借助本發(fā)明，來自負載施加的扭矩和動能水平的知識以及動能的變化或扭矩的變 化的知識使得可以向發(fā)電機組立即瞬時適當?shù)男Ｕ?br>[0028] 該修改可以借助電壓調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器之間的信息通信，特別允許對引擎的速 度調(diào)節(jié)器的速度設定點值進行修改。在對其特性不作任何其他修改的情況下，提高發(fā)電機 組的性能，因此使得可以通過少的修改來實現(xiàn)本發(fā)明，或者事實上在沒有對引擎的速度調(diào) 節(jié)器的任何修改的情況下實現(xiàn)本發(fā)明，并且因此使得可以將本發(fā)明應用于現(xiàn)有引擎。
[0029] 速度調(diào)節(jié)器可以實施為例如容納在對于引擎特定的一個或更多個殼體中的一個 或更多個電子卡的形式，而電壓調(diào)節(jié)器可以實施為例如容納在對于交流發(fā)電機特定的一個 或更多個殼體中的一個或更多個電子卡的形式。
[0030] 對速度調(diào)節(jié)器的設定點的輸入施加的動作可以包括通過增加引擎的速度設定點 值或者降低引擎的速度設定點值來修改引擎的速度設定點值。
[0031] 根據(jù)扭矩和動能水平以及扭矩的變化執(zhí)行借助本發(fā)明施加的差分調(diào)節(jié)。可以針對 先前的扭矩水平的測量來確定扭矩變化的幅度。
[0032] 因此，如果相對于動能水平的扭矩變化的幅度在預定閾值以下，則可以僅對電壓 調(diào)節(jié)器施加動作。
[0033] 如果相對于動能水平的扭矩變化的幅度在預定閾值以上，則可以對速度調(diào)節(jié)器的 輸入和電壓調(diào)節(jié)器的輸入兩者施加動作。
[0034] 這些預定的閾值有利地取決于引擎的特性和交流發(fā)電機的特性。
[0035] 可以通過預定的控制規(guī)則來確定根據(jù)動能的變化和扭矩的變化對電壓調(diào)節(jié)器和/ 或速度調(diào)節(jié)器施加的動作，例如預先記錄在表格中，或者實時計算。
[0036] 控制規(guī)則諸如在下表中定義的控制規(guī)則：
[0037]
[0038] 其中，Ej表示動能水平，E々··％〈···％，A1表示扭矩的變化，Δ々"〈Δ Α.ΚΔη，， 而Ali j表示對速度調(diào)節(jié)器和/或電壓調(diào)節(jié)器施加的動作。
[0039] 因此，根據(jù)扭矩變化A1的幅度以及動能的水平E ,，發(fā)生了特定的動作Ali 這個 動作Ali,在某些情況下可以包括不作用于電壓調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器，在這種情況下，通過分 別地彼此獨立地調(diào)節(jié)電壓和速度來保持自主操作，或者在其他情況下，包括單獨地對電壓 調(diào)節(jié)器施加的動作，例如改變電壓設定點，或者包括對電壓調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器兩者施加 的動作，例如改變速度設定點和電壓設定點兩者。
[0040] 可以經(jīng)由信息傳送總線，尤其是一系列鏈路或模擬信號，將引擎的速度設定點值 傳輸?shù)揭娴乃俣日{(diào)節(jié)器的輸入?？偩€可以被鏈接到例如設置在機柜中的發(fā)電機組的控制 接口，該機柜設置在發(fā)電機組前方或側(cè)面。還可