CN113632371B - 用于增强无功电流共享的先进横流补偿***和方法 - Google Patents
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Abstract
本***和方法提供了一种横流补偿控制***，该横流补偿控制***通过使用消除无功电流共享中的稳态误差的比例积分PI控制器或比例积分微分PID控制器在多个发电机并联运行期间提供改进的负载共享性能，这样，当存在各种***参数不确定性时，通过改进的横流补偿，提供稳定且鲁棒的响应，以应对电力***中装备的不确定变化。
Description
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月22日提交的美国临时申请 No.62/809,009的权益，其公开内容通过引用完全并入本文。
技术领域
本公开涉及发电***，并且更具体而言，涉及用于具有多个发电机的发电***的控制***。
背景技术
本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
多个发电机或发电机组(gensets)常常并联运行以提高燃料经济性和电源的发电可靠性。通过在任何给定的时间仅选择足够的发电机来携带负载需求，用多个并联的发电机提高燃料经济性。通过使每个发电机接近其满负荷运行，燃料得到高效利用。多个发电机中的每一个向连接的发电机变压器提供输出功率，然后发电机变压器将发电机输出端连接到电网或负载。每个发电机的变压器将接收到的功率变换成期望或指定的电网或传输线功率。
自动电压调节器(AVR)是一种电子设备，用于在发电机空载时和改变发电机上的负载时提供精确的、经调节的发电机电压。在许多实施方式中，AVR用于通过提供和调整发电机磁场功率(诸如励磁功率)来控制发电机的无功运行。由于AVR仅控制无功功率，因此即使发电机产生有功功率和无功功率两者，本公开也仅阐述无功功率的控制。照此，为了简化本公开，除非另有说明，否则假设有功功率为零。在许多实施方式中，AVR用于通过向励磁机或其它发电机组件提供发电机磁场功率(诸如励磁电压)以控制发电机功率的无功功率输出来控制发电机的操作。发电机磁场功率(诸如励磁电压)常常是DC电压并且被提供为发电机的发电机磁场功率或励磁输入，以便为发电机磁场供电，使发电机产生输出端子电压VT，具有固定或稳定的无功电流，而不管电网负载在运行期间的任何特定时间汲取的有功功率如何。当发电机在并联运行中连接在一起时，需要并联补偿元件来帮助每个发电机的AVR控制发电机的无功负载，如在IEEE Std.421.5-2016，IEEE Recommended Practice forExcitation System Models for Power System Stability Studies中所阐述的。
如上所述，每个发电机包括发电机磁场输入端，用于接收通常由 AVR提供的发电机磁场输入电压或功率。通常，发电机磁场输入电压是作为预定的参考发电机磁场电压量的量，其通常也被称为电压设定点，诸如举例来说可以是12伏DC。AVR可以从本地DC电源接收基本发电机磁场功率(诸如12伏DC)，AVR由此导出确定的参考发电机磁场电压。可替代地，AVR可以从输入功率(诸如从其中一个或多个发电机的输出获得或从本地获得的)获得或导出期望的或确定的发电机功率。不管AVR如何获得参考发电机磁场电压，AVR 生成的发电机磁场电压(或功率)提供给发电机的发电机磁场或励磁磁场，其控制到发电机的主磁场的输入并导致生成发电机的生成的输出功率或端子电压VT。
一般而言，基本AVR感测发电机的输出端子电压VT并将其与参考电压VREF进行比较。基于这两个电压的这种比较，AVR产生发电机磁场输入电压，这是经调整的发电机磁场值。该值从预定的发电机磁场输入电压向上或向下调整，这导致发电机控制的改变并因此导致输出端子电压VT的改变。并联运行以向公共负载供电的两个或更多个发电机以类似的方式运行，每个发电机都具有其自己相关联的 AVR和预定的参考发电机磁场电压。如果开路运行模式下的端子电压VT在所有发电机上完全相同，那么发电机在它们之间平均划分负载。两个或更多个发电机的输出端处的端子电压VT之间的任何小差异都会导致负载划分不平衡，或者在极端情况下，导致产生不期望的循环电流。
在实践中，两个或更多个发电机的输出端子电压VT的精确匹配是不可能的，因此电压失配会导致一定量的循环电流或负载不平衡。为了解决这些问题，已经开发了两种形式的多发电机控制来解决多个发电机的输出端子电压VT的不匹配问题，这两种形式都被称为并联补偿方法，如Rubenstein,A.S.和W.W.Wakley在“Control of reactive kVA withmodern amplidyne voltage”中所阐述的。最常用的并联补偿类型是并联下垂补偿，也称为无功下垂补偿，或简称为“下垂补偿”。另一种类型的并联补偿是横流补偿(下文中称为“CCC”)，也称为无功差动补偿。
下垂补偿用于随着发电机的无功功率输出的增加而使电压曲线“下垂”。当两个发电机并联运行时，利用它们的下垂曲线，由它们各自的AVR提供的参考发电机磁场电压(或电压设定点)被调整为用于实现无功负载按比例共享的发电机磁场值。下垂补偿控制电路和方法对发电机产生的端子电压中的任何不平衡作出反应。这种发电机磁场控制下垂补偿以在一个方向上改变它们各自的AVR的发电机磁场输入值，从而使负载在多个发电机之间恢复平衡。当下垂补偿被用作到两个或更多个并联发电机的每个AVR的输入时，提供给每个发电机的AVR的每个并联下垂补偿电路或元件彼此独立，并且经调整的发电机磁场值从每个发电机的预定参考发电机磁场电压的改变的每个量值取决于负载和功率因数的量值。
在第二种并联补偿方法中，为了防止端子电压VT随着负载功率因数的改变而增加或减少，采用横流补偿CCC元件作为到AVR的输入以用于控制确定提供到发电机的发电机磁场输入端的经调整的发电机磁场值并由此控制发电机的操作。CCC是一种允许两个或更多个并联发电机共享无功负载的方法。每个发电机的无功电流Id的表示由所有并联的发电机的复合电流互感器(“CCT”或“CT”)的次级接线建立。图1中示出了用于两个发电机的典型常规CCC控制接线配置。这两个所示发电机的无功电流之间的差异是从这种配置估计的。如图所示，现有技术***CCC控制***100包括具有两个或更多个发电机104的发电电路102，从而形成发电机机组或发电机组 104，在这个示例中，其反映了两个发电机GEN A 104A和GENB 104B。每个发电机都具有发电机磁场118(118A、118B)和发电机磁场输入端106(106A、106B)，用于分别经由输出端125(示为 125A、125B)从AVR 124(示为124A、124B)接收发电机磁场电压或功率EF。发电机磁场118接收发电机磁场输入106以改变发电机104的操作，其改变由发电机104生成的无功输出功率和端子电压 VT。每个发电机(GEN A 104A和GEN B104B)具有用于提供发电机输出功率的发电输出端112(112A、112B)。这种输出功率包括无功功率，其各自分别包括端子电压VT(示为VTA、VTB)和无功电流(IdA、idB)。
每个发电机104A、104B的生成的无功功率(分别表示为idA和 idB)以及端子电压VTA、VTB被提供给复合变压器CT 114(分别示为 114A、114B)。在CT 114之后，生成的功率然后被提供到***输出端108，其将生成的功率Q提供给电网负载110。如上所述，每个发电机104A、104B由其发电机磁场或励磁***122A、122B控制，其中CCC回路A用于基于接收到的发电机磁场功率EFA和EFB分别控制每个相关联的发电机104A、104B。
图1的常规CCC控制***120向发电机磁场输入端106A、 106B提供发电机磁场电压EFA和EFB，用于为发电机磁场118A、 118B的操作控制供电。图1中作为示例示出的发电机磁场控制*** 120通常包括CCC元件122，示为122A、122B，每个都包括AVR 124(诸如分别为AVR 124A和AVR 124B)，以及分别由参考电压源126A、126B提供的参考电压VREFA和VREFB。
当发电电路102中的多个发电机104相同时，产生相等的电流并且流过电路102的并联CT 114A、114B。应当注意的是，当提及CT 时，共同控制是指CT的次级接线中的次级电流，除非另有说明，否则都以本文所述的参考为准。当发电机104(诸如104A和104B)的大小不等时，必须基于每个发电机104A、104B的额定值单独调整由每个AVR 124A、124B控制的横流的水平。一般而言，选择CT以在每个CT中提供相同的次级电流。
每个AVR 124从相关联的CT 114的输入侧接收无功电流输入 CCCT+并且从复合变压器CT 114的输出侧接收无功电流输出 CCCT-，如图1中所示。提供常规的横流补偿CCC(在本领域中也称为无功差动)，使得并联的两个或更多个发电机104A、104B可以同等地共享无功负载110。将用于每个并联发电机104的所有CT 114的次级接线连接。电流IR将是通常流经CT 114A和114B二者的电流之差。
每个AVR 124A、124B为每个发电机的发电机磁场118产生参考发电机磁场电压，其依赖于发电机产生的无功功率Q。发电机104 的这个参考发电机磁场电压被用于调节提供到每个发电机104的发电机磁场控制输入端106以用于每个发电机磁场118的发电机磁场电压 EF。理想地，选择(或预先确定)由AVR 124产生的参考发电机磁场电压以使得发电机104A和104B的无功功率差为零。
图1中所示的每个电阻器用于设置负载并且可以被确定或调整以适合该应用或实施方式。
发明内容
在多个并联发电机的实施方式中，为了实现适当的无功电流共享，要求大量的现场测试来确定必要的精确增益。这种现场测试既费时又费钱，而且随着时间的推移常常不准确。
为了减少目前所需要的以确定必要的确切增益以实现适当的无功电流共享的现场测试，本文公开了一种改进的CCC控制***和方法。本公开公开了一种改进的CCC控制***，该***减少先前讨论的不平衡无功电流共享的问题，该问题可能由于多个发电机生成的电压的小差异而发生。与需要在附接到负载之前进行大量离线测试的现有技术***不同，本公开的***和方法利用比例积分PI控制器，或在一些实施例中利用比例、积分、微分PID控制器(这两者在本文中都被称为PIC，除非另有特别说明)，其将要被控制的多个发电机之一 (本文称为“受控发电机”)的无功电流IRtar(在将阐述的公式中示为“IR”)与所有并联发电机的平均无功电流IRavg(在将讨论的公式中示为
)之间的差作为输入。利用针对新CCC元件的改进 CCC控制***，PIC消除了稳态误差，并且获得了改进的稳定且鲁棒的受控输出功率响应。在本公开的控制***和方法中，当由PIC 确定的无功电流差等于零或大约为零时，控制***如常规的先前描述的现有技术CCC***那样反应。但是，当多个发电机之一(称为受控发电机)的无功电流IR(称为IRtar)与平均无功电流IRavg之间出现差异并且积分增益不为零时，本PIC提供对CCC元件的新的输入特征以用于控制其中一个或多个发电机直到实现稳态位置，即，稳态是没有差异继续存在的地方。
根据本公开的一个方面，一种控制发电***的方法具有并联连接运行的两个或更多个发电机。每个发电机都具有端子电压，并且将发电机无功功率输出供应给公共负载。每个发电机还具有发电机控制输入端，该输入端耦合到具有发电机参考电压的自动电压调节器 (AVR)。发电***还具有耦合到每个发电机的输出端的并联横流补偿CCC元件，用于接收来自发电机的无功电流。CCC元件还耦合到AVR以向AVR提供无功电流补偿。控制方法包括接收受控发电机(其是两个或更多个发电机中的要被控制的一个)的无功电流、从第一发电机接收第一发电机无功电流，以及从第二发电机接收第二发电机无功电流的过程。该方法实现了通过对接收到的第一和第二发电机无功电流求平均来确定平均发电机无功电流，以及确定作为接收到的无功电流与确定的平均发电机无功电流之间的差的差值无功电流。该方法还包括将确定的差值无功电流提供到比例-积分PI控制器PIC 的输入端，并根据确定的差值无功电流生成经调整的无功电流补偿。
根据另一方面，一种***被配置用于控制具有并联连接运行的两个或更多个发电机的发电***，其中每个发电机具有端子电压并且将发电机无功功率输出供应给公共负载。每个发电机还具有耦合到具有发电机参考电压的自动电压调节器(“AVR”)的控制输入端。发电***还具有耦合到每个发电机的输出端的并联CCC元件，用于从该输出端接收无功电流。CCC元件被配置为向AVR提供无功电流补偿。该控制***包括比例-积分PI控制器PIC、存储可执行指令的存储器和被配置用于执行存储的可执行指令的处理器。该控制***具有用于接收受控发电机(其是从两个或更多个发电机中选择的要被控制的一个)的无功电流、来自第一发电机的第一发电机无功电流和来自第二发电机的第二发电机无功电流的输入端。处理器耦合到存储器并且被配置为执行存储的可执行指令，该指令包括通过对接收到的第一和第二发电机无功电流求平均来确定平均发电机无功电流的操作。操作还包括确定作为接收到的无功电流与确定的平均发电机无功电流之间的差的差值无功电流。该方法还包括将确定的差值无功电流提供到被配置为接收确定的差值无功电流的PIC的输入端，并且确定随后被提供到发电机的控制输入端的经调整的无功电流补偿。
所公开的另一方面是一种控制发电***的方法，该发电***具有并联连接运行的两个或更多个发电机，其中每个发电机具有端子电压并且将发电机无功功率输出供应给公共负载。每个发电机都具有耦合到具有发电机参考电压的AVR的控制输入端。该发电机***还包括并联的CCC元件，其耦合到每个发电机的输出端以接收无功电流，并且耦合到AVR以向AVR提供无功电流补偿。控制两个或更多个发电机的发电的方法包括由其中具有PIC的改进的控制***和方法执行的操作。控制***还具有存储可执行指令的存储器、输入端、耦合到并联补偿元件的输出端，以及耦合到存储器并且可操作以执行存储的可执行指令的处理器。控制***被配置为执行以下操作：在输入端处接收受控发电机(其是两个或更多个发电机中的要被控制的一个) 的无功电流，在输入端处接收来自第一发电机的第一发电机无功电流，以及接收来自第二发电机的第二发电机无功电流。控制***还被配置用于执行以下操作：通过对接收到的第一和第二发电机无功电流求平均来确定平均发电机无功电流，以及确定作为接收到的无功电流与确定的平均发电机无功电流之间的差的差值无功电流。该方法还包括由控制***响应于接收到的针对第一和第二发电机中的至少一个确定的差值无功电流而执行的操作。该方法还包括在第一和第二发电机中的至少一个的AVR中接收生成的经调整的无功电流补偿和响应于接收到的经调整的无功电流补偿而生成经调整的发电机控制以控制第一和第二发电机中的至少一个的输入的操作。该方法还包括在第一和第二发电机中的至少一个中的接收经调整的发电机控制并且响应于接收到的经调整的发电机控制而调整发电机的操作的操作。
根据另一方面，提供了一种用于控制发电***的***，该发电***具有并联连接运行的两个或更多个发电机，其中每个发电机具有端子电压并且将发电机无功功率输出供应给公共负载。每个发电机都具有控制输入端。该***包括具有发电机参考电压的AVR。AVR具有输入端并且具有耦合到其中至少一个发电机的控制输入端的输出端。该***还包括耦合到AVR的输入端的并联CCC元件。控制***包括PIC、存储器、处理器、输入端、输出端和可执行指令。控制***被配置用于在输入端处接收受控发电机(其是从两个或更多个发电机中选择的要被控制的一个)的无功电流、来自第一发电机的第一发电机无功电流，以及来自第二发电机的第二发电机无功电流。处理器被配置用于执行用于通过对接收到的第一和第二发电机无功电流求平均来确定平均发电机无功电流的可执行指令。处理器还被配置用于确定作为接收到的无功电流与确定的平均发电机无功电流之间的差的差值无功电流。PIC被配置用于接收确定的差值无功电流并且根据接收到的差值无功电流生成经调整的无功电流补偿。AVR还被配置用于接收经调整的无功电流补偿并且响应于接收到的经调整的无功电流补偿而生成经调整的发电机控制。第一和第二发电机中的至少一个被配置用于从AVR接收经调整的发电机控制并且响应于接收到的经调整的发电机控制而调整发电机的操作。
本公开的其它方面将部分地是清楚的，部分地在下面指出。应当理解的是，本公开的各个方面可以单独实现或彼此组合实现。还应当理解的是，具体实施方式和附图虽然指示某些示例性实施例，但仅用于说明的目的，并且不应当被解释为限制本公开的范围。
附图说明
图1是根据现有技术的在孤岛模式下具有横流补偿CCC的两个并联发电机发电***的电路框图。
图2是表示横流补偿CCC的数学模型的框图。
图3是传递函数id/VREF的数学模型的框图。
图4A包括图4A和图4B两个图，图4A是连接有横流补偿 CCC的两个发电机的数学模型的框图，而图4B是图4A框图模型的框图，其图示了将横流补偿CCC分成两个单独的CCC回路的分离。
图5是本领域已知的典型自动电压调节器AVR回路的波特 (Bode)图。
图6包括图6A和6B，是使用经修改的横流补偿CCC控制两个并联发电机的改进控制方案的框图，其中图6A表示控制方法，而图 6B表示根据一些示例性实施例对现有技术图2的当前公开的横流补偿修改。
图7是根据一个示例性实施例的改进的横流补偿CCC双发电机发电控制***的框图。
图8是与如图4所示的现有技术CCC控制***相比使用新的先进CCC控制的改进的发电控制***的框图。
图9包括图9A和9B，是根据各种实施例的使用所公开的改进的横流补偿来控制多发电机电力***中的多个发电机的方法的流程图。
图10包括图10A、10B和10C，各自是图示使用下垂补偿的无功功率分配的时间图，图10A和图10B是常规横流补偿CCC，并且每个都与图10C中的改进的控制***进行比较。
图11包括图11A、11B和11C，各自是图示使用下垂补偿的无功功率共享的时间图，图11A和图11B是常规横流补偿CCC，并且每个都与图11C中的改进的控制***进行比较。
图12是适合与根据各种实施例的控制***一起使用的计算机***的框图。
应当理解的是，在所有附图中，对应的附图标记指示相似或对应的部分和特征。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并且不旨在限制本公开或本公开的应用或使用。
将参考图6-8更详细地公开所公开的改进的横流补偿CCC控制***和方法。本公开公开了一种改进的CCC控制***的***和方法，该改进的CCC控制***使用比例积分控制器PIC，该比例积分控制器PIC具有作为受控发电机的无功电流(IRtar)与所有其它并联发电机的平均无功电流
之间的差的输入。KG和KI是PI增益。由于PIC实现了不会存在稳态误差，因此本公开的***和方法实现了多个发电机的改进的稳定和鲁棒运行。利用所公开的改进的控制***和方法，当无功电流差等于零或大约为零时，***作为常规CCC作出反应。但是，改进的控制***和方法通过使用改进的CCC控制来提供优于现有技术方案的优点，该改进的CCC控制减少了由于多个发电机的发电机电压之间的任何小差异而引起的不平衡的无功电流共享。这种改进的控制***和方法解决了具有局限性的常规CCC实施方式的问题，并且还有助于消除确定实现适当无功电流共享所需的确切增益所需的大量现场测试。如本文所述，通过控制到发电机磁场的输入来阐明对发电机的无功功率输出的控制，该输入通常是输入电压。但是，本领域普通技术人员在阅读本公开内容后将理解，当前公开的控制***还可以实现为其中发电机的无功功率输出可以由除了电压以外的输入控制，举例来说，诸如电流，或电流和电压的组合。此类实施例在本公开的范围内，因为当前公开的***和方法适用于不仅控制输入到发电机的电压而且控制输入到发电机的电流以及电流和电压的组合(包括功率)的***，其中发电机的无功功率输出被配置为由这样的受控输入控制。
但是，为了充分认识到本公开以及改进的CCC控制***和方法，将提供对CCC控制***背后的技术的快速回顾，更详细地如以上背景技术部分所阐述的。
技术背景
利用如上面介绍的常规CCC元件实施方式，CCC元件功能被建模为如图2中所示的框图。如图2中所示，发电机无功电流Id(或 IR)被示为I1，I2是多个发电机的平均无功电流。TCC是由于硬件而实现的有效滤波。增益K1和K2分别由CT、发电机额定值以及针对无功电流I1(在本文中对于发电机104A也称为IdA)和I2(在本文中对于发电机104B也称为IdB)的***配置确定。增益K1和K2相加以生成横流电流ICC，然后通过横流增益KCC对其进行调整。增益KCC是用作控制CCC元件的输入的比例增益。接下来，由KCC调整的横流被施加到与***硬件固有地相关的滤波组件。这种调整包括基于有效滤波变量TCC的横流增益调整，以提供电压补偿Vccc(或简称为VC)。然后将确定的电压补偿VC与端子电压VT和参考电压VREF相加以产生无功电流补偿VCadj，其作为输入提供给AVR 124。为了实现并联发电机之间的适当无功功率共享，要求基于并联的发电机的功率输出和控制设置来选择增益K1和K2。使用无功电流共享的多个发电机104的性能依赖于所选择的增益K1和K2。如上所述，每个 AVR 124接收VCadj，然后利用接收到的VCadj来确定和生成提供到发电机104的发电机磁场输入端106的经调整的发电机磁场功率EFadj。
如将在以下部分中示出的，较高水平的增益KCC产生较少的稳态误差但降低稳定性。表1示出了具有各种增益横流增益KCC的现场测试结果示例。表1指示随着横流增益KCC的降低，观察到更大的稳态误差。
表1.常规CCC的现场测试结果
为了估计无功功率Q的稳态误差，特别是每个发电机104的无功电流Id的稳态误差，使用简化的数学模型导出CCC控制***120 的闭环传递函数。基于这个分析，如本文所公开的，需要改进的 CCC元件，其实现减少由于发电机电压VT之间的任何小差异而导致的无功电流Id的不平衡的共享。
如本文将讨论和进一步阐述的，当前公开的用于控制CCC元件的***和方法已经在两个涡轮增压柴油发电机组104上使用商用数字 AVR进行了测试。本文还公开了反映当前公开的控制***的益处的测试结果。
为了完成所公开的***和方法，提供了附加的技术和数学背景。 CCC控制***的分析提供了无功电流共享的稳态误差与CCC增益 KCC之间的关系的检查。为了理解两个发电机104之间的耦合，首先描述连接到无限大容量母线的两个同步发电机104A、104B的操作的检查。同步发电机104A、104B在本文使用正常的d-q轴表示进行分析，如P.W.Sauer和M.A.Pai所著的“Power System Dynamics and Stability”(1998年Prentice-Hall公司)中所阐述的。
给出了忽略阻尼效应的同步电机的电压方程。
0＝(Rs+re)id-(X′q+Xe)iq-E′D+VSsin()-θs) (3)
0＝(Rs+Re)iq+(X′d+Xe)ID-E′q+Vscos(δ-θs) (4)
ed＝Reid-Xeiq+Vssin(δ-θs) (5)
eq＝Reiq+Xeid+Vscos(δ-θs) (6)
如本文所使用的，Vs是标幺值无限大容量母线电压，并且Ze＝ Re+jXe是同步电机外部的传输网络的戴维南(Thevenin)等效阻抗。进一步如本文所述，为简单起见，假设有功功率是零(iq和ed＝0)。当Vs是零时，Ze成为负载阻抗。
简化模型，无功量产生三个方程：
0＝(X′d+Xe)id-E′q+Vs (8)
eq＝Xeid+Vs (9)
如本文所公开的，改进的控制***包括比例-积分控制器PIC以实现对生成的端子电压VT的改进的调节，以及特别是对发电机无功电流id的改进的调节。当发电机104连接到电网负载110时，具有 PIC的改进的控制器控制经由AVR 124耦合到发电机磁场118的CT114的无功电流Id(本文也称为IR)。对控制***和方法的理解由作为闭环传递函数的方程示出，如图3中所示，图3是本文提及的传递函数id/VREF的框图。
求解稳态行为，显然，当仅使用一个发电机104时，不存在稳态误差。
因此，传递函数id/Ve在方程(11)中被表达为：
其中：
为了表示多个发电机104，与第一发电机104A并联地添加第二发电机104B，其中包括如图4中所见的CCC回路A1。在两个发电机104A、104B都与CCC元件连接的情况下，针对每个发电机104A、 104B示出了每个发电机的CCC环路增益C1和C2。如图所示，对于每个发电机104的每个控制***202，求和点128(示为求和点128A、 128B)接收参考电压VREF(示为VREF1、VREF2)及端子电压VT，以及分别由来自横流补偿元件122A、122B的相应横流补偿电压VC1、 VC2提供的无功电流补偿电压。求和点128提供的差由传递函数132 (示为132A、132B)提供或调整。无功电流id(诸如id1、id2)被提供为到求和点134的公共输入，其差被提供到CCC元件122A、 122B中的每一个。无功电流id1、id2还被提供给求和点136以产生总无功电流idT，总无功电流idT被施加到有效无功阻抗Xe 138并且在求和点140被求和以提供端子电压VT。
为了本公开的***和方法的更好说明和理解，重新布置图4A的框图以图示通过提供如图4B中所示的两个分开的CCC控制回路A1和A2来解耦CCC回路A1的方式，其中A1是从Ve1到id1的传递函数，具有常规的CCC增益C1，如图4B中所示。
现在可以通过图示导出这个示例性双发电机***的闭环传递函数。
id1/Ve1和id2/Ve2的传递函数分别被表示为每个发电机的id/Ve的传递函数。因此，利用CCC回路，A1变为：
从图4B的框图中，第一发电机的无功电流idl和端子电压VT在 (14)中导出。
端子电压VT在(15)中导出为：
由此，确定稳态值，其中s＝0。
类似地对于A2：
那么端子电压VT的稳态值变为：
从等式(18)中，在稳态下，端子电压VT仅在发电机目标参考发电机磁场电压(设定点)和CCC回路A1、A2二者相同的理想情况下才等于参考电压VREF。
稳态idss下的无功电流id以类似方式获得。在此，稳态无功电流的差异是由于参考电压VREF(即，计量电压)的变化。
如果对于每个发电机104A、104B，横流增益KCC与电压参考 VREF相同，那么无功电流id是方程(21)的理想情况。
为了针对CCC元件122导出所公开的改进的控制***所产生的无功电流id，CCC回路增益C1和C2被PIC替换。
将PIC代入这些无功电流方程提供了稳态值id1。
照此，所公开的具有PIC的改进的CCC元件122将以零积分跟随CCC元件122的输出。这在它用于组合的负载补偿(线路压降/下垂和CCC)时是非常有用的。举例来说，如果多个发电机104中只有一个(诸如第一发电机104A)是受控发电机(即多个发电机中被选择的要由改进的CCC元件利用PIC作为控制输入进行控制的一个)，即，假设第二发电机仅由常规CCC元件(诸如回路A2)控制，那么回路增益C2＝Kp2，于是所产生的无功电流id1由没有积分控制的发电机104B的参考电压VREF2确定。
还可以使用无功电流id的网络负载共享来实现CCC元件122的改进的操作。对于这个实施例，横流增益KCC受两个CCC回路A1和A2与它们各自的AVR 124之间的通信中的时间延迟的限制，举例来说，这可以是由于通信链路130造成的延迟引起的(如图7所示)，诸如当使用以太网或无线网络在两个CCC 122***之间进行通信时可能发生。一般而言，对于许多实际的实施方式，认为由于通信链路而引起的大约100毫秒的时间延迟是典型的。图5示出了典型电压回路的波特图，相位延迟与100毫秒的时间延迟对应。图5包括曲线 50A，其示出了每个延迟以及延迟和AVR输出的组合的量值，以dB 为单位。曲线50B示出了对于AVR、延迟和组合中的每一个的相位，以度为单位。图5的曲线50A和50B图示了-18.6dB的增益裕度，即，在2.69Hz处为0.1175。因此，对于线性***，如果***增益 K>8.8＝1/0.1175，那么改进的CCC控制***将不稳定。对于延迟的***，如果K>5.5，那么改进的CCC控制元件会变得不稳定。利用这个增益KCC，稳态误差超过所需无功电流id的15％。
改进的CCC控制***和操作
基于这个技术背景回顾，对当前公开的改进的CCC控制***和方法进行总体描述。
本文公开了改进的控制***的一些实施例，该控制***用于控制具有并联连接运行的两个或更多个发电机的发电。每个发电机具有端子电压并且将发电机输出端处的发电机无功功率输出供应给公共负载。每个发电机具有耦合到自动电压调节器(AVR)的发电机磁场控制输入端，该调节器从发电机磁场电压源接收发电机磁场电压。发电***还具有并联的横流补偿元件(CCC)，其耦合到每个发电机的输出端以用于接收端子电压，并且耦合到AVR。CCC元件响应于接收到的发电机的端子电压或无功电流而向AVR提供无功电流补偿输入。如所理解的那样，并联横流补偿元件CCC也可以包括下垂补偿元件。
改进的控制***具有比例-积分PI控制器、用于存储可执行指令的存储器、用于接收从两个或更多个发电机中被选择为要被控制的受控发电机的无功电流的输入端。该输入端还被配置用于从第一发电机的输出端接收第一发电机无功电流以及从第二发电机的输出端接收第二发电机无功电流。当然，通过当前公开的***和方法可以实现和控制多于两个发电机。所公开的***可以以模拟格式接收非关联的发电机的无功电流，如常规CCC元件常常实现的那样。在另一个实施例中，与多个发电机中的每一个相关联的每个AVR可以经由如本文所述的数字通信信道或链路将其相关联的发电机的无功电流提供给用于其它发电机中的每一个的AVR。处理器耦合到存储器并且被配置用于执行存储的可执行指令，用于通过对接收到的第一和第二发电机无功电流求平均来确定平均发电机无功电流，并且确定作为接收到的无功电流与确定的平均发电机无功电流的差的差值无功电流。该***包括比例-积分PI控制器PIC，其被配置用于接收所确定的差值无功电流，并确定经调整的无功电流补偿值，并将确定的经调整的无功电流补偿值作为输入提供给与受控发电机相关联的AVR。比例-积分PI 控制器可以被配置为接收第一和第二增益KI、KG作为输入设置。当接收到时，比例-积分PI控制器可以被配置为响应于接收到的第一和第二增益KI、KG输入设置而生成经调整的无功电流补偿。
如上所述，在一些实施例中，比例-积分控制器也可以是比例、积分、微分PID控制器。另外，PIC可以单独实现或作为并联横流补偿元件CCC的组件或元件实现。
在一些实施例中，改进的控制***可以包括耦合到发电机的 AVR，其中AVR被配置用于从PIC接收经调整的无功电流补偿值，并且生成经调整的发电机磁场电压，这是响应于接收到的经调整的无功电流补偿值而从受控发电机的发电机磁场设定点电压的调整。然后AVR会将经调整的发电机磁场电压提供给受控发电机的发电机磁场控制输入，其包括生成的经调整的发电机磁场电压值。也可以有适合输入到发电机的经调整的功率或经调整的电流，以基于此来控制发电机的操作。
比例-积分PI控制器和AVR可以单独或组合地被配置用于确定第一和第二发电机之间的无功电流差。当确定的无功电流差值不等于零时，控制***提供包括生成的经调整的发电机磁场电压的经调整的发电机磁场电压。当确定的无功电流差值等于零时，所提供的经调整的发电机磁场电压依赖于接收到的参考电压和来自CCC元件的电流补偿输入。
在一些实施例中，经调整的无功电流补偿值可以包括经调整的发电机磁场控制电压值。在此类实施例中，可以在到与受控发电机相关联的AVR的输入端处提供电压求和输入，并且该AVR被配置用于接收经调整的发电机磁场控制电压值、来自参考电源的参考电压和来自CCC元件的电流补偿输入。在此类实施例中，AVR至少部分地利用每一个来生成经调整的发电机磁场电压。
在操作中，这种控制并联连接的多发电机集合中的每一个发电机的方法可以被描述为包括改进的操作控制过程，该过程包括接收从两个或更多个发电机当中选择为要被控制的受控发电机的无功电流，从第一发电机的输出端接收第一发电机无功电流，以及从第二发电机的输出端接收第二发电机无功电流。该方法然后包括通过对接收到的第一和第二发电机无功电流求平均来确定平均发电机无功电流，以及确定作为接收到的无功电流与确定的平均发电机无功电流之间的差的差值无功电流。接下来，该方法包括将确定的差值无功电流提供到比例 -积分PI控制器的输入端，以及生成依赖于确定的差值无功电流的经调整的无功电流补偿值。一旦这完成了，该方法就提供经调整的无功电流补偿值作为到与受控发电机相关联的AVR的输入从而用于控制受控发电机。如上所述，在一些实施例中，比例-积分PI控制器具有用于接收第一和第二增益KI、KG作为对比例-积分PI控制器的输入设置的输入。在此类实施例中，生成经调整的无功电流补偿的过程响应于接收到的第一和第二增益KI、KG输入设置。
在包括AVR的一些实施例中，该方法可以包括接收经调整的无功电流补偿值，生成经调整的发电机磁场电压值(该值是响应于接收到的经调整的无功电流补偿值而从受控发电机的发电机磁场电压的调整)，以及向受控发电机的发电机磁场控制输入端提供经调整的发电机磁场电压。在其它实施例中，公开了用于控制具有并联连接运行的两个或更多个发电机的发电***的***和方法。在此类实施例中，发电和控制***包括与每个发电机相关联的AVR、并联横流补偿元件 CCC和具有比例-积分PI控制器的改进的控制***。每个自动电压调节器(AVR)具有与两个或更多个发电机中的每一个相关联的发电机参考电压，并且具有输入端，并且具有耦合到相关联的发电机的发电机磁场控制输入端的输出端。并联横流补偿元件CCC耦合到每个AVR的输入端，用于向每个AVR提供电流补偿。用于具有比例-积分PI控制器的每个发电机的控制***具有存储器、处理器、输入端、控制输出端和可执行指令。每个控制***可以被配置用于在输入端处接收与其相关联的发电机的无功电流、来自其发电机的输出端的发电机无功电流以及来自其它发电机中的一个或多个的输出端的发电机无功电流。
控制***包括用于通过对接收到的发电机无功电流求平均来确定平均发电机无功电流以及确定作为接收到的无功电流与确定的平均发电机无功电流之间的差的差值无功电流的可执行指令。比例-积分PI 控制器被配置用于接收确定的差值无功电流并根据接收的差值无功电流生成调整的无功电流补偿值。
AVR被配置为从参考电压源接收参考电压，并且从并联横流补偿元件CCC接收电流补偿。它还被配置为从控制***接收确定的经调整的无功电流补偿值，并响应于接收到的经调整的无功电流补偿值、接收到的参考电压和接收到的电流补偿值而生成经调整的发电机控制。在一些实施例中，控制***被配置用于生成经调整的无功电流补偿值作为经调整的发电机磁场电压值。在此类实施例中，生成的经调整的发电机磁场电压连同接收到的参考电压和接收到的电流补偿被提供到受控发电机的AVR的电压求和输入端。在一些实施例中，AVR被配置为生成从提供到受控发电机的发电机磁场控制输入端的发电机磁场电压的调整作为经调整的发电机控制。而且
相关联的要被控制的发电机(本文称为受控发电机)从AVR接收经调整的发电机控制并且响应于接收到的经调整的发电机控制而调整发电机的操作。
现在参考附图的示例性实施例，如图所示，改进的CCC控制***202和操作方法由图6(包括图6A和图6B)中以及图7和图8中的示例性实施例图示。如图所示，改进的CCC控制***202的实施方式提供改进的多发电机发电***200。如图7和图8中所示，改进的CCC控制***202和操作控制方法包括比例-积分控制器 PIC 202。如本文所公开的，本***202一般是指PIC，但是如本领域普通技术人员将理解的，对PIC的引用不仅可以包括比例-积分PI控制器，还可以包括比例、积分、微分(PID)控制器，但除非另有说明，否则在本文称为PIC。
图6A图示了PIC元件202，其是比例-积分PI控制器，其生成电压补偿电平Vccc，其中KG和KI分别表示对PI的比例和积分输入增益。在这个示例中，这也可以被称为求和点型控制器，具有两个回路，其中电压调节器形成内回路。PIC元件202在求和点204处计算受控发电机(要被控制的发电机)与所有其它并联的发电机的平均无功电流IRAVG 
之间的无功电流差IRdiff作为输入。接收到的受控发电机单元的无功电流(IR)与所有其它并联的发电机的平均无功电流IRAVG 
之间的差然后被馈送到PIC元件202的输入端，在那里它通过预定的比例增益KG进行调整，这建立了控制的稳定性并改进了瞬态响应。下部外部积分回路205利用积分增益模块208，该积分增益模块208包括用于减少控制中的稳态误差的预定积分增益KI。这个下部外部积分回路205的输出是稳定且鲁棒的响应，其中不存在稳态误差。
无功电流差在经比例增益KG调整之后通过PI控制器，如上所述。它通过两个内部控制回路。第一回路是比例回路203，其中无功电流由求和点206接收。第二内部回路是具有积分增益模块208的下部外部积分回路205，其也由求和点206接收。积分增益模块208接收最初通过KG的无功电流并且对其应用积分增益KI。积分增益模块208具有有限的能力，因为如果无功电流超过最大限制，或低于最小限制，那么积分增益模块会将输出限制到预定值，即，在无功电流超过这个上限值的情况下是最大值VcccMax，而在无功电流低于这个下限值的情况下是最小值–VcccMin。
在求和点206处，接收来自第一比例回路203的无功电流和来自第二积分回路205的无功电流。这些无功电流加在一起。求和点206 的输出VC然后由限制器210接收。限制器210接收求和点206的输出VC，并且被配置为将输出VC绑定到预定上限VcccMax和预定下限-VcccMin内。然后提供限制器210的输出作为PIC元件202的输出VC。
当无功电流差等于零或大约为零时，当前公开的***(其示例实施例在图6中示出)以与常规CCC类似的方式作出反应。但是，当无功电流差不等于零也不大约为零时，具有PIC 202的改进的控制器 200及其操作方法提供闭环反馈控制，用于通过调整由控制***输出 VC以近实时操作提供给受控发电机104的发电机磁场控制输入EF来控制然后平衡发电机104的操作，直到无功电流差等于零或大约为零。积分回路205和比例回路203的输出在求和点206处相加，然后通过限制器210。如上所述，还具有微分回路207的比例积分微分PID控制器也可以被实现为PI控制器210并且仍然在本公开的范围内。图 6A以虚线图示了可选的微分回路207。照此，微分增益Kd提供微分补偿，该微分补偿也可以提供到限制器之前的求和点206并用于确定电压补偿VC。
由控制***输出VC提供的经调整的发电机磁场输入电平EFADJ对发电机的最大调整被限制在限制器210e的所建立的上限和下限 (VcccMax或-VcccMax)内，这将其输出限制在端子电压VT的最大变化范围内。举例来说，如图6A中所示，如果确定的补偿电压VCi最初大于或小于VcccMax或–VcccMax，那么输出Vccc(或简称VC)分别为 VcccMax或–VcccMax。在这种情况下，经调整的输出VC的积分动作被停用，或被限制器210限制到上限VcccMax和下限VcccMin内。
如图6A中所示的使用PIC的改进的控制***202的比例加积分控制功能在图6B的发电机控制***200的操作中示出。比例和积分增益KG和KI是预先确定的。新的控制器元件202将输出值Vccc提供给求和点212。求和点212接收基于***200的预定操作参数而固定的参考电压VRFF，以及作为控制发电机的端子处的电压的端子电压 VT和来自PIC元件202的输出值Vccc作为输入。求和点212的输出 213表示经调整的无功电流补偿值，并且作为经调整的电压误差输入电平作为输入提供给AVR 124。作为响应，AVR 124生成经调整的发电机磁场输出值，然后将其提供给到发电机104的发电机磁场118 的发电机磁场控制输入端106。
虽然未示出，但如上面所讨论的，本领域普通技术人员在审阅本公开之后应该理解的是，所公开的改进的CCC控制方法适用于具有线路压降补偿和无功电流补偿的组合负载CCC***，该方法被用于改进***电压支持，同时维持并联的单元的稳定性。另外，应当理解的是，虽然图6A和图6B图示了比例-积分PI控制器，但是如上所述，比例、积分、微分PID控制器可以被用作控制器202。
所公开的改进的CCC控制***和方法的性能已经使用两个柴油发电机组以125kVA、额定208Vac和1800rpm进行了验证。由于两个发电机组都配备有回转励磁机，因此使用PID控制器，PID增益 KPR＝5；K1R＝l0；KDR＝0.2；并且TDR＝0.01。
所公开的改进的CCC控制***200和控制方法在测试中以孤岛模式和作为负载连接到电网的情况应用于两个发电机。考虑到工业环境，在电压误差为0.5％的情况下，测试了基于下垂补偿的无功电流补偿共享的性能。举例来说，这个误差包括***装备中的不确定性，诸如机器阻抗、线路阻抗和发电机端子电压的校准误差。在孤岛***测试中对于并联运行的测试比较了三种不同的方法。两个发电机之间的电压失配被添加到VREF1＝l.005的第二个发电机。这是用5％的下垂补偿测试的。CCC增益是KG1＝KG2＝0.1并且KI1＝KI2＝1.0。
图7图示了利用改进的CCC控制***202的两个发电机*** 300，其中每个发电机具有分离的专用AVR 124A、124B，其经由直接(如图所示)或间接数据连接220通信连接。改进的控制回路120’包括改进的控制***202，其可以包括改进的CCC元件200，在图8 中示为200A、200B。图8包括数据连接220，其可以是任何类型的合适的通信介质，用于通过它们的数据通信接口228A、228B向一个或多个其它AVR提供其相关联的发电机的无功电流id，并且还可以用于共享其它数据(诸如在一些实施例中，其生成的经调整的无功电流补偿值iC)。如图所示，AVR 124A耦合到发电机104A的输出端并接收由此生成的无功电流idA。AVR 124A具有耦合到发电机磁场控制输入端106A的输出端125A，其向发电机104A的发电机磁场118A提供发电机磁场电压EFA和/或经调整的发电机磁场电压EFadj。类似地，AVR 124B耦合到发电机104B的输出端并接收由此生成的无功电流i0dB。AVR 124B具有耦合到发电机磁场控制输入端106B 的输出端125B，其将发电机磁场电压EFB提供给发电机104B的发电机磁场118B。如图所示，每个AVR 124A、124B可以分别经由参考电源222A、222B接收参考功率或参考电压VREF。
参考图7，如图8中所示，新的改进的控制***300和方法利用改进的CCC用于控制分别具有传递函数id1/Ve1和id2/Ve2的两个或更多个发电机的无功发电。如图8中所示，改进的CCC控制器202提供经调整的无功电流补偿VC作为输出，其被提供到每个AVR的求和点。当无功电流差等于零或大约为零时，改进的CCC控制器102 提供与常规CCC相同的由AVR进行的CCC控制。但是，当无功电流差不等于零也不大约为零时，改进的CCC控制202向AVR 124提供附加的VC调整VCadj，示为VCadjA、VCadjB，作为由PIC的闭环反馈提供的输入，如图6、图7和图8中举例所示的。照此，与图4 的现有技术常规CCC***相比，改进的CCC控制器102向AVR124提供新的且不同的反馈控制输入。通过这样做，当所确定的无功电流差不平衡或者等于零或大约为零时，改进的***102提供对 AVR的输出的进一步调整。每个AVR 124可以从改进的CCC控制器102接收经调整的无功电流补偿VC，并且作为响应以经调整的发电机磁场电压EFADJ的形式生成改进的经调整的发电机控制，其被提供到相关联的发电机104的发电机磁场控制输入端。作为响应，接收由EFADJ提供的改进的经调整的发电机控制的每个发电机104响应于此而调整发电机104的操作，这导致对由发电机104生成的无功功率的改变或调整。通过这样做，多个发电机104被控制以使无功电流差回到等于零或大约为零，从而比常规CCC控制***更快速和准确地稳定无功电流。
用于控制多个并联发电机的描述方法的一个实施例在图9(包括图9A和9B)的流程图中示出。图9A的过程400图示了改进的控制***202的示例性过程，其在静态起始点402处开始。该过程然后从发电机104A接收无功电流idA作为输入408，并且在过程410中从发电机104B接收无功电流idB。当然在实践中，可以有多于两个发电机 104，因此有多于两个接收到的无功电流id。控制***202然后在过程420中确定接收到的无功电流idA、idB的平均值idavg，并且在过程 422中将它们进行比较以确定接收到的无功电流idavg的确定的平均值与受控发电机104的无功电流id之间的差。PIC控制器202在过程 426中基于PIC控制器202接收过程408(idA)、过程410(idB)、过程420(idavg)和过程422(iRdiff)的输入生成经调整的VCadj。过程426将确定的VCadj提供给AVR 124。
过程400还可以不仅包括如图9A中所示的改进的控制***202 的过程，而且还包括如图9B中所示的AVR 124的操作和受控发电机 104的受控过程。在AVR 124在过程428中从过程426接收到经调整的VCadj之后，在过程432中从参考电压源126接收参考电压VREF。然后AVR 124在过程436中生成到发电机104的发电机磁场118的发电机磁场控制输入端106的经调整的发电机磁场EFadj。在发电机中，该过程继续，其中发电机磁场控制输入端106在过程438中接收经调整的发电机电压EFadj并提供对发电机104的操作的调整，诸如在过程440中通电的发电机磁场的操作特征的改变。因此，发电机 104在过程460中产生经调整或经修改的无功功率和电流输出。这包括经修改的无功电流idmod，其然后基于发电机流回到过程408或过程410或回到开始402。图10图示了改进的***的无功功率共享性能与现有技术***和方法的比较。最初两个发电机104共享70kW的有功功率和60kvar的无功功率。在大约2.2秒的时候，添加了 60kvar的无功功率。如图10A中所示，在下垂模式下存在相当大的无功电流共享误差。如图10B中所示，当应用常规CCC时，实现了无功电流共享的改进。但是，如图所示，在常规CCC的情况下仍然存在无功电流共享的稳态误差。图10C图示了所公开的改进的CCC 控制***的改进的性能，其中没有观察到稳态误差。这说明与图10A 中的下垂模式和图10B中的常规CCC相比，性能得到了改进。
表2示出了与下垂和常规CCC发电机组控制***相比，比较具有不同增益的三种不同的改进的控制***的无功功率Q的稳态值。对于CCC模式，假设KG1＝KG2＝0.1。
表2.无功功率Q的稳态值
| Q<sub>l</sub> | Q<sub>2</sub> | |
| 下垂 | 0.40 | 0.55 |
| 常规CCC K<sub>I1</sub>＝K<sub>I2</sub>＝0 | 0.486 | 0.513 |
| 最新公开的CCC K<sub>I1</sub>＝0.0，K<sub>I2</sub>＝l.0 | 0.4971 | 0.4971 |
| 最新公开的CCC K<sub>I1</sub>＝l.0，K<sub>I2</sub>＝0.0 | 0.502 | 0.502 |
| 最新公开的CCC K<sub>I1</sub>＝K<sub>I2</sub>＝l.0 | 0.4998 | 0.4998 |
在多个发电机104连接到电网/负载的情况下，诸如其中两个发电机104A、104B连接到相同的电力母线，无功电流补偿可以用三种不同的方法执行：下垂、常规CCC，以及改进的CCC控制***和方法。可以假设总有功功率为0.9p.u。为测试配置了具有CCC和下垂补偿的组合负载补偿。CCC增益是KG＝0.1且KI＝0.1。这些***在 2％的下垂补偿下进行了测试。
最初，发电机以具有2％下垂的改进的CCC操作。三个测试序列的结果在图11中示出，如下：
(a)在2.4秒处禁用横流模式。
(b)在2.4秒处启用常规CCC。
(c)在2.4秒处启用改进的CCC。
如图11A中所示，当没有提供CCC元件时，无功电流存在相当大的误差。当启用常规CCC时(如图11B中所示)，多个发电机 104A、105B尝试共享无功电流。但是，由于两个发电机电压之间的差，存在稳态误差。改进的控制***和方法利用无功功率作为到PIC 的输入，然后PIC生成经调整的无功电流补偿作为到CCC控制***的新输入，然后CCC控制***调整用于控制发电机以消除稳态误差的输出发电机磁场电压EFADJ，如图11C中所示。
如图所示，改进的CCC控制***和方法的性能已经针对处于孤岛模式以及连接到电网/负载时的两个发电机进行了测试。新的CCC 控制回路被示为更加鲁棒并且优于常规的横流控制***和方法。
利用改进的CCC控制***和方法，不仅改进了向公共负载或电网提供电力的多发电机电力控制***的性能和稳定性，而且消除了对估计接线线路阻抗或发电机阻抗的需要。因此，利用改进的CCC控制***和方法，可以快速完成多个发电机组的无功电流共享调试，并获得优异的性能结果。
用于改进的CCC控制***的计算机操作环境
参考图12，如本文所述的用于控制多个发电机的控制***和方法的***和/或方法的所示实施例的操作环境是具有计算机502的计算机***500，该计算机502包括至少一个高速中央处理单元(CPU) 504，连同与至少一个总线结构508互连的存储器***506、输入设备510和输出设备512。这些元件通过至少一个总线结构524、526 互连。在替代实施例中，控制***和方法可以在独立设备中实现，或者结合到***中的提供刚才描述的操作环境的另一个组件中。
如上所述，输入和输出设备可以包括包含图形用户界面的通信界面。网络接口以及通信***和方法的任何或所有计算机组件可以是任何计算设备，包括但不限于膝上型计算机、PDA、手机/移动电话，以及潜在的专用设备。软件可以实现为其上任何“app”，并且仍然在本公开的范围内。
所示的CPU 504具有熟悉的设计，并且包括用于执行计算的算术逻辑单元(ALU)514、用于临时存储数据和指令的寄存器的集合516以及用于控制计算机***500的操作的控制单元518。对于 CPU 504，各种微处理器中的任何一种同样优选但不限于此。这个图示的实施例在设计为可移植到这些处理平台中的任何一个的操作***上操作。
存储器***506一般包括介质形式的高速主存储器520，诸如随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)半导体设备，它们在非瞬态计算机可记录介质上是典型的。本公开不限于此，并且还可以包括长期存储介质形式的辅助存储装置522，诸如软盘、硬盘、磁带、 CD-ROM、闪存等，以及使用电、磁、光或其它记录介质存储数据的其它设备。在一些实施例中，主存储器520还可以包括用于通过显示设备(未示出)显示图像的视频显示存储器。本领域技术人员将认识到的是，存储器***1006可以包括具有多种存储容量的多种替代组件。
在适用的情况下，也可以在如本文所述的***或其实施例中提供输入设备510和输出设备512。输入设备510可以包括任何键盘、鼠标、物理换能器(例如，麦克风)，并且可以经由与上述通信接口相关联或分离的输入接口524(诸如图形用户界面)互连到计算机502，通信接口包括用于无线通信的天线接口。输出设备512可以包括显示器、打印机、换能器(例如，扬声器)等，并且可以经由包括上述通信接口的输出接口526互连到计算机502，通信接口包括天线接口。一些设备(诸如网络适配器或调制解调器)可以用作输入和/或输出设备。
如本领域技术人员所熟悉的，计算机***500还包括操作***和用于可执行指令的至少一个应用程序。操作***是控制计算机***的操作和资源分配的软件的集合。应用程序是软件的集合，它使用通过操作***使之可用的计算机资源来执行控制***的***和方法和/或上述一个或多个过程中的任何一个所需的任务。
根据计算机编程领域技术人员的实践，下面参考由计算机*** 500执行的操作的符号表示来描述本公开。此类操作有时被称为计算机可执行的。将认识到的是，符号表示的操作包括由CPU 504对表示数据位的电信号的操纵和对存储器***506中的存储器位置处的数据位的维护，以及对信号的其它处理。维护数据位的存储器位置是具有与数据位对应的特定电、磁或光学特性的物理位置。一个或多个实施例可以以有形形式在由可以存储在计算机可读介质上的计算机可执行指令限定的一个或多个程序中实现。计算机可读介质可以是上文关于存储器***506描述的任何设备或设备的组合。
因此，前述公开公开了多个***和方法，其可以由各种要素和步骤组成，这些要素和步骤可以存在于或可以不存在于要在特定时间或特定设置中使用的任何特定***或方法中，并且因此公开了***和方法的许多排列。前述公开允许根据一个或多个用户改变和选择特征、要素和步骤。
当描述要素或特征和/或其实施例时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在意味着存在一个或多个元素或特征。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包容性的，并且意味着除了具体描述的那些之外还可以存在附加的要素或特征。
本领域技术人员将认识到的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对上述示例性实施例和实施方式进行各种改变。因而，以上描述中包含或附图中所示的所有事项都应当被解释为说明性的而不是在限制性的意义上解释。
还应理解的是，本文描述的过程或步骤不应被解释为必然要求它们以所讨论或图示的特定次序执行。还应理解的是，可以采用附加的或替代的过程或步骤。
Claims (31)
1.一种控制发电***的方法，该发电***具有并联连接运行的两个或更多个发电机，其中的任一发电机是参考发电机以及一个或多个其他发电机，每个发电机具有端子电压并且在发电机输出端处将发电机无功功率输出供应给公共负载，每个发电机具有耦合到自动电压调节器AVR发电机参考电压的发电机磁场控制输入端，发电***还具有并联横流补偿元件CCC，该并联横流补偿元件耦合到每个相应发电机的输出端用于从每个相应发电机接收相关联的无功电流，并且耦合到相关联的AVR用于响应于接收到的无功电流而向AVR提供电流补偿输入，该方法包括：
从所述参考发电机接收参考无功电流；
从所述一个或多个其他发电机中的每一个接收发电机无功电流；
通过对分别从所述一个或多个其他发电机接收到的一个或多个无功电流求平均来确定平均发电机无功电流；
确定作为接收到的参考无功电流与确定的平均发电机无功电流之间的差的差值无功电流；
将确定的差值无功电流提供到比例-积分PI控制器的输入端；
根据确定的差值无功电流生成经调整的无功电流补偿值；以及
将经调整的无功电流补偿值提供到与参考发电机相关联的AVR作为输入。
2.如权利要求1所述的方法，其中在AVR中，执行以下步骤：
接收经调整的无功电流补偿值；
生成经调整的发电机磁场电压值，该值是响应于接收到的经调整的无功电流补偿值而从参考发电机的发电机磁场电压的调整；以及
将经调整的发电机磁场输入电压提供到参考发电机的发电机磁场控制输入端，该输入电压包括生成的经调整的发电机磁场电压值。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：
确定接收到的所述一个或多个其他发电机的无功电流之间的无功电流差，并且其中当确定的无功电流差不等于零也不大约为零时，提供的经调整的发电机磁场输入电压包括生成的发电机磁场电压值，并且当确定的无功电流差等于零或大约为零时，提供的经调整的发电机磁场输入电压依赖于接收到的参考电压和发电机端子电压，并且不包括CCC补偿输入。
4.如权利要求1所述的方法，其中参考发电机包括在所述一个或多个其他发电机中，参考AVR是与参考发电机相关联的AVR，并且比例-积分PI控制器是参考比例-积分PI控制器；该方法还包括：
将接收到的参考发电机的无功电流提供给与所述一个或多个其他发电机中的每一个相关联的AVR，其中在所述一个或多个其他发电机中的每一个的AVR中，该方法还包括生成经调整的发电机磁场电压值，该值是响应于从所述参考AVR接收到的无功电流而从相关联的一个或多个其他发电机的发电机磁场电压的调整，以及向每个其他发电机的发电机磁场控制输入端提供所述经调整的发电机磁场电压，该电压包括生成的经调整的发电机磁场电压值。
5.如权利要求1所述的方法，其中生成经调整的无功电流补偿值包括确定经调整的补偿电压以及将经调整的补偿电压提供到与参考发电机相关联的AVR的电压求和输入端，该电压求和输入端还接收来自参考电源的参考电压和来自CCC元件的电流补偿输入。
6.如权利要求1所述的方法，其中参考发电机包括在所述一个或多个其他发电机中，并且具有接收参考发电机磁场参考电压的参考发电机磁场控制输入端，并且AVR是与参考发电机相关联的参考AVR，还包括：
从所述其他发电机中的至少一个接收无功电流；
确定作为从所述其他发电机中的至少一个接收到的无功电流与确定的平均发电机无功电流之间的差的第二差值无功电流；
将确定的第二差值无功电流提供到与和该至少一个其他发电机相关联的至少一个AVR相关联的比例-积分PI控制器的输入端；
根据确定的第二差值无功电流生成第二经调整的无功电流补偿值；以及
将第二经调整的无功电流补偿值作为输入提供给与该至少一个其他发电机相关联的至少一个AVR。
7.如权利要求6所述的方法，其中在与该至少一个其他发电机相关联的AVR中，该方法还包括：
接收第二经调整的无功电流补偿值；
生成第二经调整的发电机磁场电压值，该值是响应于接收到的第二无功电流补偿值而从至少一个其他发电机的第二发电机磁场电压的调整，以及
将第二经调整的发电机磁场电压提供到至少一个其他发电机的发电机磁场控制输入端，该电压包括生成的第二发电机磁场电压值。
8.如权利要求1所述的方法，其中在比例-积分PI控制器中，该方法还包括：
接收第一增益KI和第二增益KG作为比例-积分PI控制器的输入设置；以及
其中响应于接收到的第一增益KI和第二增益KG输入设置而生成经调整的无功电流补偿。
9.如权利要求1所述的方法，其中比例-积分控制器是并联横流补偿元件CCC的组件。
10.如权利要求1所述的方法，其中比例-积分PI控制器替换为比例积分微分PID控制器，并且其中向比例-积分PI控制器的输入端提供差值无功电流的步骤是向PID控制器提供输入。
11.一种用于控制发电***的***，该发电***具有并联连接运行的两个或更多个发电机，所述两个或更多个发电机包括一个参考发电机以及一个或多个其他发电机，每个发电机具有耦合到自动电压调节器AVR的发电机磁场控制输入端，该自动电压调节器AVR从发电机磁场电压源接收发电机磁场电压，每个发电机还包括具有被配置为供应发电机无功功率给公共负载的端子电压的输出端，发电***还具有并联横流补偿元件CCC，该并联横流补偿元件CCC耦合到每个发电机的输出端用于从所述两个或更多个发电机接收两个或更多个无功电流，该并联横流补偿元件CCC还耦合在参考发电机AVR的输出端并且用于响应于接收到的两个或更多个无功电流而向参考发电机AVR提供无功电流补偿输入，该***包括：
存储器，用于存储可执行指令；
输入端，用于从所述参考发电机的输出端接收参考无功电流，并且一个或多个输入端用于从所述一个或多个其他发电机中的每一个的输出端接收无功电流；
处理器，耦合到存储器并且被配置用于执行存储的可执行指令，可执行指令包括通过对来自所述其他发电机的一个或多个无功电流求平均来确定平均发电机无功电流，以及确定作为参考无功电流与确定的平均发电机无功电流之间的差的差值无功电流；
比例-积分PI控制器，被配置用于接收确定的差值无功电流，并且确定经调整的无功电流补偿值；以及
所述***被配置为将确定的经调整的无功电流补偿值作为输入提供给与参考发电机相关联的参考发电机AVR。
12.如权利要求11所述的***，还包括：
参考发电机AVR被配置用于接收经调整的无功电流补偿值，生成经调整的发电机磁场电压，该电压是响应于接收到的经调整的无功电流补偿值而从参考发电机的发电机磁场电压的调整，并且将经调整的发电机磁场输入电压提供到参考发电机的发电机磁场控制输入端，该输入电压包括生成的经调整的发电机磁场电压值。
13.如权利要求11所述的***，其中PI控制器和参考发电机AVR被配置用于：
确定参考发电机的无功电流与所述一个或多个其他发电机的平均无功电流之间的无功电流差，并且其中当确定的无功电流差不等于零也不大约为零时；以及
PI控制器基于确定的无功电流差发电机磁场电压生成经调整的发电机磁场电压，
其中经调整的发电机磁场电压将比例控制与附加的积分调整相结合，以提供等于零或大约等于零的无功电流差。
14.如权利要求11所述的***，其中PI控制器替换为PID控制器并且PID控制器包括微分控制回路，并且其中PID控制器和参考发电机AVR被配置用于：
确定参考发电机的无功电流与至少一个或多个其他发电机的平均无功电流之间的无功电流差，并且其中当确定的无功电流差不等于零也不大约为零时；以及
PI控制器基于确定的无功电流差发电机磁场电压生成经调整的发电机磁场电压，
其中经调整的发电机磁场电压将比例控制与附加的积分和微分调整相结合，以提供等于或大约等于零的无功电流差。
15.如权利要求11所述的***，其中参考发电机包括在所述一个或多个其他发电机中，并且AVR是与参考发电机相关联的参考发电机AVR，并且经调整的发电机磁场电压值是第一经调整的发电机磁场电压值，还包括该***被配置用于将参考发电机的无功电流提供给至少一个其他发电机的AVR，并且AVR与所述至少一个其他发电机中的每一个发电机相关联，用于接收参考无功电流，生成第二经调整的发电机磁场电压值，该值是响应于接收到的参考无功电流而从至少一个其他发电机的发电机磁场电压的调整，并且用于将第二经调整的发电机磁场输入电压提供到至少一个其他发电机的发电机磁场控制输入端。
16.如权利要求11所述的***，其中，响应于接收到经调整的无功电流补偿值，参考发电机AVR被配置用于将经调整的发电机磁场功率输入提供到参考发电机的发电机磁场控制输入端。
17.如权利要求11所述的***，其中该***被配置用于将经调整的无功电流补偿值在参考发电机AVR的输入端处提供到电压求和输入端，其中电压求和点被配置用于接收发电机端子电压、来自参考电压源的参考电压以及来自CCC元件的电流补偿输入，并且其中至少部分地响应于到电压求和点的每个输入而生成经调整的发电机磁场输入电压。
18.如权利要求11所述的***，其中PI控制器替换为比例积分微分PID控制器。
19.如权利要求11所述的***，其中比例-积分PI控制器被配置用于：
接收第一增益KI和第二增益KG作为比例-积分PI控制器的输入设置；并且
其中响应于接收到的第一增益KI和第二增益KG输入设置而生成经调整的无功电流补偿。
20.如权利要求11所述的***，其中比例-积分PI控制器被配置为并联横流补偿元件的组件。
21.一种控制发电***的方法，该发电***具有并联连接运行的参考发电机以及至少一个或多个其他发电机，每个发电机具有端子电压并且将发电机输出端处的发电机无功功率输出供应给公共负载，每个发电机具有耦合到自动电压调节器AVR并且从发电机磁场电压源接收发电机磁场电压的发电机磁场控制输入端，发电***还具有并联横流补偿元件CCC，该并联横流补偿元件CCC耦合到每个发电机的输出端用于从每个相应发电机接收无功电流并且耦合到与每个相应发电机相关联的每个相应AVR用于向每个相应AVR提供无功电流补偿，该方法包括：
(a)在控制***中执行以下操作，其中该控制***具有比例-积分PI控制器，存储可执行指令的存储器、输入端、耦合到并联横流补偿元件的输出端以及耦合到存储器并且可操作以用于执行存储的可执行指令的处理器：
在输入端处接收所述参考发电机的无功电流；
在输入端处接收来自所述一个或多个其他发电机中的每一个的无功电流；
通过对接收到的来自所述一个或多个其他发电机中的每一个的无功电流求平均来确定平均发电机无功电流；
确定作为从所述参考发电机接收到的无功电流与确定的平均发电机无功电流之间的差的差值无功电流；以及
响应于接收到的确定的差值无功电流而生成经调整的无功电流补偿值；以及
(b)在与所述一个或多个其他发电机中的至少一个相关联的自动电压调节器AVR中：
接收经调整的无功电流补偿值；以及
响应于接收到的经调整的无功电流补偿而向参考发电机的发电机磁场控制输入端生成经调整的发电机控制输入；
(c)在参考发电机中：
接收经调整的发电机控制输入；以及
响应于接收到的经调整的发电机控制而调整参考发电机的操作。
22.如权利要求21所述的方法，其中在与参考发电机相关联的AVR中，该方法还包括：
生成对提供到参考发电机的发电机磁场控制输入端的功率的调整作为经调整的发电机控制输入。
23.如权利要求21所述的方法，其中确定经调整的无功电流补偿值包括提供与参考发电机相关联的AVR的电压求和输入，该方法还包括：
在电压求和点处：从参考电压源接收参考电压；并且从CCC元件接收电流补偿输入，其中响应于与参考发电机相关联的AVR的电压求和点的输出而生成经调整的控制电压输入。
24.如权利要求21所述的方法，其中控制***比例-积分PI控制器替换为比例积分微分PID控制器。
25.如权利要求21所述的方法，其中在控制***中，该方法还包括：
接收第一增益KI和第二增益KG作为比例-积分PI控制器的输入设置；
其中响应于接收到的第一增益KI和第二增益KG输入设置而生成经调整的无功电流补偿。
26.一种用于控制发电***的***，该发电***具有并联连接运行的参考发电机和至少一个或多个其他发电机，每个发电机具有输出端、端子电压并且经由输出端将发电机无功功率输出供应给公共负载，每个发电机具有发电机磁场控制输入端，发电***包括：
自动电压调节器AVR，具有与两个或更多个发电机中的每个发电机相关联的发电机参考电压，每个AVR具有输入端并且具有耦合到相关联的发电机的发电机磁场控制输入端的输出端；
并联横流补偿元件CCC，耦合到所述两个或更多个发电机的每个AVR的输入端并且被配置用于从每个相关联的发电机接收无功电流并向每个相关联的AVR提供无功电流补偿；以及
用于所述两个或更多个发电机中的每个发电机的控制***，每个控制***具有比例-积分PI控制器、存储器、处理器、第一输入端、第二输入端、控制输出端和可执行指令，每个控制***被配置用于在第一输入端处接收相关联的发电机的无功电流，并且用于第二输入端处接收通过对来自所述至少一个或多个其他发电机中的每一个的无功电流求平均来确定的平均发电机无功电流；
用于每个控制***的可执行指令，被配置用于执行以下操作：通过对接收到的所述至少一个或多个其他发电机中的每一个的无功电流求平均来确定平均发电机无功电流，以及确定作为接收到的相关联的发电机的无功电流与所述至少一个或多个其他发电机的确定的平均发电机无功电流的差的差值无功电流，
每个比例-积分PI控制器被配置用于：
接收确定的差值无功电流并且根据接收到的差值无功电流生成经调整的无功电流补偿值；
从控制***接收确定的差值无功电流；以及
响应于接收到的确定的差值无功电流而生成经调整的无功电流补偿值；
每个自动电压调节器AVR被配置用于：
从参考电压源接收参考电压；
从相关联的并联横流补偿元件CCC接收电流补偿；
从控制***接收确定的经调整的无功电流补偿值；以及
响应于接收到的经调整的无功电流补偿值、接收到的参考电压和接收到的电流补偿而生成经调整的发电机控制输入；
其中相关联的发电机是受控发电机，其被配置用于：
从与受控发电机相关联的AVR接收经调整的发电机控制输入；并且
响应于接收到的经调整的发电机控制输入而调整受控发电机的操作。
27.如权利要求26所述的***，其中与受控发电机相关联的AVR还被配置用于生成对提供给受控发电机的发电机磁场控制输入端的发电机磁场电压的调整作为经调整的发电机控制输入。
28.如权利要求26所述的***，其中PI控制器替换为比例积分微分PID控制器。
29.如权利要求26所述的***，其中每个控制***还被配置用于生成经调整的无功电流补偿值作为经调整的发电机磁场电压值，其中生成的经调整的发电机磁场电压连同接收到的参考电压和接收到的电流补偿一起被提供到每个相关联的发电机的AVR的电压求和输入端。
30.如权利要求26所述的***，其中每个控制***还被配置用于每个相关联的发电机：
接收第一增益KI和第二增益KG作为比例-积分PI控制器的输入设置；以及
其中响应于接收到的第一增益KI和第二增益KG输入设置而生成经调整的无功电流补偿值。
31.如权利要求26所述的***，其中每个比例-积分PI控制器还被配置为并联横流补偿元件的组件。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4701690A (en) * | 1985-11-27 | 1987-10-20 | Basler Electric Company | Transfer apparatus, regulating apparatus and methods |
| US5754033A (en) * | 1996-03-13 | 1998-05-19 | Alaska Power Systems Inc. | Control system and circuits for distributed electrical-power generating stations |
| CN1269916A (zh) * | 1997-09-11 | 2000-10-11 | 西门子公司 | 为电动机类用电器供电的*** |
| US6218813B1 (en) * | 1999-09-30 | 2001-04-17 | Rockwell Technologies, Llc | Cross current compensation system and method |
| CN1298191A (zh) * | 1999-11-30 | 2001-06-06 | 株式会社日立制作所 | 发电机断路器的同步开路方法及其控制设备 |
| US20080290666A1 (en) * | 2007-02-15 | 2008-11-27 | Aka Information Design | Generator power plant protection system and method |
| CN101447759A (zh) * | 2008-11-21 | 2009-06-03 | 包头市汇全稀土实业（集团）有限公司 | 风力发电用同步机无功补偿方法及设备 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6395900A (ja) | 1986-10-09 | 1988-04-26 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 同期機の横流補償装置 |
| US6285168B1 (en) | 1999-09-30 | 2001-09-04 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Reactive droop compensation system and method |
| JP2003169500A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | 同期機の励磁制御装置 |
| JP3929767B2 (ja) | 2001-12-14 | 2007-06-13 | 三菱電機株式会社 | 電力系統の横流補償制御システム |
| US7019495B2 (en) | 2003-08-28 | 2006-03-28 | C.E. Neihoff & Co. | Inter-regulator control of multiple electric power sources |
| US7319307B2 (en) | 2005-12-16 | 2008-01-15 | General Electric Company | Power balancing of multiple synchronized generators |
| JP5117296B2 (ja) | 2008-06-24 | 2013-01-16 | 本田技研工業株式会社 | 発電機の並列運転接続装置 |
| US9484850B2 (en) * | 2012-10-18 | 2016-11-01 | Regal Beloit America, Inc. | Voltage regulator and methods for simulating reactive power in parallel power generation systems |
| US9709964B2 (en) * | 2014-07-11 | 2017-07-18 | Cummins Power Generation Ip, Inc. | Genset power control in power systems |
| US10707789B2 (en) * | 2017-05-12 | 2020-07-07 | General Electric Company | Adaptive current damping module for improved power converter control in wind turbine systems |
-
2020
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- 2020-02-21 WO PCT/US2020/019299 patent/WO2020172578A1/en unknown
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- 2020-02-21 EP EP20760107.1A patent/EP3928424B1/en active Active
- 2020-02-21 US US16/962,420 patent/US10965232B2/en active Active
- 2020-02-21 BR BR112021016695-5A patent/BR112021016695A2/pt unknown
- 2020-02-21 ES ES20760107T patent/ES2970497T3/es active Active
- 2020-02-21 CA CA3131150A patent/CA3131150C/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4701690A (en) * | 1985-11-27 | 1987-10-20 | Basler Electric Company | Transfer apparatus, regulating apparatus and methods |
| US5754033A (en) * | 1996-03-13 | 1998-05-19 | Alaska Power Systems Inc. | Control system and circuits for distributed electrical-power generating stations |
| CN1269916A (zh) * | 1997-09-11 | 2000-10-11 | 西门子公司 | 为电动机类用电器供电的*** |
| US6218813B1 (en) * | 1999-09-30 | 2001-04-17 | Rockwell Technologies, Llc | Cross current compensation system and method |
| CN1298191A (zh) * | 1999-11-30 | 2001-06-06 | 株式会社日立制作所 | 发电机断路器的同步开路方法及其控制设备 |
| US20080290666A1 (en) * | 2007-02-15 | 2008-11-27 | Aka Information Design | Generator power plant protection system and method |
| CN101447759A (zh) * | 2008-11-21 | 2009-06-03 | 包头市汇全稀土实业（集团）有限公司 | 风力发电用同步机无功补偿方法及设备 |
Also Published As
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