發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)電機組技術領域，特別是涉及一種發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制方法 和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 在電網(wǎng)技術日新月異的情況下，一些偏遠地方高架線路從電網(wǎng)輸電，成本很高，甚 至該地方建設高架線路技術難度高，存在風險。因此可利用當?shù)厮Y源進行水輪機發(fā)電，利 用電子負載調(diào)節(jié)頻率，解決附近居民生活用電質(zhì)量而發(fā)明的一種調(diào)節(jié)頻率與治理諧波的控 制設備。
[0003] 電子負荷調(diào)節(jié)器用于維持發(fā)電機組頻率的恒定，并通過電動操作機構開關導葉以 實現(xiàn)機組開關機。而由于機組容量較大，由于負載的變化會產(chǎn)生三相不平衡，對發(fā)電機不 利，降低了發(fā)電機的使用安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種可提高發(fā)電機使用安全性的發(fā)電機電子 負荷調(diào)節(jié)器控制方法和系統(tǒng)。
[0005] -種發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制方法，包括以下步驟：
[0006] 分別實時獲取多個虛擬水箱的實測頻率和控制參數(shù)；所述多個虛擬水箱為對負載 水阻箱進行劃分得到；
[0007] 根據(jù)所述實測頻率以及接收的控制頻率計算得到各虛擬水箱的偏差值，并根據(jù)所 述偏差值和所述控制參數(shù)計算得到各虛擬水箱的控制步長；
[0008] 根據(jù)各虛擬水箱的控制步長計算所述負載水阻箱的總控制步長；
[0009] 獲取發(fā)電機的三相電流的電流值和頻率值，并根據(jù)所述三相電流的電流值和頻率 值計算得到所述發(fā)電機的三相電流的給定值并輸出；
[0010] 根據(jù)所述各虛擬水箱的偏差值、所述發(fā)電機的三相電流的電流值和給定值以及所 述負載水阻箱的總控制步長計算得到電子負荷調(diào)節(jié)器的可控娃控制步長并輸出。
[0011] 一種發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)，包括：
[0012] 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于分別實時獲取多個虛擬水箱的實測頻率和控制參數(shù)；所述多 個虛擬水箱為對負載水阻箱進行劃分得到；
[0013] 第一處理模塊，用于根據(jù)所述實測頻率以及接收的控制頻率計算得到各虛擬水箱 的偏差值，并根據(jù)所述偏差值和所述控制參數(shù)計算得到所述各虛擬水箱的控制步長；
[0014] 第二處理模塊，用于根據(jù)所述各虛擬水箱的控制步長計算所述負載水阻箱的總控 制步長；
[0015] 電流控制模塊，用于獲取發(fā)電機的三相電流的電流值和頻率值，并根據(jù)所述三相 電流的電流值和頻率值計算得到所述發(fā)電機的三相電流的給定值并輸出；
[0016] 步長控制模塊，用于根據(jù)所述各虛擬水箱的偏差值、所述發(fā)電機的三相電流的電 流值和給定值以及所述負載水阻箱的總控制步長計算得到電子負荷調(diào)節(jié)器的可控硅控制 步長并輸出。
[0017] 上述發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制方法和系統(tǒng)，分別實時獲取多個虛擬水箱的實測 頻率和控制參數(shù)，根據(jù)實測頻率以及接收的控制頻率計算得到各虛擬水箱的偏差值，并根 據(jù)偏差值和控制參數(shù)計算得到各虛擬水箱的控制步長。根據(jù)各虛擬水箱的控制步長計算負 載水阻箱的總控制步長，進而計算得到電子負荷調(diào)節(jié)器的可控硅控制步長并輸出。獲取發(fā) 電機的三相電流的電流值和頻率值，并根據(jù)三相電流的電流值和頻率值計算得到發(fā)電機的 三相電流的給定值并輸出，用于控制發(fā)電機的三相電流平衡。通過將負載水阻箱劃分為多 個虛擬水箱，實時獲取虛擬水箱的參數(shù)計算水阻箱的總控制步長，進而得到電子負荷調(diào)節(jié) 器的可控硅控制步長并輸出，用作對電子負荷調(diào)節(jié)器的可控硅進行調(diào)節(jié)控制，以實現(xiàn)三相 電流的頻率穩(wěn)定調(diào)節(jié)。獲取發(fā)電機三相電流的電流值，并結(jié)合頻率計算三相電流的給定值 后輸出，用于控制發(fā)電機三相電流平衡。通過頻率平衡和電流平衡對電子負荷調(diào)節(jié)器進行 控制，避免因負載的變化產(chǎn)生三相不平衡，提高了發(fā)電機的使用安全性。
【附圖說明】
[0018] 圖1為一實施例中發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制方法的流程圖；
[0019] 圖2為一實施例中根據(jù)各虛擬水箱的控制步長計算負載水阻箱的總控制步長的 流程圖；
[0020] 圖3為一實施例中獲取發(fā)電機的三相電流的電流值和頻率值，并根據(jù)三相電流的 電流值和頻率值計算得到發(fā)電機的三相電流的給定值并輸出的流程圖；
[0021] 圖4為一實施例中根據(jù)各虛擬水箱的偏差值、發(fā)電機的三相電流的電流值和給定 值以及負載水阻箱的總控制步長計算得到電子負荷調(diào)節(jié)器的可控硅控制步長并輸出的流 程圖；
[0022] 圖5為另一實施例中發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制方法的流程圖；
[0023] 圖6為一實施例中諧波檢測原理圖；
[0024] 圖7為一實施例中發(fā)電機不加濾波的瞬時電流波形圖；
[0025] 圖8為一實施例中瞬時的無功電流加諧波電流波形圖；
[0026] 圖9為一實施例中瞬時的有功電流波形圖；
[0027] 圖10為一實施例中空間矢量扇區(qū)示意圖；
[0028] 圖11為一實施例中發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)的結(jié)構圖；
[0029] 圖12為一實施例中第二處理模塊的結(jié)構圖；
[0030] 圖13為一實施例中電流控制模塊的結(jié)構圖；
[0031] 圖14為一實施例中步長控制模塊的結(jié)構圖；
[0032] 圖15為另一實施例中發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)的結(jié)構圖。
【具體實施方式】
[0033] 一種發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制方法，適用于發(fā)電機單機孤網(wǎng)運行下的電子負荷 調(diào)節(jié)器控制。如圖1所示，發(fā)電機電子負荷調(diào)節(jié)器控制方法包括以下步驟：
[0034] 步驟S110 :分別實時獲取多個虛擬水箱的實測頻率和控制參數(shù)。
[0035] 多個虛擬水箱為對負載水阻箱進行劃分得到，實時對各虛擬水箱的頻率進行采 集，虛擬水箱的控制參數(shù)指給定的電壓的使用頻率。負載水阻箱的功能是用于散熱，保證 多余的電能通過熱能的轉(zhuǎn)換而消耗，從而達到負載的平衡。發(fā)電機的負載水阻箱中有兩路 負載，如果按兩路負載控制，由于電壓是正弦波，功率的大小是非線性的增加與減少，若頻 率的控制效果不好，在功率由〇-最大或由最大一〇的變化過程中，出現(xiàn)兩個問題：第一，振 蕩的幅值較大，調(diào)節(jié)時間較長，發(fā)電機會在變化過程中產(chǎn)生很大的電磁轉(zhuǎn)矩，甚至損壞發(fā)電 機；第二，穩(wěn)定頻率的效果不好，把頻率穩(wěn)定在0. 5HZ以內(nèi)很難穩(wěn)定頻率，穩(wěn)定頻率的范圍 在48-52HZ，發(fā)電機的聲音異常。
[0036] 將負載水阻箱虛擬分為m個虛擬水箱，若負載水阻箱兩個負載控制的控制步長分 別為N，那么總的控制步長為2N。負載水阻箱的控制步長N是根據(jù)現(xiàn)場的工況取一個合適的 值，通?？稍诳刂破鞯挠布O計完成時確定，還可設置多個控制步長檔位，以便進行調(diào)整。 本實施例中根據(jù)試驗的使用效果m的取值范圍為21-42,可以達到最佳的控制效果。
[0037] 步驟S120 :根據(jù)實測頻率以及接收的控制頻率計算得到各虛擬水箱的偏差值，并 根據(jù)偏差值和控制參數(shù)計算得到各虛擬水箱的控制步長。
[0038] 獲取虛擬水箱的實測頻率后，根據(jù)接收的控制頻率計算對應虛擬水箱的偏差值。 本實施例中采用PID (proportional-integral-differential，比例-積分-微分）控制進 行計算，設X (i)為第i個虛擬水箱的實測頻率與50HZ (控制頻率）的偏差E (k)、E (k-Ι)、 E(k-2) ;Y(i)為第i個虛擬水箱的控制參數(shù)分別為KP、KI、KD (比例系數(shù)，積分系數(shù)，微分系 數(shù)）。本實施例中根據(jù)偏差值和控制參數(shù)計算得到各虛擬水箱的控制步長，具體為：
[0040] 其中，X⑴為第i個虛擬水箱的偏差值，Y⑴為第i個虛擬水箱的控制參數(shù)，Z(i) 為第i個虛擬水箱的控制步長，m為虛擬水箱的個數(shù)。
[0041] 步驟S130 :根據(jù)各虛擬水箱的控制步長計算負載水阻箱的總控制步長。得到各虛 擬水箱的控制步長后，進而可計算出負載水阻箱的總控制步長。在其中一個實施例中，如圖 2所示，本實施例中步驟S130包括步驟S132和步驟S134。
[0042] 步驟S132 :對各虛擬水箱的控制步長進行邏輯計算，具體為：
〇,.....z(m) = 0。其中，Z(i)為第i個虛擬水箱的控制步長，m為虛擬水箱的個數(shù)，N為負 載水阻箱兩路負載的控制步長。
[0045] 實際上負載水阻箱兩路負載的單相移相角是由一個控制步長控制的，當步長大于 一個值X時，一路水阻就全部導通，然后控制步長