柴油發電機組控制器

柴油發電機組控制器由翼中動力整理發布。

發電機控制器（Generatorcontroller）是發電機的核心，相當于人的大腦。標準定義為：按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制發電機的啟動、調速、制動和反向的主令裝置。由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成，它是發布命令的“決策機構”，即完成協調和指揮整個計算機系統的操作，控制著發電機組的整體運行。

目前，隨著企業業務的不斷增長，數據中心日常所消耗的能源也呈同步增長趨勢，一旦發生市電中斷故障，單臺柴油發電機根本滿足不了數據中心后備電源容量需求，所以，往往需要多臺機組并機運行。為了提高電力系統運行的經濟性和系統可靠性，這就要求系統控制邏輯上不僅要求機組本身具有良好的性能，而且要求各機組間合理承擔下游系統中的有功和無功負荷，這些要求集中反映在對原動機的調速系統和同步發電機的調壓系統。

一、下垂控制（Droop Contol）

為了保證柴油發電機組并機運行的穩定性，往往采用下垂控制，即分別通過P/f下垂控制和Q/V下垂控制來獲取穩定的頻率和電壓，這種控制方式對各機組輸出的有功功率和無功功率分別控制，無需各機組間的通信協調，實現各機組之間的對等控制，保證了柴油發電機組并機系統的供需平衡和頻率穩定。

下垂控制采用了電壓、電流雙環控制，電流內環動態響應速度快，用來提高發電機組的電能質量，電壓外環控制器動態響應速度較慢，可以控制系統的輸出電壓，并產生內環參考信號。首先利用測量模塊采集負荷點的電壓和電流，計算出發電機組的輸出瞬時有功、無功功率，再經過低通濾波器LPF得到相應的平均功率；假設額定頻率運行時，發電機組輸出的有功功率為P，F、U分別為電力系統的頻率和額定電壓幅值，通過下垂環節得到輸出頻率和電壓幅值的指令，再通過電壓合成環節產生參考電壓，然后，參考電壓將作為電壓電流雙環節控制器的輸入。

二、調速（有功-頻率控制）系統

以同步發電機的額定功率fN為基準值，當下游負載的有功功率增加到Pred，則同步發電機的輸出頻率下垂到fref這個新的穩定值，AB段的斜率即為同步發電機的靜態調差系數mp，Δf=fref-fN，ΔP=PN-Pred。在柴油發電機組并聯運行時，各發電機動態調整各自的頻率和功率，直至滿足所有負載需求。若各發電機組容量相同，則靜態調差系數也相同，輸出功率自然也相同；若機組容量不同，則單機容量較大的機組靜態調差系數較大，機組承擔的下游負載自然也更多。

三、調壓（無功-電壓控制）系統

同理，CD段的斜率稱為同步發電機的無功-電壓下垂控制系數nq，反應了發電機組無功功率增量與端電壓偏差的關系，且ΔU=Uref-UN，ΔQ=QN-Qred。由同步發電機勵磁功率單元控制框圖可知，經過測量環節與調差環節的計算得出參考電壓，然后在與發電機端電壓進行比較（其中調壓器為PI控制），使得發電機端電壓始終迅速跟蹤電壓指令。

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