多台发电机的功率分配控制
发电机并联运行的条件
发电机并联运行的条件发电机并联运行是指将多台发电机连接在一起，共同向负载提供电能。
发电机并联运行具有以下条件：1. 发电机类型相同：并联运行的发电机应具有相同的类型、型号和额定功率。
只有类型相同的发电机才能在并联运行中共同提供电能，确保负载得到稳定的电压和电流。
2. 额定电压相同：发电机并联运行时，各发电机的额定电压应相同。
如果电压不同，会导致电能在发电机之间的分配不均，从而影响电能的提供质量。
3. 相序相同：发电机并联运行时，发电机的相序应相同。
相序是指三相交流电中，各相电压的先后顺序。
如果相序不同，会导致电能在发电机之间的分配不均，甚至可能引起相间短路等故障。
4. 发电机参数匹配：发电机并联运行时，各发电机的电阻、电感和电容等参数应相匹配。
这样可以确保发电机之间的电能分配均衡，避免电能在发电机之间产生过大的互交。
5. 控制系统同步：在发电机并联运行时，需要采用同步器控制系统，确保各发电机的频率、相位和电压等参数保持一致。
只有同步运行的发电机才能有效配合，共同向负载提供稳定的电能。
6. 负载均衡：发电机并联运行时，负载应均匀分配给各发电机。
负载不均衡会导致部分发电机过载或负载不足，影响发电机的运行稳定性和寿命。
7. 运行条件相同：发电机并联运行时，各发电机应处于相同的运行条件下，例如温度、湿度、海拔高度等。
不同的运行条件可能导致发电机之间的电能分配不均，甚至引起故障。
8. 保护系统完善：发电机并联运行时，应配置完善的保护系统，及时监测和保护各发电机的运行状态。
如果其中一台发电机出现故障，保护系统可以及时切除该发电机，确保系统的稳定和安全运行。
综上所述，发电机并联运行的条件包括发电机类型相同、额定电压相同、相序相同、发电机参数匹配、控制系统同步、负载均衡、运行条件相同和保护系统完善。
只有在满足这些条件的前提下，发电机并联运行才能有效实现，为负载提供稳定可靠的电能。
发电机并网运行-无功调节
调差控制
调差控制指的是根据发电机无功功率成比例的更改发电机的设定点电压，一般为 3%左 右。其曲线如图 1-1 所示：
图 1-1.调差曲线 发电机与电网并联运行曲线如图 1-2 所示：
图 1-2.并网曲线
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Application 006
2009-3-9
电网电压为“电网电压 1”时，单机空载电压设定为“设定点 1”时，并网时发电机的 无功功率为 2” ，当电网电压无波动时，发电机能够保持恒定无功功率运行； 如需降低无功，可下调空载电压设定点到“设定点 2” ，此时发电机的无功功率为“1” ， 发电机的无功功率减小； 发电机并网运行时，当电网电压保持恒定，调差模式能够确保发电机无功功率恒定。然 而，由于电网电压会随着负荷的变化，呈变化趋势，例如白天的电网电压低于夜间的电 压，当电网电压从“电网电压 1”降低到“电网电压 2”时，发电机的无功功率也相应 的从 2 增加到 4，无功功率增加，功率因数降低。为了提供发电机效率，必须人为降低 发电机的设定点电压，如此，要求现场运行人员及时调整机端电压，如不及时调整，则 会降低发电机效率，而且频繁调整电压，会增加运行难度。
Application 006
2009-3-9
发电机并网运行 —无功控制方式
并联机组间无功功率分配原则及过程
并联机组间无功功率分配原则及过程以并联机组间无功功率分配原则及过程为主题，本文将从以下几个方面进行阐述：并联机组的概念、无功功率的概念、并联机组间无功功率分配的原则、并联机组间无功功率分配的过程。
一、并联机组的概念并联机组是指将多台发电机组成一个整体，通过并联运行来提高发电效率和可靠性的一种发电方式。
在并联机组中，各台发电机的输出电压和频率必须相同，且各台发电机的无功功率分配要合理，以保证整个并联机组的稳定运行。
二、无功功率的概念无功功率是指在交流电路中，由于电感、电容等元件的存在，电流与电压之间存在相位差，导致电路中产生的功率，但这部分功率并不用于做功，而是用于维持电路中的电磁场和电场。
因此，无功功率也被称为“虚功率”。
三、并联机组间无功功率分配的原则在并联机组中，各台发电机的无功功率分配要合理，以保证整个并联机组的稳定运行。
无功功率的分配原则如下：1.按容量分配：各台发电机的无功容量相等，即各台发电机的无功功率分配比例相同。
2.按电压分配：各台发电机的输出电压相等，即各台发电机的无功功率分配比例与其输出电压成正比。
3.按功率因数分配：各台发电机的功率因数相等，即各台发电机的无功功率分配比例与其功率因数成正比。
四、并联机组间无功功率分配的过程并联机组间无功功率分配的过程如下：1.确定各台发电机的无功容量、输出电压和功率因数。
2.根据无功功率分配原则，计算各台发电机的无功功率分配比例。
3.根据无功功率分配比例，计算各台发电机的无功功率输出。
4.通过调节各台发电机的励磁电流，使其输出的无功功率达到分配比例。
5.监测并联机组的无功功率输出，及时调整各台发电机的励磁电流，以保证整个并联机组的稳定运行。
合理的无功功率分配是保证并联机组稳定运行的重要保障。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的无功功率分配原则，并通过科学的计算和调节，保证各台发电机的无功功率输出达到分配比例，从而保证整个并联机组的稳定运行。
发电机并列的理想条件
发电机并列的理想条件随着人类对能源需求的不断增长，发电机的作用变得越来越重要。
在某些情况下，一台发电机已经无法满足能源需求，这时候需要将多台发电机并列使用。
发电机并列的理想条件是什么呢？本文将从以下几个方面进行探讨。
发电机并列的理想条件之一是相同的额定功率。
当多台发电机并列工作时，它们需要共同承担负荷，如果功率不匹配，容易造成负荷过重或者某台发电机空转。
因此，在选择发电机并列时，应确保它们的额定功率相同，以保证并列运行的稳定性和可靠性。
发电机并列的理想条件是相同的频率和相位。
频率是指发电机输出电能的周期性，而相位是指电流或电压的变化相对于时间的位置。
如果多台发电机输出的频率和相位不同，将会导致电能的不稳定供应。
因此，在并列发电机时，需要确保它们的输出频率和相位相同，以保证电能的稳定供应。
第三，发电机并列的理想条件是相同的电压和电流特性。
电压和电流是发电机输出电能的两个重要参数，它们的稳定性和一致性对电力系统的正常运行至关重要。
如果多台发电机输出的电压和电流特性不同，将会导致电力系统的不稳定和不平衡。
因此，在并列发电机时，需要确保它们的电压和电流特性相同，以保证电力系统的稳定和平衡运行。
发电机并列的理想条件还包括相同的功率因素和负载均衡。
功率因素是指发电机输出电流与电压之间的相位差，它反映了电能的有效利用程度。
负载均衡是指多台发电机之间负荷分配的平衡性。
如果功率因素和负载分配不均衡，将会导致电能的浪费和不稳定供应。
因此，在并列发电机时，需要确保它们的功率因素相同，并进行合理的负载均衡，以提高电能的利用效率和供应稳定性。
发电机并列的理想条件包括相同的额定功率、频率和相位、电压和电流特性、功率因素和负载均衡。
只有满足这些条件，多台发电机才能实现稳定可靠的并列运行，为人类提供持续稳定的电能供应。
我们应该在设计和选择发电机并列方案时，充分考虑这些条件，以确保电力系统的正常运行和能源的可持续利用。
发电机的并列运行
发电机的并列运行是一种常见的发电系统运行方式，它能够在电网不稳定或者需要大功率供电的情况下提供可靠的电力支持。
本文将重点探讨发电机并列运行的原理、优势和注意事项。
一、发电机并列运行的原理发电机并列运行，即将多台发电机连接在一起，通过共享负载来提供电力。
每台发电机都可以独立工作，但通过合理的控制和调节，使各个发电机的功率输出相等，从而实现并列运行。
发电机并列运行的主要原理是通过谐振回路来实现负载共享。
当多台发电机并列运行时，它们的输出电压和频率应该是相同的。
为了实现这一点，发电机通常通过同步装置来确保它们的电压和频率一致。
在并列运行期间，各个发电机之间通过同步装置进行相互校准，保持电压和频率的一致性。
二、发电机并列运行的优势1. 提高可靠性：可以通过并列运行将多台发电机连接在一起，当其中某一台发电机发生故障时，其他发电机可以自动接管负载，确保电力供应的连续性。
2. 提高容量：多台发电机并列运行可以实现电力容量的叠加。
当需要大功率供电时，可以通过增加发电机的数量来满足需求。
3. 实现负载均衡：通过合理调节各个发电机的功率输出，可以实现对负载的均衡分配，避免某一台发电机负载过重，提高整体发电系统的效率和稳定性。
4. 降低噪音和振动：多台发电机并列运行可以将负载分散到多台发电机上，减少单个发电机的负载，从而降低了噪音和振动的产生。
5. 简化维护：多台发电机并列运行可以实现冗余备份，当其中一台发电机需要维修或保养时，其他发电机可以继续供电，减少了停电时间和维修成本。
三、发电机并列运行的注意事项1. 各个发电机之间的电压和频率必须一致，需要通过同步装置进行校准和调节。
同时，应定期检查和维护同步装置，确保其正常工作。
2. 发电机的容量和参数需要相匹配，避免出现功率不均衡或过负荷的情况。
在选择和搭配发电机时，应符合相关的电气参数和并列运行要求。
3. 发电机之间的互联和连接应采用合适的电缆和接线方式，确保电力传输的可靠性和稳定性。
并网发电原理
并网发电原理
并网发电是指将多台发电机或多个电源连接起来，通过共享负载来实现电力供应的一种发电方式。
它的原理是在发电机或电源输出的交流电信号基础上，通过电力配电网络将其连接到电力网上。
在并网发电系统中，各个发电机或电源的输出信号经过适当的调节和控制后，接入到电力配电网络中。
通过合理地分配负载，使得各个发电机或电源的输出功率共同为负载提供所需的电能。
同时，反馈一部分电能给电力网，以维持整个发电系统的稳定运行。
要实现并网发电，需要满足一些基本的条件。
首先，发电机或电源的输出要与电力网的频率和相位保持一致，以确保两者能够无缝连接。
其次，发电机或电源的输出电压要与电力网的电压保持在合理的范围内，以确保功率传输的有效性和安全性。
最后，还需要通过相应的调节和保护装置，对发电机或电源进行控制和保护，以应对电力网的变化和故障。
并网发电的优势在于能够充分利用多个发电机或电源的输出能力，实现电力的集中供应和共享。
它能够提高电力系统的可靠性和稳定性，满足用户对电能的需求。
同时，通过并网发电，可以有效利用可再生能源和分布式能源，促进能源的可持续发展。
总之，通过将多个发电机或电源连接起来，通过共享负载和合理调节控制，实现电力的集中供应和共享，就是并网发电的基
本原理。
它是一种高效、可靠和可持续的发电方式，对于电力系统的稳定运行和可持续发展具有重要的意义。
发电机Droop-Isochronous模式解析
发电机Droop/Isochronous模式解析ISOCH模式为无差模式，单发电机运行时采用这种模式，也就是给个设定频率（转速），然后通过负载变化去调整反馈修正值，达到稳定频率的作用。
而当两台或多台发电机并列运行时，如果采用ISOCH模式，负载变化时，各个发电机的调速环都会作用，由于各个调速环各自进行，会导致到调速不均匀，调整过大过小，导致各发电机转速跑偏。
而如果在ISOCH模式下，让多台发电机的调速环并接在一起，这样再经过调速器参数修正，便可达到多台发电机并列运行，并且能稳定频率运行。
DROOP为有差模式，DROOP本身的意思即是下垂，也就是它的转速和负载曲线是一条下垂的直线（ISOCH模式时一条平行X轴的直线），调速系统会根据负载情况，修真调速环调整后的频率，而这个频率并不是我们要稳定的频率，而需要二次调速（比如手动），以达到稳定的频率。
这样做的目的是，机组带载率突然变很高和很低时，防止发电机过载或被托反向导致跳机。
发电机组的两种运行模式：1.DROOP模式，带负载时牺牲转速。
2.ISO模式，用PMS来实现发电机恒定转速运行模式。
droop和iso都是指调速器的调速特性模式，分别是有差调速和无差调速。
发电机组并联运行时，调频调载方法有有三种：有差调整法，虚有差调整法，主调发电机组法。
有差调整法，是只靠调速器的有差特性进行一次调节，没有采用调频调载装置进行二次调节，所以系统会有一定的频率降。
虚有差调整法调速器特性为有差特性，一次调节后再由调平调载装置进行二次调节，可以消除频率降的问题。
主调发电机组法，即一台机调速特性为有差特性，另外一台机为无差特性。
电网的频率有无差特性机组决定，并且电网负荷变化量主要由无差特性机组承担。
昨天偶然间想起发电机Governor的事情，居然又忘的差不多了，好吧，写在这里没事看看。
以下内容主要从EGCP-3原版手册中翻译得来，以及一些自己理解得出的结论，供参考。
我们知道，在并联运行的发电系统中，对于某单台发电机来说，其所输出的频率已经被整个系统固定，此时通过调节其转速和频率可以对其有功功率的输出进行调节。
电力系统自动装置问答题参考答案
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18.无刷励磁调节系统结构如图所示,若某时刻发电机端电压突然降低, 简述该无 刷励磁调节系统的电压调节过程.
端电压突然降低,电压互感器 TV 将此信号传给励磁调节器 AVR,从而控制晶 闸管减小触发角,励磁机励磁电流增大,励磁机输出电流即发电机励磁电流增大, 发电机端电压升高. 19.励磁电压响应比中 0.5 是什么意思？该公式 的含义是什么？ Uc * Ub * (Uc Ub) / Ua Uc Ub RR 0.5 0.5 0.5Ua 0.5 为时间 如图所示△abc 的面积与由 ab、bd 和弧 ad 包围的面积相等,将励磁电压在最初 0.5 秒内上 升的平均速率定义为励磁电压响应比. 21.如何在使发电机退出运行时不引起无功电流的冲击？ 当发电机输出无功功率时,逐渐减小发电机的励磁电流,发电机输出的无功电 流也逐步减小,当其降到 0 时,断开并列断路器. 当发电机吸收无功功率时,逐渐增大发电机的励磁电流,发电机吸收的无功电 流也逐渐减小,当其降到 0 时,断开并列断路器. 22.试分别画出具有正、负调差系数的电压调节特性,并说明一台正调节系数和一 台负调节系数的发电机能否并联且稳定运行？为什么？ 正差调节特性: 负差调节特性:
Ich"
2UG e sin XG Xx 2
ich 1 . 8 2Ich"
8.为何恒定越前相角存在最佳合闸角频率？ 因为断路器的合闸时间 tQF 近乎恒定. 9.恒定越前相角并列操作为何在电力系统中没有得到广泛应用？ 因为恒定越前相角存在最佳合闸角频率,实际中频差大小不同,最终的合闸角 度是有偏差的. 10.进行发电机的并列操作时合闸命令为何须在发电机与系统间的相位差 δ s =0 之前发出？ 从发出合闸命令到断路器主触头闭合需要一段时间. 11.恒定越前时间与恒定越前相位方法哪个好？为什么？ 恒定越前时间好,同第 9 题 12.给出恒定越前时间的整定过程. (1)确定越前时间最大误差 tYJ tc tQF (2)允许的电压差,满足后不再考虑电压差的影响,认为电压相等. (3)根据允许的最大冲击电流确定允许的合闸相位差
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众所周知船舶电网不同于岸上电网，船舶电网容量小，并且船用负载多为电动机类的电感性负载，所以他们的功率很大，有时可以和发电进的容量相比较，有时又会负载消耗非常小，所以他们的波动非常大，故我们需要对发电机系统进行控制以达到对船舶电量的合理利用。
当外界的负载变化时我们需要调节发电机端的电压，而发电机端电压可以通过调节发电机的频率f和其磁通来实现，但是当频率变化时会改变发电机输出交流电的电压。
所以我们通过采用改变磁通的办法来实现发电机端电压的变化。
一实验原理
本次作业我主要采用数字式励磁调节器根据外界的负载对发电机进行励磁调节。
以实现发电机端电压的稳定以及在发电机并联运行时能够合理的分配无功功率。
本次以两个发电机为例子进行设计，其也可以推广到多个电机并联运行的情况。
此次设计主要用到IGBT来控制励磁，发电机的电压和电流则通过电压互感器和电流互感器采集分两路传送到单片机，一路传送到单片机的AD端，经过转化在单片机内部程序计算其电压电流大小，进而得到有功功率和无功功率，另一路通过电压比较器转化为方波输入到单片机得到其发电机的交流电压和电流频率。
然后根据转化的各项数据决定电机发电量的增加还是减少，其信息转化为增磁还是减磁的信号送到单片机由单片机通过自身的捕获比较单元生成PWM波来控制IGBT开关的开停，进而来控制电机的励磁。
两个电机各由一个单片机控制，两个单片机之间通过CAN来进行通信。
另外本次作业设计中IGBT的驱动模块和缓冲电路以及栅极保护电路的模块不进行讨论。
发电机根据实际负载的大小决定是否并机运行，其开机停机信号以数字量送到单片机的内部，另外电动机的启动方式采用外接蓄电池的他励启动，本次忽略电机的启动失败的情况。
其他故障报警也忽略。
其总的控制原理图如图1所示
二各个模块电路介绍
本次作业的设计单片机主要采用我们实验室常用英飞凌16位单片机XC2267，因为英飞凌是基于汽车和工业控制的单片机，能够适应恶劣的工作环境。
并且片上资源比较丰富，自身带的捕获比较单元CCU6也是专门针对无刷电机的控制，故本次以英飞凌XC2267为控制芯片。
1.励磁主回路电路设计
励磁主回路是为同步发电机励磁绕组提供励磁电流的，其中包括发电机励磁绕组、励磁变压器、三相整流桥、滤波电容、IGBT、起励电路、励磁绕组过压保护电路。
其简化电路图如图2所示
图2 励磁主电路
其工作原理是，励磁变压器将发电机端的交流电经过励磁变压器进行电变换，再经过整流和滤波为主电路部分提供能量来源。
IGBT 的集电极一发射极和发电机励磁绕组串联在主电路中。
通过改变PWM 波的占空比（通过英飞凌XC2267的捕获比较单元）来调节IGBT 的导通时间，进而可以达到调节加在励磁绕组上电压的目的。
与励磁绕组并联的续流二极管D2起到在IGBT 关断期间给励磁绕组续流，二极管与励磁绕组形成回路，让励磁绕组中有持续的电流流过，非线性电阻组成保护电路，延时开关Kl 和二极管D4和蓄电池组成起励电路
2.IGBT 电路设计
发电机的励磁控制本次采用IGBT ，由于其不仅具有MOS 管的高输入阻抗，驱动功率小，开关速度快，还具有双极性器件的饱和压降低得有点，故本次用它来作为励磁的控制开关，其等效电路图如图1所示
图
3
G
当在栅极G和发射极C之间加上合适的正电压时其MOS管导通，则NPN的集电极和基极之间导通，当栅极和发射极之间电压为0V时则其器件截至。
IGBT 和MOS管一样是电压控制型器件，故其消耗功率非常小。
3.起励电路设计
其起励电路的电路原理图如下图2所示
图4 起励电路
起励回路如图所示。
电路板上留有蓄电池接口，用于发电机起动时将蓄电池接入主电路。
开关K1选用延时断开开关，时间根据实际情况自己设置.因为通常当定时时间到达后，开关Kl自动断开。
这时机端电压己经足够使励磁控制系统工作起来。
二极管D1的作用是，避免在起励过程中，随之主回路电压的升高，电流倒灌蓄电池。
其中的非线性电阻在电压比较小时呈现高阻状态，当电压变大时其电阻迅速减小，使自身通过大电流，从而对励磁线圈起到保护作用。
4.电源模块设计
本次设计电源模块考虑到需要的电压比较广，本次电源采用来自发电机两端电源，采用三端稳压器来转换电压。
其电路如图5所示。
图5 电源模块设计
系统电源取自发电机的线电压，经过带正负抽头变压器的变换，转换成峰值为-25V到+25V的正弦交流电，再经过整流桥整流和电容滤波及7805、7815、7915、7820这些三端稳压器的稳压最终为整个电路提供巧+5V，+20V，+l5V，-15V电压。
由于英飞凌AD支持+5V电压，故本次设计没有外加DC-DC的+5V转3.3V的电路。
其电路如图5所示
5.数字量输入设计
本次设计的数字量输入主要包括启动、停机、增磁和减磁的输入，其电路图如图6所示
图6 数字量输入电路
由于当电机启动时要用蓄电池来进行励磁，并且当一台电动机进行卸载时其不能立即停下，只能通过减磁来慢慢卸载，同理对于发电机并机时同样需要慢慢增磁，并且通过CAN通信实现两台电机的频率一致，故本次设计了启动，停止，增磁和减磁按钮来实现上述操作。
其中当启动按钮按下时通过单片机通知蓄电池进行起始励磁的准备，同样当负载减少时，一台电机需要卸载时，按下停止按钮，通知单片机要进行卸载，进而通过减磁按钮来逐渐实现减磁卸载。
在电动机运行期间通过单片机得到的各个参数来决定增磁还是减磁，通过相应按钮控制单片机的相应模块运行，进而达到增磁和减磁的目的。
6.通讯模块
当两台电机之间并机运行时要相互之间通信以实现功率的合理分配和频率的协调一致。
而在数据通信时我们的选择有并行和串行通信，对于并行通讯其传输速度快，但是需要线多，在远距离传输时比较不经济，故本次采用CAN通信，一方面因为平常对CAN接触的比较多，对其协议有一定的了解，另一方面英飞凌XC2267自身带有multiCAN模块，便于进行CAN的通信。
其电路图如图7所示
图7 CAN通讯电路图
三软件流程。