柴油发电机组控制器

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发电机控制器（Generatorcontroller）是发电机的核心，相当于人的大脑。标准定义为：按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制发电机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作，控制着发电机组的整体运行。

目前，随着企业业务的不断增长，数据中心日常所消耗的能源也呈同步增长趋势，一旦发生市电中断故障，单台柴油发电机根本满足不了数据中心后备电源容量需求，所以，往往需要多台机组并机运行。为了提高电力系统运行的经济性和系统可靠性，这就要求系统控制逻辑上不仅要求机组本身具有良好的性能，而且要求各机组间合理承担下游系统中的有功和无功负荷，这些要求集中反映在对原动机的调速系统和同步发电机的调压系统。

一、下垂控制（Droop Contol）

为了保证柴油发电机组并机运行的稳定性，往往采用下垂控制，即分别通过P/f下垂控制和Q/V下垂控制来获取稳定的频率和电压，这种控制方式对各机组输出的有功功率和无功功率分别控制，无需各机组间的通信协调，实现各机组之间的对等控制，保证了柴油发电机组并机系统的供需平衡和频率稳定。

下垂控制采用了电压、电流双环控制，电流内环动态响应速度快，用来提高发电机组的电能质量，电压外环控制器动态响应速度较慢，可以控制系统的输出电压，并产生内环参考信号。首先利用测量模块采集负荷点的电压和电流，计算出发电机组的输出瞬时有功、无功功率，再经过低通滤波器LPF得到相应的平均功率；假设额定频率运行时，发电机组输出的有功功率为P，F、U分别为电力系统的频率和额定电压幅值，通过下垂环节得到输出频率和电压幅值的指令，再通过电压合成环节产生参考电压，然后，参考电压将作为电压电流双环节控制器的输入。

二、调速（有功-频率控制）系统

以同步发电机的额定功率fN为基准值，当下游负载的有功功率增加到Pred，则同步发电机的输出频率下垂到fref这个新的稳定值，AB段的斜率即为同步发电机的静态调差系数mp，Δf=fref-fN，ΔP=PN-Pred。在柴油发电机组并联运行时，各发电机动态调整各自的频率和功率，直至满足所有负载需求。若各发电机组容量相同，则静态调差系数也相同，输出功率自然也相同；若机组容量不同，则单机容量较大的机组静态调差系数较大，机组承担的下游负载自然也更多。

三、调压（无功-电压控制）系统

同理，CD段的斜率称为同步发电机的无功-电压下垂控制系数nq，反应了发电机组无功功率增量与端电压偏差的关系，且ΔU=Uref-UN，ΔQ=QN-Qred。由同步发电机励磁功率单元控制框图可知，经过测量环节与调差环节的计算得出参考电压，然后在与发电机端电压进行比较（其中调压器为PI控制），使得发电机端电压始终迅速跟踪电压指令。

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