專利名稱：使渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)同步的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及2008年12月10日提交的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利申請(qǐng)12/331824[GE檔 案號(hào) 230465-2]。本發(fā)明大體涉及與渦輪機(jī)相關(guān)聯(lián)的發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，并且更具體而言，涉及減少使 發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)系統(tǒng)(以下稱為“電網(wǎng)”)同步的時(shí)間的方法。
背景技術(shù)：
“快速起動(dòng)”和“迅速響應(yīng)”可認(rèn)為是這樣一種運(yùn)行模式這種運(yùn)行模式要求渦輪機(jī) 在操作員啟動(dòng)該渦輪機(jī)的起動(dòng)之后的某個(gè)時(shí)間內(nèi)對(duì)電網(wǎng)輸出負(fù)載。波動(dòng)的能量需求是確定 渦輪機(jī)在何時(shí)運(yùn)行的主要因素。渦輪機(jī)通常是空閑的，直到足夠的需求要求運(yùn)行為止。當(dāng) 需求要求運(yùn)行時(shí)，渦輪機(jī)就在輸出所需電力之前執(zhí)行起動(dòng)過(guò)程。一般而言，同步過(guò)程要求發(fā)電機(jī)的三個(gè)參數(shù)在電網(wǎng)的對(duì)應(yīng)的三個(gè)參數(shù)的可接受范 圍內(nèi)。這些參數(shù)為電壓、速度/頻率和相位角。直到渦輪機(jī)達(dá)到全速無(wú)負(fù)荷(FSNL)之前， 前述參數(shù)通常都不是考慮因素。這里，相位角在同步過(guò)程期間是不受控制的變量。這導(dǎo)致 進(jìn)行同步所需的時(shí)間偏差很大。另外，當(dāng)斷路器由于渦輪機(jī)連續(xù)加速而閉合時(shí)，可出現(xiàn)不期 望的瞬變。在起動(dòng)過(guò)程期間，渦輪機(jī)遵從特定的加速計(jì)劃(schedule)，加速計(jì)劃一般取決于 物理參數(shù)，例如但不限于熱瞬變、排氣溫度、空氣流等。關(guān)于目前的同步過(guò)程存在一些問(wèn)題。在一些應(yīng)用(例如但不限于快速起動(dòng)或迅速 響應(yīng))中，同步過(guò)程時(shí)間的偏差可為不能接受的。這會(huì)阻礙動(dòng)力設(shè)備滿足運(yùn)行要求。因此，需要一種改進(jìn)的同步過(guò)程。改進(jìn)的過(guò)程應(yīng)當(dāng)減少目前在同步過(guò)程期間經(jīng)歷 的功率瞬變。該方法還應(yīng)當(dāng)減小渦輪機(jī)在正常模式或快速起動(dòng)模式中運(yùn)行時(shí)的同步過(guò)程時(shí) 間的偏差。此方法還應(yīng)當(dāng)提供更加一致且可重復(fù)的同步過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，(提供了)一種減少使渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)系統(tǒng)同步 的時(shí)間的方法，該方法包括確定電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓值；其中，發(fā)電機(jī)與渦輪機(jī)結(jié)合，并且構(gòu) 造成以便對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)輸出電力；以及其中，發(fā)電機(jī)包括發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)；對(duì)電壓值應(yīng)用目標(biāo)偏 移(bias)；其中，目標(biāo)偏移有助于發(fā)電機(jī)將正電壓輸送到電網(wǎng)系統(tǒng)；調(diào)節(jié)電壓值；其中，調(diào) 節(jié)提高了電壓值的精度；確定發(fā)電機(jī)的電壓目標(biāo)，其中，勵(lì)磁器將電壓值轉(zhuǎn)換成電壓目標(biāo)； 以及調(diào)節(jié)電壓目標(biāo)，以確定電壓目標(biāo)是否在優(yōu)選范圍內(nèi)；其中，該方法允許勵(lì)磁器用電壓目 標(biāo)來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整器進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)，以準(zhǔn)備在渦輪機(jī)加速到同步速度時(shí)進(jìn)行同步。在本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例中，(提供了)一種減少使渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)系統(tǒng) 同步的時(shí)間的方法，該方法包括提供與渦輪機(jī)結(jié)合的發(fā)電機(jī)，其中，發(fā)電機(jī)構(gòu)造成以便對(duì) 電網(wǎng)系統(tǒng)輸出電力，并且包括發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)；控制速度回路，其中，速度回路執(zhí)行以下步驟 確定電網(wǎng)速度，其中，該速度對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率；對(duì)電網(wǎng)速度應(yīng)用速度目標(biāo)偏移；其 中，速度目標(biāo)偏移有助于在同步過(guò)程開(kāi)始之前使轉(zhuǎn)子速度與電網(wǎng)速度匹配；調(diào)節(jié)電網(wǎng)速度，以確定電網(wǎng)速度是否在優(yōu)選范圍內(nèi)；以及基于電網(wǎng)速度來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子速度命令，其中，轉(zhuǎn)子速 度命令用來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子速度；以及控制相位回路，其中，速度回路執(zhí)行以下步驟使用目標(biāo)相 位算法來(lái)確定轉(zhuǎn)子加速度調(diào)節(jié)偏移，其中，目標(biāo)相位算法執(zhí)行以下步驟中的至少一個(gè)確定 電網(wǎng)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)之間的相位差；確定電網(wǎng)速度，其中，電網(wǎng)速度對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率； 確定電網(wǎng)加速度；其中，電網(wǎng)加速度對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率的加速度；確定轉(zhuǎn)子速度，其 中，轉(zhuǎn)子速度對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的頻率；以及確定轉(zhuǎn)子加速度；其中，轉(zhuǎn)子加速度對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的加速度；其中，轉(zhuǎn)子加 速度調(diào)節(jié)偏移用來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子加速度；其中，該方法在使渦輪機(jī)加速到同步速度時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子 的速度和加速度，以支持迅速同步。在本發(fā)明的另一個(gè)備選實(shí)施例中，(提供了)一種減少使渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng) 系統(tǒng)同步的時(shí)間的方法，該方法包括提供與渦輪機(jī)結(jié)合的發(fā)電機(jī)，其中，發(fā)電機(jī)構(gòu)造成以 便對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)輸出電力，并且包括發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)；控制速度回路，其中，速度回路執(zhí)行以下步 驟確定電網(wǎng)速度，其中，該速度對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率；對(duì)電網(wǎng)速度應(yīng)用速度目標(biāo)偏移； 其中，速度目標(biāo)偏移有助于在同步過(guò)程開(kāi)始之前使轉(zhuǎn)子速度與電網(wǎng)速度匹配；調(diào)節(jié)電網(wǎng)速 度，以確定電網(wǎng)速度是否在優(yōu)選范圍內(nèi)；以及基于電網(wǎng)速度來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子速度命令，其中，轉(zhuǎn) 子速度命令用來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子速度；以及控制相位回路，其中，速度回路執(zhí)行以下步驟使用目 標(biāo)相位算法來(lái)確定轉(zhuǎn)子加速度調(diào)節(jié)偏移，其中，目標(biāo)相位算法執(zhí)行以下步驟中的至少一個(gè) 確定電網(wǎng)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)之間的相位差；確定電網(wǎng)速度，其中，電網(wǎng)速度對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)系統(tǒng)的頻 率；確定電網(wǎng)加速度；其中，電網(wǎng)加速度對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)系統(tǒng)的頻率的加速度；確定轉(zhuǎn)子速度， 其中，轉(zhuǎn)子速度對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的頻率；以及確定轉(zhuǎn)子加速度；其中，轉(zhuǎn)子加速度對(duì)應(yīng) 于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的加速度；其中，轉(zhuǎn)子加速度調(diào)節(jié)偏移用來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子加速度；其中，相位回 路調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的速度和加速度，以允許在渦輪機(jī)加速到同步速度時(shí)進(jìn)行迅速同步；以及控制 電壓回路，其中，速度回路執(zhí)行以下步驟確定發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)的電壓目標(biāo)，以為同步過(guò)程做準(zhǔn) 備；其中，該步驟包括確定電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓值；對(duì)該電壓值應(yīng)用目標(biāo)偏移；其中，目標(biāo)偏移 有助于在同步過(guò)程期間將正電壓輸送到電網(wǎng)系統(tǒng)；調(diào)節(jié)電壓值，其中，該調(diào)節(jié)提高了電壓值 的精度；確定發(fā)電機(jī)的電壓目標(biāo)，其中，勵(lì)磁器將電壓值轉(zhuǎn)換成電壓目標(biāo)；以及調(diào)節(jié)電壓目 標(biāo)，以確定電壓目標(biāo)是否在優(yōu)選范圍內(nèi)；其中，電壓回路允許勵(lì)磁器用電壓目標(biāo)來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī) 電壓調(diào)整器進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)，以準(zhǔn)備在渦輪機(jī)加速到同步速度時(shí)進(jìn)行同步。


圖1是示出了起動(dòng)渦輪機(jī)的已知方法在其內(nèi)運(yùn)行的環(huán)境的示意圖。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、主動(dòng)控制發(fā)電機(jī)電壓來(lái)為同步過(guò)程做 準(zhǔn)備的方法的算法的過(guò)程圖。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、主動(dòng)控制發(fā)電機(jī)速度和相位角來(lái)為同 步過(guò)程做準(zhǔn)備的方法的算法的過(guò)程圖。部件列表100渦輪機(jī)110壓縮機(jī)區(qū)段115 入 口導(dǎo)葉(IGVs)
120燃燒系統(tǒng)125燃料供應(yīng)系統(tǒng)127燃料回路130渦輪區(qū)段140 轉(zhuǎn)子145發(fā)電機(jī)150控制系統(tǒng)155 電網(wǎng)160勵(lì)磁器200過(guò)程圖300過(guò)程圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明具有減少與和動(dòng)力設(shè)備機(jī)器結(jié)合的發(fā)電機(jī)的同步過(guò)程相關(guān)聯(lián)的時(shí)間的技 術(shù)效果。本發(fā)明的實(shí)施例可主動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)力設(shè)備機(jī)器的轉(zhuǎn)子的加速度，以最優(yōu)地控制發(fā)電機(jī) 和電網(wǎng)之間的相位角差。這可有利于一貫地更快速的同步時(shí)間。本發(fā)明的實(shí)施例可用來(lái)一 貫地減小通常與同步過(guò)程相關(guān)聯(lián)的功率瞬變。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可設(shè)法在起動(dòng)過(guò)程期間在動(dòng)力設(shè)備機(jī)器達(dá)到電網(wǎng)匹配速度 之前使發(fā)電機(jī)電壓和電網(wǎng)電壓匹配。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可提供預(yù)測(cè)算法等，以控制動(dòng)力 設(shè)備機(jī)器的加速速率，以便在動(dòng)力設(shè)備機(jī)器達(dá)到電網(wǎng)匹配速度時(shí)，在動(dòng)力設(shè)備機(jī)器和電網(wǎng) 之間實(shí)現(xiàn)特定的相位角差的目標(biāo)。這里，可實(shí)現(xiàn)該相位角差的目標(biāo)，使得發(fā)電機(jī)斷路器可在 動(dòng)力設(shè)備機(jī)器加速超過(guò)電網(wǎng)匹配速度之后立即閉合。這可避免發(fā)電機(jī)經(jīng)歷可增加與斷路器 閉合相關(guān)聯(lián)的功率瞬變的相位角差。雖然是關(guān)于燃?xì)廨啓C(jī)的動(dòng)力設(shè)備機(jī)器來(lái)描述本方法的實(shí)施例的，但是本發(fā)明的應(yīng) 用不限于燃?xì)廨啓C(jī)。本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于與經(jīng)歷與電網(wǎng)的同步過(guò)程的發(fā)電機(jī)結(jié)合的其 它工業(yè)機(jī)器。這種其它工業(yè)機(jī)器可包括但不限于蒸汽輪機(jī)、往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)、航改燃?xì)廨啓C(jī)寸。本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于在各種模式-例如但不限于正常模式、快速起動(dòng)模式、 迅速響應(yīng)等-中運(yùn)行的燃?xì)廨啓C(jī)。如所論述的那樣，“快速起動(dòng)”或“迅速響應(yīng)”可認(rèn)為是動(dòng) 力設(shè)備機(jī)器的運(yùn)行模式。此模式大體要求動(dòng)力設(shè)備機(jī)器在啟動(dòng)該動(dòng)力設(shè)備機(jī)器的起動(dòng)之后 的某個(gè)時(shí)間內(nèi)輸出負(fù)載，同時(shí)以遵守排放(規(guī)定)的方式運(yùn)行。如本文所用，用語(yǔ)快速起動(dòng) 或迅速響應(yīng)意圖包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有這樣的模式及其等效物。在本文中公開(kāi)了詳細(xì)的實(shí)例實(shí)施例。但是，本文公開(kāi)的具體的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅 僅為了描述實(shí)例實(shí)施例而是代表性的。但是，實(shí)例實(shí)施例可實(shí)施為許多備選形式，并且不應(yīng) 理解為僅限于本文闡述的實(shí)施例。因此，雖然實(shí)例實(shí)施例能夠有許多修改和備選形式，但是在圖中是以實(shí)例的方式 來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例的，并且本文將會(huì)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。但是，應(yīng)當(dāng)理解，不意圖將實(shí) 例實(shí)施例限于公開(kāi)的具體形式，而是相反，實(shí)例實(shí)施例將覆蓋落在實(shí)例實(shí)施例的范圍內(nèi)的 所有修改、等效物和備選方案。
將理解到，雖然用語(yǔ)第一、第二等可在本文中用來(lái)描述各種元件，但是，這些元件 不應(yīng)受這些用語(yǔ)的限制。這些用語(yǔ)僅用來(lái)使元件彼此區(qū)分開(kāi)。例如第一元件可稱為第二元 件，而且，類似地，第二元件可稱為第一元件，而不偏離實(shí)例實(shí)施例的范圍。如本文所用，用 語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目的任何和全部組合。本文使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施例，并且不意圖限制實(shí)例實(shí)施例。如本文 所用，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“所述”意圖還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確作出其它 表示。將進(jìn)一步理解，在本文中使用時(shí)，用語(yǔ)“包括”、“包括有”、“包含”和/或“包含有”規(guī) 定了存在所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件，但是不排除存在或附加一個(gè)或 多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或它們的組。還應(yīng)當(dāng)注意到，在一些備選實(shí)現(xiàn)中，所提到的功能/動(dòng)作可不按圖中提到的順序 出現(xiàn)。例如，取決于所涉及的功能/操作，兩幅連續(xù)的圖可基本同時(shí)執(zhí)行，或者有時(shí)可按相 反的順序執(zhí)行。現(xiàn)在參照附圖，其中各個(gè)標(biāo)號(hào)貫穿若干幅圖表示相似的部件。圖1是示出了起動(dòng) 渦輪機(jī)的已知方法在其內(nèi)運(yùn)行的環(huán)境的示意圖。在圖1中，燃?xì)廨啓C(jī)形式的渦輪機(jī)100包 括壓縮機(jī)區(qū)段110 ；燃燒系統(tǒng)120 ；燃料供應(yīng)系統(tǒng)125 ；渦輪區(qū)段130 ；轉(zhuǎn)子140 ；以及渦輪 控制系統(tǒng)150。燃燒系統(tǒng)120可接收來(lái)自燃料系統(tǒng)125的燃料回路127的燃料。燃料系統(tǒng) 125的實(shí)施例可包括多個(gè)燃料回路127。大體上，壓縮機(jī)區(qū)段110包括多個(gè)入口導(dǎo)葉(IGV) 115和結(jié)構(gòu)設(shè)置成以便壓縮吸入 的空氣(由圖1中的大箭頭所示)的多個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片和固定的導(dǎo)葉。在燃燒系統(tǒng)120內(nèi)，壓 縮空氣和燃料被混合、點(diǎn)燃，并且產(chǎn)生工作流體。
工作流體大體上從燃燒系統(tǒng)120向下游前進(jìn)到渦輪區(qū)段130。渦輪區(qū)段130包括 多個(gè)旋轉(zhuǎn)的和固定的構(gòu)件(它們均未顯示)。這些構(gòu)件可定位在轉(zhuǎn)子140周圍，并且用來(lái)將 工作流體轉(zhuǎn)換成機(jī)械扭矩，機(jī)械扭矩可用來(lái)通過(guò)轉(zhuǎn)子140驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)區(qū)段110和與燃?xì)廨?機(jī)100結(jié)合的發(fā)電機(jī)145。在操作上，起動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)100的已知方法包括以下步驟。起動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如但不限 于負(fù)載換流逆變器(LCI))使燃?xì)廨啓C(jī)100加速到預(yù)定義的吹掃速度。在吹掃完成之后，起 動(dòng)機(jī)構(gòu)使燃?xì)廨啓C(jī)100減速到預(yù)定義的點(diǎn)火速度。在此點(diǎn)火速度處，燃燒系統(tǒng)120和燃料 回路127的閥被調(diào)節(jié)到預(yù)定義位置，以在開(kāi)環(huán)燃料流原理的控制下進(jìn)行燃料流點(diǎn)火。在點(diǎn) 火和預(yù)定義的升溫時(shí)標(biāo)(timer)終止之后，起動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)150共同使燃?xì)廨啓C(jī)100 加速到主運(yùn)行速度，例如但不限于FSNL。根據(jù)在FSNL處的已知方法，控制系統(tǒng)150與勵(lì)磁系統(tǒng)160(以下稱為“勵(lì)磁器”) 通訊。勵(lì)磁器160和控制系統(tǒng)150協(xié)作運(yùn)行來(lái)執(zhí)行同步過(guò)程。此過(guò)程與發(fā)電機(jī)斷路器(未 示出)的閉合合并，發(fā)電機(jī)斷路器使發(fā)電機(jī)145與電網(wǎng)155電連接。如將理解的那樣，本發(fā)明可實(shí)施為方法，系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可 采取完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例(包括固件、常駐軟件、微代碼等)，或者結(jié)合了軟件 和硬件方面的實(shí)施例(在本文中全部一般地稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”)的形式。另 外，本發(fā)明可采取計(jì)算機(jī)可用的存儲(chǔ)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，其具有實(shí)施在該介 質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可用的程序代碼。如本文所用，用語(yǔ)“軟件”和“固件”是可互換的，并且包 括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(包括RAM存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器和非易失性RAM(NVRAM)存儲(chǔ)器)中以由處理器執(zhí)行的任何計(jì)算機(jī)程序。以上存儲(chǔ)器類型僅是示例性 的，并且因此不對(duì)可用來(lái)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)器類型進(jìn)行限制?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可為例如但 不限于電子、磁、光學(xué)、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備、裝置或傳播介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì) 的更具體的實(shí)例(非窮盡性列舉)可包括以下(介質(zhì))具有一條或者多條線的電連接、便 攜式計(jì)算機(jī)磁盤(pán)、硬盤(pán)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可擦可編程只讀存儲(chǔ)器 (EPR0M或閃存)、光纖、便攜式緊致盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、光學(xué)存儲(chǔ)裝置、諸如支持互聯(lián) 網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的那些的傳輸介質(zhì)，或者磁存儲(chǔ)裝置。注意，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)甚 至可為其上打印了程序的紙張或另一種適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)，因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)例如對(duì)紙張或其它介質(zhì)的 光學(xué)掃描來(lái)以電子的方式捕捉到該程序，然后對(duì)該程序進(jìn)行編譯、解析，或者另外以適當(dāng)?shù)?方式處理該程序(如有必要)，然后將該程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中。在本文檔的上下文 中，計(jì)算機(jī)可用或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可為可包含、存儲(chǔ)、通訊、傳播或傳輸程序以由指令執(zhí)行 系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用或與它們結(jié)合起來(lái)使用的任何介質(zhì)。如本文所用，用語(yǔ)處理器指的是中央處理單元、微處理器、微控制器、精簡(jiǎn)指令集 電路(RISC)、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路，以及能夠執(zhí)行本文描述的功能的任何其它 電路或處理器?？捎妹嫦?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言(例如JaVa7、Smalltalk或C++等)來(lái)編寫(xiě)用于執(zhí)行本 發(fā)明的操作的計(jì)算機(jī)程序代碼。但是，也可用傳統(tǒng)的過(guò)程編程語(yǔ)言(例如“C”編程語(yǔ)言或 類似的語(yǔ)言)來(lái)編寫(xiě)用于執(zhí)行本發(fā)明的操作的計(jì)算機(jī)程序代碼。程序代碼可完全在用戶的 計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、作為單獨(dú)的軟件包部分地在用戶的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、部分地在用戶的計(jì)算機(jī) 上且部分地在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上執(zhí)行或者完全在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。在后一種情形中，遠(yuǎn)程計(jì) 算機(jī)可通過(guò)局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)連接到用戶的計(jì)算機(jī)上，或者可在計(jì)算機(jī)的外部 進(jìn)行連接(例如使用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商而通過(guò)互聯(lián)網(wǎng))。以下參照根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖 說(shuō)明和/或方框圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。將理解，流程圖說(shuō)明和/或方框圖的各個(gè)方框以 及流程圖說(shuō)明和/或方框圖中的方框的組合可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)?？蓪⑦@些計(jì)算機(jī)程 序指令提供給公用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或其它可編程的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器，以產(chǎn)生機(jī) 器，從而使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其它可編程的數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器來(lái)執(zhí)行的指令產(chǎn)生了用于 實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖方框或不止一個(gè)方框中指定的功能/行為的方式。這些計(jì)算機(jī)程序指令還可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中。這些指令可引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或 其它可編程的數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定的方式起作用，從而使得存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的 指令產(chǎn)生這樣的制造物該制造物包括實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖方框或不止一個(gè)方框中指 定的功能/行為的指令方式。計(jì)算機(jī)程序指令還可加載到計(jì)算機(jī)或其它可編程的數(shù)據(jù)處理 設(shè)備上。這些指令可促使在計(jì)算機(jī)或其它可編程的設(shè)備上執(zhí)行一系列的操作步驟，以產(chǎn)生 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。這里，在計(jì)算機(jī)或其它可編程的設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)流程 圖和/或方框圖方框中指定的功能/行為的步驟。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、主動(dòng)控制發(fā)電機(jī)電壓來(lái)為同步過(guò)程做 準(zhǔn)備的方法200的算法的過(guò)程圖。本文描述的方法200的實(shí)施例可應(yīng)用于與勵(lì)磁器控制系 統(tǒng)共同起作用的渦輪機(jī)控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可在同步過(guò)程之前共同主動(dòng)地控制發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)的目標(biāo)電壓。這里，步驟205-230可由渦輪機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行或直接控制；且步驟235-260可 由勵(lì)磁器控制系統(tǒng)執(zhí)行或直接控制。在步驟205中，方法200可確定電網(wǎng)的電壓。這里，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，渦 輪機(jī)控制系統(tǒng)可與測(cè)量電網(wǎng)電壓的裝置結(jié)合。在步驟210中，方法200可確定待應(yīng)用于步驟205的電網(wǎng)電壓的目標(biāo)偏移。該偏移 可有助于發(fā)電機(jī)對(duì)電網(wǎng)輸出正電壓，并且發(fā)電機(jī)斷路器是閉合的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例 中，目標(biāo)偏移可為預(yù)設(shè)值。在本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例中，渦輪機(jī)控制系統(tǒng)可部分地基于當(dāng) 前電網(wǎng)參數(shù)來(lái)計(jì)算目標(biāo)偏移的適當(dāng)值。如所論述的那樣，電網(wǎng)參數(shù)可包括但不限于頻率、 電壓和相位角。在步驟215中，方法200可使用求和點(diǎn)等來(lái)對(duì)測(cè)得的電網(wǎng)電壓添加目標(biāo)偏移。這 個(gè)總和可認(rèn)為是被偏移的電網(wǎng)電壓等。在步驟220中，方法200可對(duì)被偏移的電網(wǎng)電壓應(yīng)用修正算法等。修正算法的一 個(gè)實(shí)施例可執(zhí)行以下功能中的至少一個(gè)誤差校驗(yàn)、過(guò)濾和反饋。誤差校驗(yàn)的目標(biāo)可包括確 定被偏移的電網(wǎng)電壓是否在一定的伏/赫茲范圍內(nèi)。這可確保命令的電壓不會(huì)高，命令的 電壓高可不利地影響發(fā)電機(jī)；或者確保命令的電壓不會(huì)低，命令的電壓低可導(dǎo)致與在正常 運(yùn)行頻率以下運(yùn)行的電網(wǎng)同步。過(guò)濾的目標(biāo)可包括確定被偏移的電網(wǎng)電壓在指定的期限內(nèi) 是否是幾乎一致的。這可確保電網(wǎng)電壓不振蕩，電壓振蕩可表明電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題。反饋的 目標(biāo)可包括確定目標(biāo)偏移的值是否合適。這里，修正算法可基于當(dāng)前電網(wǎng)參數(shù)來(lái)確定被偏 移的電網(wǎng)電壓是否合適。該修正算法可基于誤差修正和過(guò)濾步驟來(lái)調(diào)節(jié)被偏移的電網(wǎng)電壓 的值。如圖2所示，修正算法可將反饋直接傳送到步驟210，在步驟210中，確定了目標(biāo)偏 移。另外，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，修正算法可將被偏移的電網(wǎng)電壓同時(shí)傳送到步驟225 和 230。在步驟225中，方法200可確定渦輪機(jī)運(yùn)行許可條件是否得到滿足。此許可條件 可為在方法200(可)繼續(xù)之前就應(yīng)當(dāng)滿足的要求。此許可條件可包括渦輪機(jī)在允許同步 過(guò)程的模式中運(yùn)行的要求。例如但不限于自動(dòng)同步模式等。在步驟230中，方法200可確定是否建立了渦輪機(jī)控制系統(tǒng)和勵(lì)磁器控制系統(tǒng)之 間的通訊鏈路。這種雙向通訊鏈路對(duì)于方法200和同步過(guò)程的恰當(dāng)執(zhí)行可為至關(guān)重要的。 因此，方法200可確定在方法200的執(zhí)行期間通訊鏈路是否被保持。如圖2所示，方法200的一個(gè)實(shí)施例可在步驟225和230之間提供通訊。這可確 認(rèn)渦輪機(jī)控制系統(tǒng)在允許同步過(guò)程的模式中操作渦輪機(jī)。在方法200的一個(gè)實(shí)施例中，如果渦輪機(jī)運(yùn)行許可條件未得到滿足，則方法200可 回到步驟205。另外，如果未建立或保持勵(lì)磁器通訊鏈路，則方法200可回到步驟205。如所論述的那樣，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，方法200的步驟235-260可由勵(lì)磁器 控制系統(tǒng)執(zhí)行或直接控制。在步驟235中，方法200可確定是否建立以及保持了勵(lì)磁器控 制系統(tǒng)和渦輪機(jī)控制系統(tǒng)之間的通訊鏈路，這與關(guān)于步驟230所描述的功能類似。在步驟MO中，方法200可確定勵(lì)磁器運(yùn)行許可條件是否得到滿足。此許可條件 可為在方法200(可)繼續(xù)之前就應(yīng)當(dāng)滿足的要求。此許可條件可包括勵(lì)磁器在允許同步 過(guò)程的模式中運(yùn)行的要求。例如但不限于勵(lì)磁器模式，磁場(chǎng)起勵(lì)(field flashing)模式或集中于在發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)上產(chǎn)生(電壓)伏值的其它模式。在步驟245中，方法200可使用電壓調(diào)整算法，電壓調(diào)整算法可被看作是發(fā)電機(jī)電 壓調(diào)整器。此算法可接收在步驟220中產(chǎn)生的被偏移的測(cè)得電壓，該電壓可認(rèn)為是發(fā)電機(jī) 磁場(chǎng)的目標(biāo)電壓。此算法的一個(gè)實(shí)施例可包括比例加積分器回路(P+I)，該比例加積分器回 路可用來(lái)自動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的當(dāng)前磁場(chǎng)伏值。這里，該算法可應(yīng)用從步驟255接收到的預(yù)調(diào) 節(jié)值，以高效地起動(dòng)調(diào)整過(guò)程。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)調(diào)節(jié)值可設(shè)定為100%。這可 避免P+I的終結(jié)(wind up)和/或斜坡極限(如果預(yù)調(diào)節(jié)值設(shè)定為0%的話)。在方法200的步驟250中，目標(biāo)電壓可由修正算法接收和評(píng)價(jià)，該修正算法可與步 驟220中的修正算法類似地起作用。修正算法的一個(gè)實(shí)施例可執(zhí)行以下功能中的至少一 個(gè)誤差校驗(yàn)、反饋和過(guò)濾。誤差校驗(yàn)的目標(biāo)可包括確定步驟245所命令的目標(biāo)電壓是否在 一定的伏/赫茲范圍內(nèi)。這可確保目標(biāo)電壓不會(huì)高，目標(biāo)電壓高可不利地影響發(fā)電機(jī)；或者 確保目標(biāo)電壓不會(huì)低，目標(biāo)電壓低可導(dǎo)致與在正常運(yùn)行頻率以下運(yùn)行的電網(wǎng)同步。誤差校 驗(yàn)還可確定勵(lì)磁器是否恰當(dāng)?shù)亟邮樟四繕?biāo)電壓的值。這里，修正算法可將在步驟245中接 收到的目標(biāo)電壓的值與在步驟235中接收到的目標(biāo)電壓的值(其源于步驟220)比較。反 饋的目標(biāo)可包括確定發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)控制器在步驟260中所接收到的目標(biāo)電壓的值是否與步 驟245的發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整器發(fā)送到發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)控制器的目標(biāo)電壓的值相同或相似。該修正 算法還可基于當(dāng)前電網(wǎng)參數(shù)來(lái)確定目標(biāo)電壓是否合適。該修正算法可基于誤差修正和反饋 步驟來(lái)調(diào)節(jié)目標(biāo)電壓的值。如圖2所示，方法200的實(shí)施例采用持續(xù)地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的目標(biāo)值的閉環(huán)過(guò)程。 此調(diào)節(jié)可在渦輪機(jī)達(dá)到同步速度之前發(fā)生。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、主動(dòng)控制發(fā)電機(jī)速度和相位角來(lái)為同 步過(guò)程做準(zhǔn)備的方法300的算法的過(guò)程圖。圖3示出了兩個(gè)獨(dú)立的控制回路，這兩個(gè)控制回 路共同起作用來(lái)調(diào)節(jié)渦輪機(jī)的速度控制和加速度控制，這又可調(diào)節(jié)渦輪機(jī)的燃料控制。第 一控制回路可認(rèn)為是速度回路，并且包括步驟305-340。第二控制回路可認(rèn)為是加速度回 路，并且包括步驟305,335,340和345-365。以下論述集中在第一控制回路上。在步驟305中，方法300可確定電網(wǎng)的速度。這 里，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，渦輪機(jī)控制系統(tǒng)可與測(cè)量電網(wǎng)速度的裝置結(jié)合，電網(wǎng)速度可 與電網(wǎng)頻率直接相關(guān)。在步驟310中，方法300可確定待應(yīng)用于步驟305的電網(wǎng)速度的目標(biāo)偏移。該偏 移可有助于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與電網(wǎng)的速度匹配，并且發(fā)電機(jī)斷路器是閉合的。在本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)偏移可為預(yù)設(shè)值。在本發(fā)明的一個(gè)備選實(shí)施例中，渦輪機(jī)控制系統(tǒng)可部分 地基于當(dāng)前電網(wǎng)參數(shù)來(lái)計(jì)算目標(biāo)偏移的適當(dāng)值。如所論述的那樣，電網(wǎng)參數(shù)可包括但不限 于頻率、電壓和相位角。在步驟315中，方法300可使用求和點(diǎn)等來(lái)對(duì)測(cè)得的電網(wǎng)速度添加目標(biāo)偏移。這 個(gè)總和可認(rèn)為是被偏移的電網(wǎng)速度等。在步驟320中，方法300可對(duì)被偏移的電網(wǎng)速度應(yīng)用修正算法等。修正算法的一 個(gè)實(shí)施例可執(zhí)行以下功能中的至少一個(gè)誤差校驗(yàn)、過(guò)濾和反饋。誤差校驗(yàn)的目標(biāo)可包括確 定被偏移的電網(wǎng)速度是否在一定速度范圍內(nèi)。這可確保命令的速度不會(huì)太高，命令的速度 太高可導(dǎo)致高的載荷瞬變；或者確保命令的速度不會(huì)低，命令的速度低可阻礙與電網(wǎng)同步。過(guò)濾的目標(biāo)可包括確定被偏移的電網(wǎng)速度在指定的期限內(nèi)是否是幾乎一致的。這可確保電 網(wǎng)速度不振蕩，速度振蕩可表明電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題。該修正算法可基于誤差修正和過(guò)濾步驟 來(lái)調(diào)節(jié)被偏移的電網(wǎng)速度的值。在步驟325中，方法300可確定渦輪機(jī)的速度的命令。這里，方法300可將被偏移 的電網(wǎng)速度傳送給算法，例如但不限于，渦輪機(jī)控制系統(tǒng)的渦輪機(jī)速度控制。以下論述集中在第二控制回路上。在步驟345中，方法300可確定當(dāng)前電網(wǎng)加速 度。這里，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，渦輪機(jī)控制系統(tǒng)可與測(cè)量電網(wǎng)加速度的裝置結(jié)合。電 網(wǎng)加速度的值可被傳送到相位目標(biāo)優(yōu)化器，在步驟365中對(duì)其進(jìn)行論述。在步驟350中，方法300可確定發(fā)電機(jī)的相位角和電網(wǎng)的相位角之間的當(dāng)前差異。 這里，方法300可接收來(lái)自測(cè)量相位角的裝置的、關(guān)于相位角的數(shù)據(jù)。然后，方法300可計(jì) 算相位角之間的差異，并且傳送到相位目標(biāo)優(yōu)化器。在步驟355中，方法300可確定渦輪機(jī)的當(dāng)前加速度。這里，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例中，渦輪機(jī)控制系統(tǒng)可與測(cè)量渦輪機(jī)加速度的裝置結(jié)合。在步驟360中，方法300可確定渦輪機(jī)的當(dāng)前速度。這里，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例 中，渦輪機(jī)控制系統(tǒng)可與測(cè)量渦輪機(jī)速度的裝置結(jié)合。在步驟365中，方法300可確定渦輪機(jī)的加速度的調(diào)節(jié)偏移。這里，構(gòu)造成以便確 定相位角目標(biāo)的算法可基于從步驟345-360接收到的數(shù)據(jù)來(lái)確定調(diào)節(jié)偏移，如之前描述的 那樣。接下來(lái)，方法300可將調(diào)節(jié)偏移傳送到步驟335的渦輪機(jī)加速度控制。在步驟325-340中，方法300可結(jié)合由速度回路產(chǎn)生的被偏移的電網(wǎng)速度目標(biāo)和 由相位角回路產(chǎn)生的加速度的調(diào)節(jié)偏移。這個(gè)結(jié)合可通過(guò)燃料沖程基準(zhǔn)(或者稱為燃料) 的變化來(lái)調(diào)節(jié)渦輪機(jī)機(jī)器的運(yùn)行。在步驟325中，方法300可使用結(jié)合了步驟320的該被偏移的速度目標(biāo)、步驟360 的當(dāng)前速度、步驟330的默認(rèn)速度目標(biāo)的算法。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果方法300確 定被偏移的速度目標(biāo)和/或當(dāng)前速度表現(xiàn)出有誤差，就可使用默認(rèn)速度目標(biāo)。該算法可確 定適當(dāng)?shù)乃俣让?，且然后該速度命令可傳送到步驟335和340，如圖3所示。在步驟335中，方法300可使用結(jié)合了步驟355的該當(dāng)前加速度、步驟325的速度 命令和步驟365的加速度調(diào)節(jié)偏移的算法。該算法可確定適當(dāng)?shù)募铀俣让?，且然后該?速度命令可傳送到步驟340，如圖3所示。在步驟340中，方法300可確定渦輪機(jī)在起動(dòng)過(guò)程期間將消耗的合適的燃料量。當(dāng) 渦輪機(jī)加速到FSNL時(shí)，該燃料量可調(diào)節(jié)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的速度和加速度。這可允許在渦輪機(jī)達(dá) 到同步速度時(shí)發(fā)生同步。本發(fā)明的實(shí)施例可提供許多好處。勵(lì)磁器接合成以便比目前已知的方法更早地使 發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)電壓匹配。這可確保在達(dá)到同步速度匹配時(shí)發(fā)電機(jī)電壓是匹配的。本發(fā)明的實(shí)施例可采用預(yù)測(cè)算法和/或模型來(lái)預(yù)測(cè)電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)之間的相位角 差。然后，算法調(diào)節(jié)機(jī)器的加速度，旨在在某個(gè)時(shí)間或機(jī)器速度處實(shí)現(xiàn)特定的相位差的目 標(biāo)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的那樣，可進(jìn)一步選擇性地應(yīng)用以上關(guān)于若干個(gè)示 例性實(shí)施例所描述的許多不同的特征和構(gòu)造，以形成本發(fā)明的其它可行的實(shí)施例。本領(lǐng)域 技術(shù)人員將進(jìn)一步理解到，沒(méi)有詳細(xì)提供或論述本發(fā)明的所有可行的反復(fù)，但是由所附的若干個(gè)權(quán)利要求或以其它方式包含的所有組合和可行的實(shí)施例均意在成為本申請(qǐng)的一部 分。另外，根據(jù)本發(fā)明的若干個(gè)示例性實(shí)施例的以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到改進(jìn)、變 化和修改。在本領(lǐng)域技術(shù)中的這種改進(jìn)、變化和修改也意在由所附的權(quán)利要求書(shū)覆蓋。另 外，將顯而易見(jiàn)的是，前述內(nèi)容僅與本申請(qǐng)的所描述的實(shí)施例有關(guān)，而且可在本文中作出許 多改變和修改，而不偏離由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物限定的本申請(qǐng)的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種減少使渦輪機(jī)(100)發(fā)電機(jī)(145)與電網(wǎng)系統(tǒng)(155)同步的時(shí)間的方法(200， 300)，所述方法(200,300)包括確定電網(wǎng)系統(tǒng)(巧5)的電壓值O05)；其中，發(fā)電機(jī)(145)與渦輪機(jī)(100)結(jié)合，并且 構(gòu)造成以便對(duì)所述電網(wǎng)系統(tǒng)(15 輸出電力；且其中，所述發(fā)電機(jī)(14 包括發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)； 對(duì)所述電壓值應(yīng)用目標(biāo)偏移O10)；其中，所述目標(biāo)偏移有助于所述發(fā)電機(jī)(14 對(duì)所 述電網(wǎng)系統(tǒng)(155)輸送正電壓；調(diào)節(jié)所述電壓值O20)；其中，所述調(diào)節(jié)提高了所述電壓值的精度； 確定所述發(fā)電機(jī)(145)的電壓目標(biāo)045)，其中，勵(lì)磁器(160)將所述電壓值轉(zhuǎn)換成所 述電壓目標(biāo)；以及調(diào)節(jié)(250)所述電壓目標(biāo)，以確定所述電壓目標(biāo)是否在優(yōu)選范圍內(nèi)； 其中，所述方法(200，300)允許所述勵(lì)磁器(160)用所述電壓目標(biāo)來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī)電壓調(diào) 整器進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)045)，以準(zhǔn)備在所述渦輪機(jī)(100)加速到同步速度時(shí)進(jìn)行同步。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法000，300)，其特征在于，所述方法(200，300)進(jìn)一步包 括調(diào)節(jié)所述渦輪機(jī)(100)的速度以準(zhǔn)備進(jìn)行所述同步過(guò)程的步驟(325，335，340)，其中，所 述步驟包括控制速度回路和相位回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法000，300)，其特征在于，所述速度回路執(zhí)行以下步驟 確定電網(wǎng)速度(305)，其中，所述速度對(duì)應(yīng)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)(155)的頻率；對(duì)所述電網(wǎng)速度應(yīng)用速度目標(biāo)偏移(310)；其中，所述速度目標(biāo)偏移有助于在所述同 步過(guò)程開(kāi)始之前使轉(zhuǎn)子速度與所述電網(wǎng)速度匹配；調(diào)節(jié)所述電網(wǎng)速度(320)，以確定所述電網(wǎng)速度是否在優(yōu)選范圍內(nèi)；以及 基于所述電網(wǎng)速度來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子速度命令(320)，其中，所述轉(zhuǎn)子速度命令用來(lái)調(diào)節(jié)所述 轉(zhuǎn)子速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法000，300)，其特征在于，所述相位回路執(zhí)行以下步驟 使用目標(biāo)相位算法(36 來(lái)確定轉(zhuǎn)子加速度調(diào)節(jié)偏移，其中，所述目標(biāo)相位算法(365)執(zhí)行以下步驟中的至少一個(gè)確定所述電網(wǎng)系統(tǒng)(155)和所述發(fā)電機(jī)(145)之間的相位差(350)； 確定電網(wǎng)速度(305)，其中，所述電網(wǎng)速度對(duì)應(yīng)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)(155)的頻率； 確定電網(wǎng)加速度(345)；其中，所述電網(wǎng)加速度對(duì)應(yīng)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)(15 的頻率的加 速度；確定轉(zhuǎn)子速度(360)，其中，所述轉(zhuǎn)子速度對(duì)應(yīng)于所述發(fā)電機(jī)(145)的轉(zhuǎn)子的頻率；以及確定轉(zhuǎn)子加速度(355)；其中，所述轉(zhuǎn)子加速度對(duì)應(yīng)于所述發(fā)電機(jī)(145)的所述轉(zhuǎn)子 (140)的加速度；其中，所述轉(zhuǎn)子加速度調(diào)節(jié)偏移用來(lái)調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子加速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法000，300)，其特征在于，調(diào)節(jié)所述電壓值的步驟(320) 進(jìn)一步包括以下步驟確定所述電壓值是否在較高的伏每赫茲范圍內(nèi)； 確定所述電壓值是否在較低的伏每赫茲范圍內(nèi)；確定關(guān)于所述電壓值的數(shù)據(jù)是否需要濾波過(guò)程來(lái)減小所述數(shù)據(jù)之間的不可接受的偏差；以及確定所述目標(biāo)偏移是否需要調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法000，300)，其特征在于，所述方法(200，300)進(jìn)一步包 括確定渦輪機(jī)(100)運(yùn)行許可條件是否得到滿足的步驟(225)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法000，300)，其特征在于，所述方法(200，300)進(jìn)一步包 括確定與勵(lì)磁器接口的通訊是否被保持的步驟(230)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法000，300)，其特征在于，所述方法(200，300)進(jìn)一步包 括將所述發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整器控制器的所述電壓目標(biāo)傳輸?shù)剿霭l(fā)電機(jī)磁場(chǎng)的控制器的步 驟(245,260)。
9.一種減少使渦輪機(jī)(100)發(fā)電機(jī)(145)與電網(wǎng)系統(tǒng)(155)同步的時(shí)間的方法(200， 300)，所述方法(200,300)包括提供與渦輪機(jī)(100)結(jié)合的發(fā)電機(jī)(145)，其中，所述發(fā)電機(jī)(145)構(gòu)造成以便對(duì)電網(wǎng) 系統(tǒng)(155)輸出電力，并且包括發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)；控制速度回路，其中，所述速度回路執(zhí)行以下步驟 確定電網(wǎng)速度(305)，其中，所述速度對(duì)應(yīng)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)(15 的頻率； 對(duì)所述電網(wǎng)速度應(yīng)用速度目標(biāo)偏移(310)；其中，所述速度目標(biāo)偏移有助于在所述同 步過(guò)程開(kāi)始之前使轉(zhuǎn)子速度與所述電網(wǎng)速度匹配；調(diào)節(jié)所述電網(wǎng)速度(320)，以確定所述電網(wǎng)速度是否在優(yōu)選范圍內(nèi)；以及 基于所述電網(wǎng)速度來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子速度命令(325)，其中，所述轉(zhuǎn)子速度命令用來(lái)調(diào)節(jié)所述 轉(zhuǎn)子速度；以及控制相位回路，其中，所述相位回路執(zhí)行以下步驟使用目標(biāo)相位算法(36 來(lái)確定轉(zhuǎn)子加速度調(diào)節(jié)偏移，其中，所述目標(biāo)相位算法執(zhí)行 以下步驟中的至少一個(gè)確定所述電網(wǎng)系統(tǒng)(155)和所述發(fā)電機(jī)(145)之間的相位差(350)； 確定電網(wǎng)速度(305)，其中，所述電網(wǎng)速度對(duì)應(yīng)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)(155)的頻率； 確定電網(wǎng)加速度(345)；其中，所述電網(wǎng)加速度對(duì)應(yīng)于所述電網(wǎng)系統(tǒng)(15 的頻率的加 速度；確定轉(zhuǎn)子速度(360)，其中，所述轉(zhuǎn)子速度對(duì)應(yīng)于所述發(fā)電機(jī)(14 的轉(zhuǎn)子(140)的頻 率；以及確定轉(zhuǎn)子加速度(355)；其中，所述轉(zhuǎn)子加速度對(duì)應(yīng)于所述發(fā)電機(jī)(145)的所述轉(zhuǎn)子 (140)的加速度；其中，所述轉(zhuǎn)子加速度調(diào)節(jié)偏移用來(lái)調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子加速度；其中，所述相位回路調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子(140)的速度和加速度，以允許在所述渦輪機(jī)(100) 加速到同步速度時(shí)進(jìn)行迅速同步；以及控制電壓回路，其中，所述電壓回路執(zhí)行確定所述發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)的電壓目標(biāo)以準(zhǔn)備進(jìn)行 所述同步過(guò)程的步驟；其中，所述步驟包括 確定所述電網(wǎng)系統(tǒng)(155)的電壓值Q05)；對(duì)所述電壓值應(yīng)用目標(biāo)偏移O10)；其中，所述目標(biāo)偏移有助于在同步過(guò)程期間對(duì)所 述電網(wǎng)系統(tǒng)(155)輸送正電壓；調(diào)節(jié)所述電壓值020)，其中，所述調(diào)節(jié)提高了所述電壓值的精度；確定所述發(fā)電機(jī)(14 的電壓目標(biāo)045)，其中，勵(lì)磁器(160)將所述電壓值轉(zhuǎn)換成所 述電壓目標(biāo)；以及調(diào)節(jié)所述電壓目標(biāo)045)，以確定所述電壓目標(biāo)是否在優(yōu)選范圍內(nèi)； 其中，所述電壓回路允許所述勵(lì)磁器(160)用所述電壓目標(biāo)來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整器進(jìn) 行預(yù)調(diào)節(jié)，以準(zhǔn)備在所述渦輪機(jī)(100)加速到同步速度時(shí)進(jìn)行同步。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法000，300)，其特征在于，所述方法(200，300)進(jìn)一步 包括以下步驟a.將所述發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整器的所述電壓目標(biāo)傳輸?shù)剿霭l(fā)電機(jī)磁場(chǎng)的控制器(M5， 260)；b.將所述轉(zhuǎn)子加速度調(diào)節(jié)偏移傳輸?shù)酱_定所述轉(zhuǎn)子加速度的控制器(335，340)；以及c.將所述速度命令傳輸?shù)酱_定所述轉(zhuǎn)子速度的控制器(325，340)。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可設(shè)法在起動(dòng)過(guò)程期間、在動(dòng)力設(shè)備機(jī)器(100)達(dá)到電網(wǎng)匹配速度之前使發(fā)電機(jī)(145)電壓和電網(wǎng)(155)電壓匹配。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可提供一種預(yù)測(cè)算法(365)等，以控制動(dòng)力設(shè)備機(jī)器(100)的加速速率，以便在動(dòng)力設(shè)備機(jī)器(100)達(dá)到電網(wǎng)匹配速度時(shí)，在動(dòng)力設(shè)備機(jī)器(100)和電網(wǎng)(155)之間實(shí)現(xiàn)特定的相位角差的目標(biāo)。這里，可實(shí)現(xiàn)相位角差的目標(biāo)，使得發(fā)電機(jī)斷路器可在動(dòng)力設(shè)備機(jī)器(100)加速超過(guò)電網(wǎng)匹配速度之后立刻閉合。這可避免發(fā)電機(jī)(145)經(jīng)歷可增加與發(fā)電機(jī)斷路器閉合相關(guān)聯(lián)的功率瞬變的相位角差。
文檔編號(hào)H02J3/40GK102110992SQ20101062093
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者J·C·馬特斯, J·N·坎寧安 申請(qǐng)人:通用電氣公司