一种自动调频调载装置及方法

　　1、船舶电站自动调频调载包括维持船舶电网频率恒定、船舶同步发电机并联运行时有功功率成比例分配以及接到解列指令时的自动转移负载。船舶电站自动调频调载能够有效降低船舶发电机的运行成本，提高船舶发电机的使用寿命，是船舶电站安全运行的重要保障，是船舶电力系统自动化必不可少的重要组成部分。

　　2、中国发明专利7.1公开了一种船舶电站仿真训练系统，包括：电站仿真模块，人机交互界面/触摸屏，网络接口系统/plc以及电站控制台。采用plc、触摸屏和模块化设计，降低了开发成本、提高仿真模型的可移植性、增强了船舶电站模型参数的可视化。

　　3、中国发明专利6.7公开了一种船舶电站管理系统，包括管理模块、并车模块、在线千瓦时模块和接口模块。利用管理模块协调设备间的功率分配，借助并车模块实现常规电站的机组的顺序起动、自动并车及负荷分配，通过在线千瓦时模块管理各个队列的权值与需求，调节发电机动作顺序，提高效率。

　　4、中国发明专利4.4公开了一种双跨接船舶电站监控系统，包括：管理装置、控制装置、保护装置和监控装置。通过管理装置监控整个船舶电站系统及数据交换，利用控制装置实现船舶电站的并车、负荷转移及岸电-船电切换，通过保护装置确保船舶电站的稳定运行，借助监控装置监测船舶电站的运行参数及运行状态并对故障进行预警和自诊断。

　　5、上述专利中，均采用实体控制，涵盖船舶电站的基本功能，现有船舶电站管理系统多采用实体台盘系统，并能实现半自动并车、自动并车和机组备机顺序的切换等自动控制功能，但是，这些系统中只实现调频调载的部分功能，并未对自动调频调载的具体情况进行详细设计。中国发明专利7.1中的“电站控制台”能够实现自动并车，并进行频率为额定值时的均功操作；中国发明专利6.7中的“并车模块”能够实现顺序起动、自动并车及负荷分配；中国发明专利4.4中的“控制装置”能够实现船舶电站的并车、负荷转移。以上专利及现有设备仅仅阐述“调频调载”中的部分功能，并未对“自动调频调载”的具体情况进行分类详细设计。针对以上问题，旨在设计一种自动调频调载装置，能够根据船舶电站运行状态进行自动调整各运行机组间有功功率，并确保船舶电网的频率维持在额定范围内。

　　1、为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种自动调频调载装置及方法。

　　2、为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是一种自动调频调载装置，包括匹配连接在并联运行的发电机上的电压检测模块、电流检测模块和频率检测模块；

　　5、有功功率变换器，配接收来自每台发电机上电压检测模块和电流检测模块的信号以测量该发电机输出的有功功率，并转换成与之线性相关的直流电压；

　　6、频率检测模块，用于检测电网的实际运行频率与电网的额定运行频率，进而得出频率差；

　　7、频率变换器，将频率检测模块的信号转化为方波并进行固定宽整形处理，进而得到与频率差成正比的直流电压信号，并进行综合比较；

　　8、有功功率分配器，接收所有发电机上的有功功率变换器所输出的直流电压并将有功功率变换器按比例或均匀分配；

　　9、调整器，匹配连接在每台发电机的频率变换器上接收频率差信号，并接收有功功率分配器分配后的有功功率信号，根据频率差信号和有功功率信号的大小和极性，输出相应脉冲调整信号，控制伺服电动机正转或反转调节对应发电机油门的开度，使有功功率均匀分配，从而保持电网的频率恒定。

　　10、进一步地，电压检测模块包括：电压互感器，将发电机的电压经进行电压变换以保证电压的范围宽度和波形；一号反向放大电路，对电压互感器电压变换后电压的进行调制以调节到稳定范围内；一号跟随电路，用于在电路中起跟缓冲、隔离、提高带载能力的作用；一号限幅电路，对一号跟随电路输出的信号进行限制幅度得到稳定的电压信号。

　　11、进一步地，电流检测模块包括：电流互感器，将发电机的电流转换为电流信号；差分电路，调节可变电阻使电流信号转换成电压信号；二号反向放大电路，对经差分电路处理后电压的进行调制以调节到稳定范围内；二号跟随电路，用于在电路中起跟缓冲、隔离、提高带载能力的作用；二号限幅电路，对二号跟随电路输出的信号进行限制幅度得到稳定的电压信号。

　　12、进一步地，有功功率分配器根据电网总的功率计算每台发电机应承担功率pp，公式如下：

　　14、式中，n为并联运行的机组数；pi为第i台机组的输出功率，i＝1，2，3，…，n。

　　15、进一步地，有功功率分配器根据电网总的功率计算各台发电机实际承担的功率值与平均值之差△pi，公式如下：

　　17、式中，n为并联运行的机组数；pi为第i台机组的输出功率，i＝1，2，3，…，n。

　　18、进一步地，有功功率分配器根据各台发电机实际承担的功率值与平均值之差△pi计算功率分配偏差信号的计算值u△p；

　　20、式中，kp为比例增益；有功功率分配器根据u△p的大小和方向发出相应的调节信号。

　　21、自动调频调载装置的自动调频调载方法，自动调频调载方法为：按平均分配有功功率的原则进行调频调载，并且各有功功率变换器的功率变换系数相同。

　　23、当电网实际运行频率等于额定运行频率，即频率差△f＝0时，频率不需要调解；

　　24、当电网实际频率小于额定运行频率，即频率差△f0时，对应的调整器输出加速信号；

　　25、当电网实际频率大于额定运行频率，即频率差△f0时，对应的调整器输出减速信号。

　　26、进一步地，当电网实际频率小于额定运行频率调整器对1#发电机发出加速信号，使1#发电机增加负荷，同时2#发电机承担的实际功率多于平均功率，调整器发出加速信号，使2#发电机减少负荷，一直进行到各机组的负荷都相等为止，调整工作结束。

　　27、进一步地，当电网实际频率大于额定运行频率调整器对1#发电机发出减速信号，使1#发电机减少负荷，同时2#发电机承担的实际功率少于平均功率，调整器发出加速信号，使2#发电机增加负荷，一直进行到各机组的负荷都相等为止，调整工作结束。

　　28、本发明公开了一种自动调频调载装置及方法，能够协助原动机调速器对电网电压的频率和有功功率进行调节，保证在并联运行时船舶电力系统的有功功率按照并联机组的容量成比例分配，从而维持电网频率基本恒定。

　　1.一种自动调频调载装置，其特征在于，包括匹配连接在并联运行的发电机上的电压检测模块、电流检测模块和频率检测模块；

　　2.根据权利要求1所述的自动调频调载装置，其特征在于，所述电压检测模块包括：电压互感器，将发电机的电压经进行电压变换以保证电压的范围宽度和波形；一号反向放大电路，对电压互感器电压变换后电压的进行调制以调节到稳定范围内；一号跟随电路，用于在电路中起缓冲、隔离、提高带载能力的作用；一号限幅电路，对一号跟随电路输出的信号进行限制幅度得到稳定的电压信号。

　　3.根据权利要求1所述的自动调频调载装置，其特征在于，所述电流检测模块包括：电流互感器，将发电机的电流转换为电流信号；差分电路，调节可变电阻使电流信号转换成电压信号；二号反向放大电路，对经差分电路处理后电压的进行调制以调节到稳定范围内；二号跟随电路，用于在电路中起跟缓冲、隔离、提高带载能力的作用；二号限幅电路，对二号跟随电路输出的信号进行限制幅度得到稳定的电压信号。

　　4.根据权利要求1所述的自动调频调载装置，其特征在于，所述有功功率分配器根据电网总的功率计算每台发电机应承担功率pp，公式如下：

　　5.根据权利要求4所述的自动调频调载装置，其特征在于，所述有功功率分配器根据电网总的功率计算各台发电机实际承担的功率值与平均值之差△pi，公式如下：

　　6.根据权利要求5所述的自动调频调载装置，其特征在于，所述有功功率分配器根据各台发电机实际承担的功率值与平均值之差△pi计算功率分配偏差信号的计算值u△p；

　　7.根据权利要求1-6任一项所述的自动调频调载装置的自动调频调载方法，其特征在于，所述自动调频调载方法为：按平均分配有功功率的原则进行调频调载，并且各有功功率变换器的功率变换系数相同。

　　8.根据权利要求7所述的自动调频调载装置的自动调频调载方法，其特征在于，所述按平均分配有功功率的原则为：

　　9.根据权利要求8所述的自动调频调载装置的自动调频调载方法，其特征在于，所述当电网实际频率小于额定运行频率调整器对1#发电机发出加速信号，使1#发电机增加负荷，同时2#发电机承担的实际功率多于平均功率，调整器发出加速信号，使2#发电机减少负荷，一直进行到各机组的负荷都相等为止，调整工作结束。

　　10.根据权利要求8所述的自动调频调载装置的自动调频调载方法，其特征在于，所述当电网实际频率大于额定运行频率调整器对1#发电机发出减速信号，使1#发电机减少负荷，同时2#发电机承担的实际功率少于平均功率，调整器发出加速信号，使2#发电机增加负荷，一直进行到各机组的负荷都相等为止，调整工作结束。

　　本发明公开了一种自动调频调载装置，包括匹配连接在并联运行的发电机上的电压检测模块、电流检测模块和频率检测模块；还包括频率变换器，有功功率分配器，调整器，匹配连接在每台发电机的频率变换器上接收频率差信号，并接收有功功率分配器分配后的有功功率信号，根据频率差信号和有功功率信号的大小和极性，输出相应脉冲调整信号，控制伺服电动机正转或反转调节对应发电机油门的开度，使有功功率均匀分配，从而保持电网的频率恒定。本发明能够协助原动机调速器对电网电压的频率和有功功率进行调节，保证在并联运行时船舶电力系统的有功功率按照并联机组的容量成比例分配，从而维持电网频率基本恒定。