[发明专利]直流组网的发电机组功率分配方法

权利要求书

1.一种直流组网的发电机组，包括与直流母线相连接的至少两个发电机供电机构以及主控制器，发电机供电机构包括柴油发电机，柴油发电机通过供电线路依次与断路器、整流功率模块、熔断器连接，该供电线路最后与直流母线相连接；断路器与整流功率模块间的导线上设有电流传感器，整流功率模块与熔断器之间的导线上设有直流电压传感器，电流传感器、整流功率模块、直流电压传感器都与A/D采样模块电连接，A/D采样模块与子控制器电连接；所有的子控制器与主控制器电连接，其功率分配方法，步骤如下：

步骤a、首先对每台柴油机进行参数设置:通过所述主控制器进行各个柴油发电机组的功率参数设置，即分别设置各台柴油机的最优工作负载功率下限P_iI以及最优工作负载功率上限P_iu，同时选择第一个柴油发电机组作为默认开启项；

步骤b、主控制器不断检测直流组网电力系统的总功率P_t，当直流母线中有负载工作时，发电系统也同时开始工作，第一个柴油发电机组开始工作；子控制器计算第一个柴油发电机组的使用功率P₁；第一个柴油发电机组产生的交流电通过所述整流功率模块，设置整流功率模块的整流参数使整流后的电压值保持在V_1min～V_1max内，以保证P_1IP₁P_1u；

步骤c、主控制器将计算柴油机组总最优工作负载功率的范围，此时只有第一个柴油机组处于工作状态，柴油机组总最优工作负载功率下限P_I＝P_1I，柴油机组总最优工作负载功率上限P_u＝P_1u；

步骤d、主控制器将依次判定所有柴油机组的工作状态，若第i个柴油机组处于工作状态，子控制器计算第i个柴油发电机组的使用功率P_i：第i个柴油机组产生的交流电通过所述整流功率模块，设置整流功率模块的整流参数使整流后的电压值保持在V_imin～V_imax内，以保证P_1IP₁P_1u；

步骤e、主控制器将通过下式计算柴油机组总最优工作负载功率的范围：

柴油机组总最优工作负载功率下限：

柴油机组总最优工作负载功率上限：

步骤f、主控制器将直流母线的总功率P_t与柴油机组总最优负载功率下限P_I与柴油机组总最优工作负载功率上限P_u进行比较，若P_IP_tP_u，说明柴油机组的总发电功率达到P_t时，每台柴油机的发电功率都在最优工作负载功率范围之内；此时进行步骤(g)；若P_t不满足P_IP_tP_u，即P_tP_u或P_tP_I时，则进行步骤(h)；

步骤g、主控制器根据交叉耦合控制策略通过子控制器进行柴油机电压的同步控制；

步骤h、建立优化模型，优化求解柴油机组最优工作序列：

h-1、设现有工作发电机序列为W＝{W₁，W₂，…，W_L}，非工作发电机序列为S＝{S₁，S₂，…，S_N-L}，其中W∪S＝{1，2，3，…，N}；

h-2、如果P_tP_u，则计算即在非工作状态的柴油机中找到平均最优工作负载功率最大的一台，然后执行步骤h-3；若P_tP_I，则执行步骤h-4；

h-3、计算若P′P_t，则W＝W∪{S_J}，S＝S\{S_J}，L＝L+1，即将步骤h-2中找到的平均最优工作负载功率最大的一台柴油机启动，然后回到步骤h-2，直至P′P_t时，继续执行步骤h-6；

h-4、计算即在工作状态的柴油机中找到平均最优工作负载功率最大的一台；

h-5、计算若P″P_t,则则W＝W\{W_I}，S＝S∪{W_I}，L＝L-1，即将步骤h-4中找到的平均最优工作负载功率最大的一台柴油机启动，然后回到步h-4，直至P″P_t时，继续执行步骤h-6；

h-6、首先计算即分别计算工作序列中任一柴油机与非工作序列中任一柴油机的平均最优工作负载功率的差值，其中

然后计算

若I＝0，则

W＝W∪{S_J}，S＝S\{S_J}，L＝L+1

若J＝0，则

W＝W\{W_I}，S＝S∪{W_I}，L＝L-1

若I、J≠0，则

W＝W∪{S_J}\{W_I}，S＝S∪{W_I}\{S_J}，L＝L

上述过程即求解柴油机最优工作序列的过程，即找到满足P_IP_tP_u的最大P_I值P_Imax，以及最小P_u值P_umax，使得柴油机组总最优工作负载功率下限P_I和柴油机组总最优工作负载功率上限P_u与直流母线总功率P_t最为接近；

I＝0，W＝W∪{S_J}，S＝S\{S_J}，L＝L+1表示从非工作序列中开启一台柴油机后即可满足P_I＝P_Imax，P_u＝P_umax，无需从工作序列中关闭柴油机；

J＝0，W＝W\{W_I}，S＝S∪{W_I}，L＝L-1表示从工作序列中关闭一台柴油机后即可满足P_I＝P_Imax，P_u＝P_umax，无需从非工作序列中开启柴油机；

J≠0，W＝W∪{S_J}\{W_I}，S＝S∪{W_I}\{S_J}，L＝L表示从非工作序列中开启一台柴油机，并且从工作序列中关闭一台柴油机后即可满足P_I＝P_Imax，P_u＝P_umax；

h-7完成上述步骤后即完成了柴油机组最优工作序列优化求解的过程，主控制器将周期性的检测直流母线总功率P_t，若P_t发生变化，则重新回到步骤d，若P_t不发生变化则优化结束，柴油机组将保持现有序列进行工作。