本公開涉及電網(wǎng)管理和防止這種電網(wǎng)中的不穩(wěn)定性的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、電網(wǎng)由輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(tso)運(yùn)營。這些運(yùn)營商的目標(biāo)是保持發(fā)電和耗電之間的平衡，尤其是在發(fā)生發(fā)電機(jī)斷電、自然災(zāi)害或其他災(zāi)害時。

2、對事故的響應(yīng)可以分為三種類型的調(diào)節(jié)和時間尺度，具體如下：

3、1-初級調(diào)節(jié)：

4、初級調(diào)節(jié)使用連接到電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)和電機(jī)中存儲的動能：降低電網(wǎng)頻率允許從連接到電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)子中提取動能。這通常在幾秒鐘內(nèi)發(fā)生。

5、2-次級調(diào)節(jié)：

6、次級調(diào)節(jié)在發(fā)電機(jī)的參數(shù)中使用安全裕度(通常情況下，發(fā)電機(jī)不在其最大容量下運(yùn)行，而是在稍低的值下運(yùn)行，這允許增加發(fā)電機(jī)可以產(chǎn)生的功率，以平衡事故之后的發(fā)電和耗電)，有時切斷一些與電網(wǎng)斷開的客戶使得耗電與發(fā)電相匹配。這通常在事故發(fā)生后幾十秒內(nèi)發(fā)生。

7、3-三級調(diào)節(jié)：

8、在第三調(diào)節(jié)階段，啟動新的發(fā)電方式，以便客戶可以重新開始正常運(yùn)行，發(fā)電機(jī)可以恢復(fù)到正常運(yùn)行點(diǎn)。這通常發(fā)生在事件發(fā)生后的幾分鐘內(nèi)。

9、在傳統(tǒng)電機(jī)的正常運(yùn)行中，在具有電子開關(guān)的驅(qū)動控制系統(tǒng)中，通過變速驅(qū)動控制過程來替換接觸器以開啟或關(guān)閉這種電機(jī)在能效方面具有很大的優(yōu)勢，因?yàn)殡姍C(jī)和應(yīng)用可以在其最佳效率點(diǎn)運(yùn)行。然而，這種替換在電網(wǎng)穩(wěn)定性方面是有害的。實(shí)際上，在穩(wěn)定狀態(tài)下，控制系統(tǒng)以恒定功率運(yùn)行，與電網(wǎng)頻率無關(guān)，但是與大多數(shù)直接在線電機(jī)(尤其是驅(qū)動泵和風(fēng)扇的電機(jī))相反(在大多數(shù)直接在線電機(jī)中，當(dāng)電網(wǎng)頻率降低時，消耗的功率降低，從而適配電網(wǎng)的新狀態(tài))，當(dāng)頻率降低時，由控制系統(tǒng)控制的電機(jī)將持續(xù)消耗相同的功率，這降低了電網(wǎng)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)并且為了提供對電網(wǎng)的改進(jìn)調(diào)節(jié)，本公開提供了一種用于通過所述控制系統(tǒng)連接到電網(wǎng)的負(fù)載系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的控制過程，其中所述控制過程配置成根據(jù)電網(wǎng)頻率向這種控制系統(tǒng)提供一個或多個適配的驅(qū)動命令。本公開通過斷開全部負(fù)載至少在一定程度上避免了負(fù)載減載。

2、所述控制系統(tǒng)包括逆變器，所述負(fù)載系統(tǒng)是電動機(jī)，當(dāng)所述電網(wǎng)頻率相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率降低時，所述適配的驅(qū)動命令可以包括功率限制命令，功率限制命令作用于針對所述電機(jī)的所述逆變器的驅(qū)動控制過程，所述功率限制命令影響驅(qū)動控制過程以降低所述電機(jī)消耗的功率。

3、當(dāng)所述電網(wǎng)頻率相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率降低時，所述適配的驅(qū)動命令可以包括扭矩限制命令，扭矩限制命令作用于所述逆變器中的針對所述電機(jī)的所述逆變器的驅(qū)動控制過程，所述功率限制命令影響驅(qū)動控制過程以降低所述電機(jī)消耗的功率。

4、當(dāng)所述電網(wǎng)頻率相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率降低時，所述適配的驅(qū)動命令可以包括驅(qū)動電流限制命令，驅(qū)動電流限制命令作用于針對所述電機(jī)的所述逆變器的驅(qū)動控制過程，所述扭矩或電流限制命令影響驅(qū)動控制過程以降低所述電機(jī)消耗的功率。

5、所述控制系統(tǒng)包括由控制邏輯控制的接觸器，當(dāng)所述電網(wǎng)頻率相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率降低時，所述適配的驅(qū)動命令可以包括停止命令，停止命令作用于所述接觸器的所述控制邏輯，用于斷開所述接觸器。

6、當(dāng)所述電網(wǎng)頻率相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率降低時，所述適配的驅(qū)動命令可以包括速度限制命令，速度限制命令作用于針對所述電機(jī)的所述逆變器的驅(qū)動控制過程，所述速度限制命令影響驅(qū)動控制過程以降低所述電機(jī)消耗的功率。

7、所述控制系統(tǒng)包括具有電池充電過程的dc/dc轉(zhuǎn)換器，并且所述負(fù)載系統(tǒng)是一個或多個電池，當(dāng)所述電網(wǎng)頻率相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率降低時，所述適配的驅(qū)動命令可以包括電流限制命令，電流限制命令作用于所述轉(zhuǎn)換器的所述電池充電過程，所述電流限制命令影響電池充電過程以降低dc/dc轉(zhuǎn)換器消耗的功率。

8、所述控制系統(tǒng)包括由軟啟動器控制系統(tǒng)控制的晶閘管橋，并且所述負(fù)載系統(tǒng)是電機(jī)，當(dāng)所述電網(wǎng)頻率相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率降低時，所述適配的驅(qū)動命令可以包括停止命令，停止命令作用于所述橋的所述軟啟動器控制過程，所述停止命令影響軟啟動器控制過程以降低所述電機(jī)消耗的功率。

9、在這種情況下，控制系統(tǒng)在本地停止負(fù)載的運(yùn)行，而不需要來自tso的命令。

10、當(dāng)所述電網(wǎng)頻率低于第一低頻極限時，所述適配的驅(qū)動命令可以包括限制命令。

11、這里，控制系統(tǒng)也不需要來自tso的命令。

12、當(dāng)所述電網(wǎng)頻率超過高于所述第一低頻極限的預(yù)定水平時，所述適配的驅(qū)動命令可以包括返回正常命令，以提供滯后效應(yīng)。

13、所述適配的驅(qū)動命令可以是在所述第一低頻極限和低于所述第一低頻極限的第二低頻極限之間激活的電網(wǎng)頻率的函數(shù)。

14、所述函數(shù)可以是線性或階梯式函數(shù)。

15、當(dāng)所述電網(wǎng)頻率低于所述第二低頻極限時，所述適配的驅(qū)動命令可以包括關(guān)閉命令。

16、控制過程可以包括至少一個低頻報警序列。

17、本公開還涉及用于實(shí)施控制過程的控制設(shè)備，包括具有ram、rom的處理器、用于獲得電網(wǎng)數(shù)據(jù)的輸入、用于提供所述適配的驅(qū)動命令和提供警報的輸出以及在所述處理器中實(shí)施的主程序，主程序包括提供電網(wǎng)頻率估計的第一過程、用于將估計的當(dāng)前頻率與輸入到所述程序中的至少第一低頻極限進(jìn)行比較的第一測試以及用于在所述當(dāng)前電網(wǎng)頻率低于所述低頻極限時發(fā)出所述適配的驅(qū)動命令和警報的第二過程。由處理器實(shí)現(xiàn)的程序還可以包括用于在第二測試中出現(xiàn)高于所述第一低頻極限的所述當(dāng)前頻率時或者出現(xiàn)高于所述低頻極限的預(yù)定水平的所述當(dāng)前頻率時發(fā)出適配的驅(qū)動命令的結(jié)束的過程。

18、所述程序可以包括對應(yīng)于一個以上低頻極限的一個以上適配的驅(qū)動命令。

19、本公開還涉及一種用于負(fù)載的驅(qū)動系統(tǒng)，包括整流器、具有用于給負(fù)載供電的半導(dǎo)體開關(guān)的電源，包括本公開的控制設(shè)備，其中所述程序嵌入在控制給負(fù)載供電的所述半導(dǎo)體開關(guān)的柵極的驅(qū)動程序中。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)載設(shè)備的負(fù)載控制設(shè)備，用于從電網(wǎng)向所述負(fù)載設(shè)備供電，其中所述控制設(shè)備包括控制過程程序，用于當(dāng)所述電網(wǎng)頻率低于第一低頻極限(ωlim)時為所述負(fù)載提供降低功率的驅(qū)動命令或關(guān)閉驅(qū)動命令，所述控制設(shè)備包括處理器(200)，處理器具有ram(201)、rom(202)、輸入(203)、輸出(204)，輸入用于獲取電網(wǎng)數(shù)據(jù)，輸出用于提供所述降低功率的驅(qū)動命令或關(guān)閉驅(qū)動命令(xlim，ylim)；在所述處理器中實(shí)現(xiàn)的主程序(300)，主程序包括第一過程(310)、第一測試(320)、第二過程(330、340)，第一過程用于提供頻率估計，第一測試用于將估計的當(dāng)前頻率與所述程序中輸入的至少第一低頻極限進(jìn)行比較，第二過程用于在電網(wǎng)級處出現(xiàn)所述當(dāng)前頻率低于第一低頻極限(ωlim)時發(fā)出所述適配的驅(qū)動命令(xlim，ylim)，并且用于在第二測試(350)中出現(xiàn)所述當(dāng)前頻率高于所述第一低頻極限(ωlim)時或出現(xiàn)所述當(dāng)前頻率高于預(yù)定水平(ωh)時發(fā)出適配的驅(qū)動命令的結(jié)束，預(yù)定水平高于所述第一低頻極限。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中所述適配的驅(qū)動命令是在所述第一低頻極限(ωlim)和低于所述第一低頻極限的第二低頻極限(ωmin)之間激活的電網(wǎng)頻率的函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制設(shè)備，其中所述函數(shù)是線性函數(shù)或階躍函數(shù)。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中當(dāng)所述電網(wǎng)頻率低于第二低頻極限(ωmin)時，所述適配的驅(qū)動命令包括關(guān)閉命令。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，包括至少一個低頻警報(fla)序列。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中所述程序包括對應(yīng)于一個以上低頻極限的一個以上適配的驅(qū)動命令。

7.一種用于驅(qū)動作為所述負(fù)載設(shè)備的電動機(jī)(30)的逆變器(20)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中當(dāng)所述電網(wǎng)頻率(ω)相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率(ωn)降低時，所述驅(qū)動命令(xlim)包括功率限制命令(plim)、扭矩限制命令(tlim)、電流限制命令(ilim)或速度限制命令(slim)，它們作用于針對電機(jī)(30)的所述逆變器(20)的驅(qū)動控制過程(60)，所述功率限制命令(plim)、扭矩限制命令(tlim)、電流限制命令(ilim)或速度限制命令(slim)影響驅(qū)動控制過程以降低所述電機(jī)消耗的功率。

8.一種電池充電器dc/dc轉(zhuǎn)換器(80)，具有作為負(fù)載設(shè)備的一個或多個電池(90)、電池充電過程(70)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中當(dāng)所述電網(wǎng)頻率相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率降低時，所述適配的驅(qū)動命令(ylim)包括電流限制命令(ilim)，所述電流限制命令作用于所述轉(zhuǎn)換器的所述電池充電過程，所述電流限制命令影響電池充電過程以降低為所述電池供電的dc/dc轉(zhuǎn)換器消耗的功率。

9.一種晶閘管橋(110)，用于驅(qū)動作為所述負(fù)載設(shè)備的電機(jī)(31)，所述晶閘管橋由根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備中的軟啟動器控制過程(100)控制，其中當(dāng)所述電網(wǎng)頻率相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率降低時，所述適配的驅(qū)動命令包括停止命令，所述停止命令作用于所述橋的所述軟啟動器控制過程，所述停止命令影響軟啟動器控制過程以降低所述電機(jī)消耗的功率。

10.一種由控制邏輯(120)控制的接觸器(140)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中當(dāng)所述電網(wǎng)頻率相對于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率降低時，所述適配的驅(qū)動命令包括停止命令，停止命令作用于所述接觸器的所述控制邏輯，用于斷開所述接觸器。

11.一種用于負(fù)載的驅(qū)動系統(tǒng)，例如逆變器、電池充電器、晶閘管橋，包括整流器(10)或電源(20、80、110)，所述電源具有用于為負(fù)載供電的半導(dǎo)體開關(guān)(21、81)，驅(qū)動系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中所述控制過程程序嵌入控制為負(fù)載供電的所述半導(dǎo)體開關(guān)的柵極(go)或基極的驅(qū)動程序中。

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及一種負(fù)載系統(tǒng)(30、31、32、90)的控制系統(tǒng)(60、70、100、120)的控制過程，負(fù)載系統(tǒng)通過所述控制系統(tǒng)連接到電網(wǎng)，其中所述控制過程(40、50、41、51、42、52、43、53)配置成取決于電網(wǎng)頻率(ω)向這種控制系統(tǒng)提供一個或多個適配的驅(qū)動命令?？刂葡到y(tǒng)可以包括逆變器、轉(zhuǎn)換器、晶閘管橋或接觸器，負(fù)載可以是電機(jī)。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施控制過程的控制設(shè)備。

技術(shù)研發(fā)人員：A·克雷多斯,P·孔布,A·K·杰拜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：施耐德東芝換流器歐洲公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14