20多年前,信昌机器就已执行过许多发电机组并机运行的项目了。时光飞逝,这么多年过去,并机控制模块也已经历了从当初的模拟到如今数字化的转换。
在数字式并机模块时代,模块之间采用通信的方式互相交换信息。特别是在数据中心应用中,客户会担心通信中断导致并机故障。而卡特彼勒的专利技术,解决了并机通信中断时,机组之间不能进行负载分配的问题。
下面的视频,将为你介绍更多卡特彼勒并机技术内容。
发电机组并联运行时,有功功率的分配决定于发动机的转速,而无功功率的分配则决定于发电机的输出电压。
以有功功率为例,负载分配分为两种方式:一种是 Isochronous 方式,意思是发电机组的频率是稳定的,不受负载量大小的影响,后面简称为 ISO 模式;另一种是 droop 方式,意思是机组的频率会随着负载量增大而降低,也就是发动机的转速会降低,所以称之为速度降模式。
在 ISO 模式下,机组控制电路之间的连接又分为两种方式:较早的并机系统采用模拟的电压信号互相传递负载量信息 (硬线连接),较新的并机系统则采用数据通信的方式。前者如 2301A,通过“负载分配线”连接各台机组。后者如 3200,采用 J1939 进行数据通信,而卡特彼勒 EMCP 4.4 则采用以太网通信的 MGDL 数据链路。
EMCP 4.4 通常采用星形网络架构,通过以太网交换机连接各台机组。
卡特彼勒并机专利产生的背景:传统的并机系统,在通信中断后,无法进行适当的负载分配,可能因为通信丢失的机组的负载的剧烈变化而引发系统震荡,还有可能造成部分机组的过载。这样,就造成了通信环节的单点故障。卡特彼勒并机专利就是要消除这个单点故障。
每个 EMCP 4.4 模块都会检测是否有部分机组发生了通信中断。如果发生了通信中断,则所有发电机组进入所谓“失效保护模式”。
全部的机组将分为两个组:通信正常的那一组,也就是 ISO 那一组仍然进行正常的负载分配,并保持频率稳定。通信丢失的那一组,则进入保护进程中的速度降模式,它将继续承担通信中断前一刻的负载量,不会因为通信丢失而造成对整个系统的冲击;如果之后总负载量发生波动,它会慢慢调节自己的负载量至额定功率的 50%。
在失效保护模式下,ISO 组的机器处于下列三种工作状态中的一种:
负载率 20% 以下,频率高于额定值,其作用是把负载拉回 ISO 组;
20% 到80% 之间,频率稳定在额定值,ISO 组将承担 droop 组的机组负载之外的所有负载;
80% 以上,频率低于额定值,其作用是把负载推给 droop 组。
简单总结一下,卡特彼勒并机专利,是消除并机通信中断时,机组之间不能进行适当的负载分配这一单点故障,提高了并机系统的可靠性。它是通过 EMCP 4.4 的 MGDL 数据链路来实现的。它运行的模式称为失效保护模式。