目前，隨著企業(yè)業(yè)務的不斷增長,，數(shù)據(jù)中心日常所消耗的能源也呈同步增長趨勢,，一旦發(fā)生市電中斷故障，單臺柴油發(fā)電機根本滿足不了數(shù)據(jù)中心后備電源容量需求,，所以,，往往需要多臺機組并機運行。為了提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和系統(tǒng)可靠性,，這就要求系統(tǒng)控制邏輯上不僅要求機組本身具有良好的性能,，而且要求各機組間合理承擔下游系統(tǒng)中的有功和無功負荷，這些要求集中反映在對原動機的調(diào)速系統(tǒng)和同步發(fā)電機的調(diào)壓系統(tǒng),。

圖1  柴油發(fā)電機系統(tǒng)圖

一,、下垂控制（Droop Contol）

為了保證柴油發(fā)電機組并機運行的穩(wěn)定性，往往采用下垂控制,，即分別通過P/f下垂控制和Q/V下垂控制來獲取穩(wěn)定的頻率和電壓,，這種控制方式對各機組輸出的有功功率和無功功率分別控制，無需各機組間的通信協(xié)調(diào),，實現(xiàn)各機組之間的對等控制,，保證了柴油發(fā)電機組并機系統(tǒng)的供需平衡和頻率穩(wěn)定。

下垂控制采用了電壓,、電流雙環(huán)控制，電流內(nèi)環(huán)動態(tài)響應速度快,，用來提高發(fā)電機組的電能質(zhì)量,，電壓外環(huán)控制器動態(tài)響應速度較慢，可以控制系統(tǒng)的輸出電壓,，并產(chǎn)生內(nèi)環(huán)參考信號,。首先利用測量模塊采集負荷點的電壓和電流,，計算出發(fā)電機組的輸出瞬時有功、無功功率,，再經(jīng)過低通濾波器LPF得到相應的平均功率,；假設額定頻率運行時，發(fā)電機組輸出的有功功率為P,，F(xiàn),、U分別為電力系統(tǒng)的頻率和額定電壓幅值，通過下垂環(huán)節(jié)得到輸出頻率和電壓幅值的指令,，再通過電壓合成環(huán)節(jié)產(chǎn)生參考電壓,，然后，參考電壓將作為電壓電流雙環(huán)節(jié)控制器的輸入,。

二,、調(diào)速（有功-頻率控制）系統(tǒng)

以同步發(fā)電機的額定功率f_N為基準值，當下游負載的有功功率增加到P_red,，則同步發(fā)電機的輸出頻率下垂到f_ref這個新的穩(wěn)定值,，AB段的斜率即為同步發(fā)電機的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)m_p，Δf=f_ref-f_N,，ΔP=P_N-P_red,。在柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行時，各發(fā)電機動態(tài)調(diào)整各自的頻率和功率,，直至滿足所有負載需求,。若各發(fā)電機組容量相同，則靜態(tài)調(diào)差系數(shù)也相同,，輸出功率自然也相同,；若機組容量不同，則單機容量較大的機組靜態(tài)調(diào)差系數(shù)較大,，機組承擔的下游負載自然也更多,。

圖2   有功-頻率下垂控制特性曲線及結(jié)構框圖

三、調(diào)壓（無功-電壓控制）系統(tǒng)

同理,，CD段的斜率稱為同步發(fā)電機的無功-電壓下垂控制系數(shù)n_q,，反應了發(fā)電機組無功功率增量與端電壓偏差的關系，且ΔU=U_ref-U_N,，ΔQ=Q_N-Q_red,。由同步發(fā)電機勵磁功率單元控制框圖可知，經(jīng)過測量環(huán)節(jié)與調(diào)差環(huán)節(jié)的計算得出參考電壓,，然后在與發(fā)電機端電壓進行比較（其中調(diào)壓器為PI控制）,，使得發(fā)電機端電壓始終迅速跟蹤電壓指令。

圖3   無功-電壓下垂控制特性曲線及結(jié)構框圖