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柴油发电机组控制系统的工作原理
时间:2018-03-20 14:39点击量:


   柴油发电机组的控制系统犹如发电机组的心脏,智能控制系统的使用大大提高了柴油发电机组的运行,保障了柴油发电机组的稳定工作,那么控制系统是通过何种原理和算法来实现呢?柴油发电机组的控制部分, 数字式励磁控制器较传统的模拟电路励磁控制器具有精度高, 反应快, 控制算法适应性强, 对于不同特性的电机只要通过调整程序参数就能适应,甚至可以实现更高端的自适应智能控制算法等优点。

    一、数字励磁控制器软件实现与算法研究

    主要是对数字式励磁控制器的软件和所采用的控制算法进行论述。首先对数字励磁控制器的主程序进行设计, 然后对电量参数采集算法和智能励磁控制算法进行研究, 并在 CPU 上进行实现。为了实现精确的数字励磁控制, 需要得到实时、精确的电量数据, 而要获得实时、精确的电量数据, 则需要采用交流采样方法, 并推导出交流采样下各个电量的计算公式, 最终编写计算出电量数据的算法程序。 交流采样是按一定的规律对被测信号的瞬时值进行采样, 再按照一定的数学算法求出被测电量参数的测量方法。下面给出交流电压, 交流电流, 有功功率, 无功功率, 功率因素的各种算法中的离散公式。

    二、数字式励磁控制器总体设计方案

    工作电源: 由于微处理器的工作电源要求, 我们需要一个 5V 的稳定直流电源, 信号调理电路的运算电路的供电需要一组±12V的直流电源, 另外, 开关量输出需要驱动继电器, 所以需要一个+24V 的直流电源, 为此我们需要设计一个电源转化模块得到系统正常工作所需的三组 DC 电源。

    三、励磁输出主电路的设计

    励磁控制器的功率输出为一可以控制电流和电压的直流输出,总体设计时确定了此励磁整流输出的额定电压为80VDC,额定励磁电流为10A,强励时达到25A。励磁功率来源于交流电源, 可以是发电机本身提供的, 也可以是外部提供的,外部提供的电源通常都比较优良稳定,发电机提供的电源由于有启动的影响, 而且在运行过程中有可能会发生波动畸变等不稳定的因素, 这些都会影响励磁输出的性能。所以我们针对从发电机取电的情况进行研究和设计。

    四、交流采样锁相环电路

  要进行交流采样, 通常需要进行同步采样, 目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向 CPU 提出中断实现同步。硬件同步电路有多种形式, 常见的如锁相环同步电路等。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。它能克服软件同步采样法存在截断误差等缺点, 测量精度高。利用锁相频率跟踪原理实现同步等间隔采样的原理图如图 2.3 所示:在相位比较器 PD、低通滤波器 LP、压控振荡器 VCO 构成的锁相环内加入n 分频器, 输入 为被测信号的频率, 作为锁相环的基准频率, 输出 为采样频率。经n 分频后与 相比较,根据锁相环工作原理, 锁定时 /n=, 即: =n 。由于锁相环的时跟踪性, 当被测信号频率 变化时, 电路能自动快速跟踪并锁定, 始终满足 =n 的关系, 即采样频率为被测信号频率的整数n 倍, 从而实现一周内等间隔采样n 点。此外, 还可将分频系数n 为程序控制, 则可根据不同频率的被测信号及 CPU、A/D 转换器的速度, 动态改变n 值, 以达到最好的效果。

    柴油发电机组控制系统的工作原理和算法是相当的复杂,每个电路的设计都有其特定的算法来予以实现。

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