柴油發電機工況特性

  柴油發電機是對外輸出電能的設備，由柴油發電機帶動發電機工作。發電機一般情況下為同步交流發電機，輸出頻率與柴油機的轉速有關。因此，要保證發電機的供電品質，必須采用調速器來調節柴油機的轉速?，F在小型柴油機的調速大多采用機械調速，由于機械調速器自身有慣性滯后和摩擦阻力大的缺陷，調速時不可避免存在過度時間長、穩定性和可靠性能差等缺點。隨著經濟和社會的快速發展，內燃機的應用也越來越廣泛，能源問題和環境問題日益嚴重，對內燃機的控制精度和排放的要求進一步提高。

  數字電子調速器是較為先進的調速系統，能極大地提高了柴油發電機的調速性能，彌補了機械調速固有的缺陷，并可以用先進的控制方法，進一步提高調速器的性能。目前市場上類似的數字電子調速器大都應用于柴油發電機，不能直接應用于柴油發電機。因此，開發一種可靠性高、通用性強和價格合理的柴油發電機電子調速器勢在必行，且具有廣闊的市場前景。本文分析了柴油發電機的工況特性和數學模型，重點研究了數字式電子調速器的設計，然后進行了仿真和配機實驗，并進一步分析了數字電子調速器的節能特性。

  在對柴油發電機工況特性的分析中，得到柴油機工作過程存在不確定性、時變性和非線性的特點，要想建立精確的柴油發電機數學模型比較困難，針對此系統本文設計了基于模糊滑?？刂破鞯牟裼蜋C調速系統?；Ｗ兘Y構控制具有快速響應、魯棒性強、無需系統在線辨識、物理實現簡單等優點，不足之處是存在抖振現象。針對此問題，本文將模糊控制引入到滑?？刂浦衼?，利用模糊控制規則，柔化控制信號，使滑?？刂浦械亩墩竦玫较魅?。由于系統的主要擾動來自負載突變，因此本文設計了基于負載擾動的前饋補償控制系統。最后在MATLAB中對所設計控制器進行了仿真分析。根據所設計的控制器，本文給出了其硬件設計和軟件設計方法及過程，硬件設計包括：控制器模塊、轉速測量模塊、執行器驅動模塊、數碼顯示模塊、電源模塊、電流測量模塊等。

  軟件設計主要包括控制策略計算模塊、怠速模塊、啟動模塊、停機模塊、負載電流測量模塊、轉速測量模塊、顯示模塊等。將所設計的數字電子調速器安裝在伊藤動力公司的2.0GF柴油發電機上進行了配機實驗，結果表明，數字電子調速器較原來的機械調速器具有更好的穩態性能和動態調速性能，并具有很好的節能效果。調速器設計簡單，可靠性高，具有很高的實用價值。

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