柴油發(fā)電機工況特性

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

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

  在對柴油發(fā)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(fā)電機數(shù)學模型比較困難，針對此系統(tǒng)本文設計了基于模糊滑模控制器的柴油機調(diào)速系統(tǒng)?；Ｗ兘Y(jié)構控制具有快速響應、魯棒性強、無需系統(tǒng)在線辨識、物理實現(xiàn)簡單等優(yōu)點，不足之處是存在抖振現(xiàn)象。針對此問題，本文將模糊控制引入到滑?？刂浦衼恚媚：刂埔?guī)則，柔化控制信號，使滑?？刂浦械亩墩竦玫较魅?。由于系統(tǒng)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(tǒng)。最后在MATLAB中對所設計控制器進行了仿真分析。根據(jù)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(zhuǎn)速測量模塊、執(zhí)行器驅(qū)動模塊、數(shù)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(zhuǎn)速測量模塊、顯示模塊等。將所設計的數(shù)字電子調(diào)速器安裝在伊藤動力公司的2.0GF柴油發(fā)電機上進行了配機實驗，結(jié)果表明，數(shù)字電子調(diào)速器較原來的機械調(diào)速器具有更好的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)調(diào)速性能，并具有很好的節(jié)能效果。調(diào)速器設計簡單，可靠性高，具有很高的實用價值。

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