作者： 發(fā)布于：2015-5-4 16:47:59 已關(guān)注：人
小型發(fā)電機(jī)文章來(lái)自于：發(fā)電機(jī)組一般指功率在30千瓦以下的發(fā)電機(jī)文章來(lái)自于：發(fā)電機(jī)組,主要用于銀行、郵電、軍事等作為應(yīng)急后備電源。在部隊(duì)的通信車、雷達(dá)車、衛(wèi)星車、電子對(duì)抗車和指揮車等特種軍用車輛上也有廣泛應(yīng)用。發(fā)電機(jī)文章來(lái)自于：發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁控制器也稱為自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器。20世紀(jì)50年代初期,自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的主要功能是維持發(fā)電機(jī)電壓為給定值。當(dāng)時(shí)應(yīng)用的電壓調(diào)節(jié)器多為機(jī)械型的,其后又發(fā)展為電子型或者電磁型。20世紀(jì)50年代后期,出于提高發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮,自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的功能已不再局限于維持發(fā)電機(jī)電壓恒定這一要求上,而更多地體現(xiàn)在提高發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性方面。這標(biāo)志著對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的功能要求已有了根本的轉(zhuǎn)變。
20世紀(jì)50年代至今,勵(lì)磁控制技術(shù)也有了極大的發(fā)展。概括地說(shuō),勵(lì)磁控制方式的演繹大致經(jīng)歷了單變量輸入及輸出的比例控制方式,線性多變量輸入及輸出的分變量反饋控制以及伴隨控制理論發(fā)展起來(lái)的非線性分變量控制方式等幾種主要的發(fā)展階段。隨著我國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化裝備水平的不斷提高,對(duì)作為野戰(zhàn)移動(dòng)電源的發(fā)電機(jī)組也提出了更高的要求。小型軍用發(fā)電機(jī)組的功能、可靠性、電磁兼容性等都必須滿足各種軍用裝備的新要求。小型軍用發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)也從原來(lái)的最基本的輸出穩(wěn)定控制,向多功能、高可靠性、智能化和遠(yuǎn)程控制方向發(fā)展。
1 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成
柴油發(fā)電機(jī)組主要由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁控制等幾部分構(gòu)成。其中勵(lì)磁控制部分的作用是根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出的變化,自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁電流大小,從而保證發(fā)電機(jī)輸出電壓的穩(wěn)定。勵(lì)磁控制器通過對(duì)主繞組輸出電壓的采樣,決定送給勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流大小。當(dāng)由于發(fā)電機(jī)組負(fù)載的變化而造成機(jī)組輸出電壓增加時(shí),勵(lì)磁控制器通過減小流過勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁電流來(lái)降低輸出電壓。反之,當(dāng)機(jī)組輸出電壓減小時(shí),勵(lì)磁控制器通過增加勵(lì)磁電流來(lái)提高輸出電壓,從而保證了機(jī)組輸出電壓的穩(wěn)定。
勵(lì)磁控制器主要由電壓反饋單元、輸出給定單元、比較和PID調(diào)節(jié)單元和功率輸出單元幾部分組成。電壓反饋部分是將主繞組的電壓也就是機(jī)組的輸出電壓經(jīng)電壓傳感器引入勵(lì)磁控制器,作為判斷輸出電壓變化的依據(jù)。電壓傳感器實(shí)際采用了2mA:2mA的電流型互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了提高控制的穩(wěn)定性,反饋信號(hào)在進(jìn)入PID調(diào)節(jié)部分之前進(jìn)行了濾波和前置處理。比較和PID調(diào)節(jié)單元的作用是把電壓反饋信號(hào)和輸出給定信號(hào)進(jìn)行比較,根據(jù)誤差信號(hào)的大小由PID調(diào)節(jié)部分產(chǎn)生調(diào)節(jié)控制信號(hào)。該信號(hào)再經(jīng)過后面的輸出部分進(jìn)行放大驅(qū)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生勵(lì)磁繞組所需的勵(lì)磁電流。
2 控制方式的實(shí)現(xiàn)
當(dāng)一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入(給定和干擾)恒定不變時(shí),整個(gè)系統(tǒng)處于一種相對(duì)平衡的狀態(tài),系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)暫不動(dòng)作。它們的輸出信號(hào)都處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。一旦系統(tǒng)受到干擾,平衡被破壞,被調(diào)量發(fā)生變化,調(diào)節(jié)器就開始調(diào)節(jié),直到系統(tǒng)又重新進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。
代表實(shí)際輸出電壓的電壓反饋信號(hào)與輸出給定信號(hào)的差值即誤差信號(hào),在PID處理部分進(jìn)行比例、微分和積分運(yùn)算,從而產(chǎn)生過程調(diào)節(jié)信號(hào),然后經(jīng)過反向和放大來(lái)驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈,通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)穩(wěn)定整個(gè)發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的輸出電壓。一個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)瞬態(tài)過程性能的好壞主要是由PID調(diào)節(jié)電路來(lái)控制。一般來(lái)說(shuō)無(wú)刷發(fā)電機(jī)相當(dāng)于由二個(gè)大慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)成。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中要求系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)壓率愈高,則要求開環(huán)放大系數(shù)愈高。但在有慣性環(huán)節(jié)存在的系統(tǒng)中,放大倍數(shù)越大,調(diào)節(jié)過程就越不穩(wěn)定,靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是一對(duì)矛盾。我們?cè)谙到y(tǒng)中引入了有源校正環(huán)節(jié)(PID調(diào)節(jié)器),由運(yùn)算放大器及其周圍元器件等構(gòu)成PID調(diào)節(jié)電路。PID調(diào)節(jié)器相當(dāng)于一個(gè)放大系數(shù)可自動(dòng)調(diào)整的放大器,其動(dòng)態(tài)放大倍數(shù)很低,靜態(tài)放大系數(shù)很高,反應(yīng)時(shí)間很快,合理地解決了系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)矛盾。如果系統(tǒng)因擾動(dòng)產(chǎn)生振蕩,有源校正環(huán)節(jié)將快速使振蕩收斂而趨于穩(wěn)定。
調(diào)節(jié)中微分量的引入是不合適的。所以,勵(lì)磁控制器的閉環(huán)調(diào)節(jié)采用的是比例加積分的調(diào)節(jié)方式。比例環(huán)節(jié)的作用是調(diào)節(jié)量的大小直接與誤差信號(hào)成比例關(guān)系,誤差越大調(diào)節(jié)量越大。而積分環(huán)節(jié)的作用是有效消除系統(tǒng)存在的靜差,保證穩(wěn)壓精度。
3 結(jié)束語(yǔ)
采用PID調(diào)節(jié)方式的勵(lì)磁控制器,在中小型柴油發(fā)電機(jī)組中得到了實(shí)際應(yīng)用。特別是在小型軍用柴油發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用得到了比較理想的效果。
