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。在部隊的通信車、雷達(dá)車、衛(wèi)星車、電子對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)文章來自于：發(fā)電機(jī)組勵磁控制器也稱為自動電壓調(diào)節(jié)器。20世紀(jì)50年代初期,自動電壓調(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)及動態(tài)穩(wěn)定性方面。這標(biāo)志著對勵磁調(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,勵磁控制技術(shù)也有了極大的發(fā)展。概括地說,勵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。隨著我國國防現(xiàn)代化裝備水平的不斷提高,對作為野戰(zhàn)移動電源的發(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)和勵磁控制等幾部分構(gòu)成。其中勵磁控制部分的作用是根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出的變化,自動調(diào)整勵磁電流大小,從而保證發(fā)電機(jī)輸出電壓的穩(wěn)定。勵磁控制器通過對主繞組輸出電壓的采樣,決定送給勵磁繞組的勵磁電流大小。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,勵磁控制器通過減小流過勵磁繞組的勵磁電流來降低輸出電壓。反之,當(dāng)機(jī)組輸出電壓減小時,勵磁控制器通過增加勵磁電流來提高輸出電壓,從而保證了機(jī)組輸出電壓的穩(wěn)定。
勵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)電壓傳感器引入勵磁控制器,作為判斷輸出電壓變化的依據(jù)。電壓傳感器實際采用了2mA:2mA的電流型互感器來實現(xiàn)。為了提高控制的穩(wěn)定性,反饋信號在進(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和輸出給定信號進(jìn)行比較,根據(jù)誤差信號的大小由PID調(diào)節(jié)部分產(chǎn)生調(diào)節(jié)控制信號。該信號再經(jīng)過后面的輸出部分進(jìn)行放大驅(qū)動來產(chǎn)生勵磁繞組所需的勵磁電流。
2 控制方式的實現(xiàn)
當(dāng)一個自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入(給定和干擾)恒定不變時,整個系統(tǒng)處于一種相對平衡的狀態(tài),系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)暫不動作。它們的輸出信號都處于相對靜止?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)。
代表實際輸出電壓的電壓反饋信號與輸出給定信號的差值即誤差信號,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,然后經(jīng)過反向和放大來驅(qū)動勵磁線圈,通過調(diào)節(jié)勵磁電流來穩(wěn)定整個發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的輸出電壓。一個勵磁系統(tǒng)瞬態(tài)過程性能的好壞主要是由PID調(diào)節(jié)電路來控制。一般來說無刷發(fā)電機(jī)相當(dāng)于由二個大慣性環(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)精度和動態(tài)穩(wěn)定是一對矛盾。我們在系統(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)于一個放大系數(shù)可自動調(diào)整的放大器,其動態(tài)放大倍數(shù)很低,靜態(tài)放大系數(shù)很高,反應(yīng)時間很快,合理地解決了系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)矛盾。如果系統(tǒng)因擾動產(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
采用PID調(diào)節(jié)方式的勵磁控制器,在中小型柴油發(fā)電機(jī)組中得到了實際應(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。
