CN102691583B - 小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***及方法 - Google Patents

小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102691583B
CN102691583B CN201110387032.8A CN201110387032A CN102691583B CN 102691583 B CN102691583 B CN 102691583B CN 201110387032 A CN201110387032 A CN 201110387032A CN 102691583 B CN102691583 B CN 102691583B
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
closed loop
diesel engine
speed
generator set
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201110387032.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102691583A (zh
Inventor
梁坤峰
付主木
王程远
高春艳
高爱云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University of Science and Technology
Original Assignee
Henan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University of Science and Technology filed Critical Henan University of Science and Technology
Priority to CN201110387032.8A priority Critical patent/CN102691583B/zh
Publication of CN102691583A publication Critical patent/CN102691583A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102691583B publication Critical patent/CN102691583B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明涉及一种小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***及方法，该控制***由作为内环的柴油机转速闭环和作为外环的发电机组频率闭环构成，所述发电机组频率闭环的误差输入经过PID控制器调节后作为柴油机转速闭环的输入，所述柴油机的动力输出通过传动***驱动发电机组；所述发电机组频率闭环的误差输入为设定频率与发电机组频率测量值的差值。本发明能够解决不同类型柴油机转速的精确控制和发电机组的频率波动问题。

Description

小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***及方法
技术领域
本发明涉及一种柴油发电机领域，特别是其控制***及方法。
背景技术
柴油机调速***实质上是属于速度控制***，即速度闭环控制。随着自动控制技术的发展，对发动机调速性能的要求也越来越高。发动机上最初使用的是离心式机械调速器。离心式机械调速器作为第一代调速器，调速精度较差，主要用于小型发动机调速。在70年代中期广泛应用的液压机械调速器可以说是第二代调速器，调节性能有所提高，曾被广泛应用于内燃机电站调速及船舶动力装置等。随着发电机组容量的不断增大及某些特殊用电对象对供电质量要求的提高，又出现了以模拟电路为核心的全电子调速器，可将其归纳为第三代调速器。近年来，柴油发动机的调速也从传统的模拟技术转向数字控制，出现了以微处理器为核心的***数字式电子调速器。如德国MTU公司的R082型，美国WOODWARD公司的PROACTI / II /I I/IV系列，日本NABCO公司的MG-80型数字电子调速器等。作为新一代电调，数字式电调具有算法灵活、精度高、抗干扰能力强等优点，自90 年代中期以来，其在发动机调速领域己逐渐推广。
柴油机调速***因其具有复杂的非线性、时滞、时变不确定性等特性，难以对其建立精确的数学模型。PID控制作为一种实际生产过程普遍采用的工程控制方法，具有计算量小、实时性强、易于实现等特点，因此，在调速领域被广泛采用。目前，国内外柴油发电机组用电子调速器均是基于PID控制技术实现的，大多数仍采用模拟电路实现。最典型的两家公司是美国伍德沃德公司和德国海因兹曼公司。这两家公司产品均采用模拟电路实现PID运算。其具体实现又有所区别：伍德沃德公司的比例环节上采用了锁相环技术，其输入为频率量。而海因兹曼公司则采用频压转换技术将电磁传感器的频率信号转换为电压，再进行比较放大处理。对于数字电子调速器，国内外只有美国新格斯达公司有商业化产品，其控制仍是采用普通PID运算，各参数整定须用配套设备进行相应调整。为进一步提高数字式电调的性能指标，仍需在控制理论和控制算法等方面加强研究。
电子式调速器的国外品牌主要有德国海因兹曼公司、瑞士ABB公司、德国Bosch公司、美国AMBAC公司和美国新格斯达公司等；国内品牌主要有兰州电源车辆研究所和上海孚创动力等。
综合国内外研究现状，目前，对于小功率柴油发电机组供电电压频率的控制均由柴油机调速器实现，用于控制小功率柴油发电机组供电频率恒定的数字式双闭环控制方法尚属空白。 鉴于此，本专利提出的小功率柴油发电机组双闭环控制方法是柴油发电机组输出电压频率保持恒定的核心，可替代现有小功率柴油发电机组各种形式的调速技术，以解决强内、外扰动所造成输出电压频率波动的问题。
发明内容
本发明的目的是提供小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***及方法，用以解决不同类型柴油机转速的精确控制和发电机组的频率波动问题。
为实现上述目的，本发明的***方案是：小功率柴油发电机组恒速恒频双闭环控制***，该控制***由作为内环的柴油机转速闭环和作为外环的发电机组频率闭环构成，所述发电机组频率闭环的误差输入经过PID控制器调节后作为柴油机转速闭环的输入，所述柴油机的动力输出通过传动***驱动发电机组；所述发电机组频率闭环的误差输入为设定频率与发电机组频率测量值的差值。
所述柴油机转速闭环的输入与柴油机转速测量值的差值通过一个自适应转速控制器调节后输出到执行机构，执行机构控制连接喷油泵，通过控制喷油泵的供油量调控柴油机的转速。
所述柴油机转速测量值通过安装在柴油机输出轴上的转速传感器获得。
所述发电机组频率测量值通过设置在发电机输出端的电压传感器及相应数字信号处理电路获得。
本发明的方法方案是：对柴油发电机进行柴油机转速闭环控制和发电机组频率闭环控制，柴油机转速闭环为内环，发电机组频率闭环为外环；并使发电机组频率闭环的误差输入经过PID控制器调节后作为柴油机转速闭环的输入，所述发电机组频率闭环的误差输入为设定频率与发电机组频率测量值的差值。
在柴油机在启动和停机过程时，采用转速环对柴油发电机进行控制，在正常工作和负载突变过程时，采用转速闭环与频率闭环对柴油发电机进行控制。
柴油发电机组工作工程分为启动、正常工作、负载突变和停机四个工作模式。启动和停机工作模式采用转速闭环对柴油机进行控制，在正常工作和负载突变工作模式下采用转速与频率闭环对柴油机进行控制。
根据柴油机启动和停机信号，直接使用转速环进行控制；设定一个稳态波动率，表征柴油机转速的波动率，当超调率超过稳态波动率时，为负载突变工作模式，其他情况为正常工作模式。这些模式的判断均由控制器软件实现。
对柴油机转速与发电机组输出电压频率既可实施联合控制，又可分别实施独立控制，以实现柴油发电机组转速或频率稳定。采用本发明的控制***，有效解决了因柴油机与发电机之间动力传输方式（如刚性联结、柔性联结）和变负载情况下造成的发电机组输出电压频率波动问题。
附图说明
图1是本发明的双闭环控制***框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
***实施例
如图1所示，小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***由柴油机转速闭环（以下简称转速闭环）和发电机组（输出电压）频率闭环（以下简称频率闭环）两个环节构成，转速闭环为内环，频率闭环为外环。
转速闭环的输入与柴油机转速测量值的误差通过一个自适应转速控制器调节后输出到执行机构，执行机构控制连接喷油泵，通过控制喷油泵的供油量调控柴油机的转速。转速闭环的输出通过传动***驱动连接发电机组，发电机组的发电电压频率为频率闭环的输出量。频率闭环的误差输入经过PID控制器调节后作为转速闭环的输入，频率闭环的误差输入为设定频率与发电机组频率测量值的差值。柴油机转速测量值通过安装在柴油机飞轮壳上的转速传感器获得。转速闭环是将柴油机稳定控制在设定工作转速下运行，通过安装在飞轮壳上的转速电磁传感器检测出转速信号，根据测量转速与设定工作转速的偏差，由自适应转速控制器控制执行机构改变油门拉杆位置，调节供油量大小，缩小转速偏差，从而实现转速的自动调节。发电机组频率测量值通过设置在发电机输出端的电压互感器测量输出电压信号，然后通过相应数字信号处理电路对该电压信号进行处理得到该电压信号的频率。根据测量频率与设定工作频率的偏差，经过PID控制器调节后作为转速闭环的输入量。
方法实施例
本发明的方法的特点是在柴油机转速闭环的基础上，增加一个发电机的发电电压频率闭环控制，并将频率闭环作为外环，使发电机组频率闭环的误差输入经过PID控制器调节后作为柴油机转速闭环的输入，所述发电机组频率闭环的误差输入为设定频率与发电机组频率测量值的误差。
柴油发电机组由启动、正常工作、负载突变和停机四个工作过程组成，启动和停机过程采用只采用转速闭环控制，在正常工作和负载突变过程采用双闭环控制。根据柴油机启动和停机信号，直接使用转速环进行控制；设定一个稳态波动率，表征柴油机转速的波动率，当超调率超过稳态波动率时，为负载突变工作模式，其他情况为正常工作模式。***控制器接受柴油机启动和停机信号，并检测判断波动率等信息，所以上述模式的判断均由***控制器软件实现。

Claims (6)

1.小功率柴油发电机组恒速恒频双闭环控制***，其特征在于，该控制***由作为内环的柴油机转速闭环和作为外环的发电机组频率闭环构成，所述发电机组频率闭环的误差输入经过PID控制器调节后作为柴油机转速闭环的输入，所述柴油机的动力输出通过传动***驱动发电机组；所述发电机组频率闭环的误差输入为设定频率与发电机组频率测量值的差值；所述控制***解决了因柴油机与发电机之间动力传输方式和变负载情况下造成的发电机组输出电压频率波动问题。
2.根据权利要求1所述的小功率柴油发电机组恒速恒频双闭环控制***，其特征在于，所述柴油机转速闭环的输入与柴油机转速测量值的差值通过一个自适应转速控制器调节后输出到执行机构，执行机构控制连接喷油泵，通过控制喷油泵的供油量调控柴油机的转速。
3.根据权利要求2所述的小功率柴油发电机组恒速恒频双闭环控制***，其特征在于，所述柴油机转速测量值通过安装在柴油机输出轴上的转速传感器获得。
4.根据权利要求1或2或3所述的小功率柴油发电机组恒速恒频双闭环控制***，其特征在于，所述发电机组频率测量值通过设置在发电机输出端的电压传感器及相应数字信号处理电路获得。
5.小功率柴油发电机组恒速恒频双闭环控制方法，其特征在于，对柴油发电机进行柴油机转速闭环控制和发电机组频率闭环控制，柴油机转速闭环为内环，发电机组频率闭环为外环；并使发电机组频率闭环的误差输入经过PID控制器调节后作为柴油机转速闭环的输入，所述发电机组频率闭环的误差输入为设定频率与发电机组频率测量值的差值；所述控制方法解决了因柴油机与发电机之间动力传输方式和变负载情况下造成的发电机组输出电压频率波动问题。
6.根据权利要求5所述的小功率柴油发电机组恒速恒频双闭环控制方法，其特征在于，在柴油机在启动和停机过程时，采用转速环对柴油发电机进行控制，在正常工作和负载突变过程时，采用转速闭环与频率闭环对柴油发电机进行控制。
CN201110387032.8A 2011-11-29 2011-11-29 小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***及方法 Expired - Fee Related CN102691583B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110387032.8A CN102691583B (zh) 2011-11-29 2011-11-29 小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110387032.8A CN102691583B (zh) 2011-11-29 2011-11-29 小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102691583A CN102691583A (zh) 2012-09-26
CN102691583B true CN102691583B (zh) 2015-06-17

Family

ID=46857273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110387032.8A Expired - Fee Related CN102691583B (zh) 2011-11-29 2011-11-29 小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102691583B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103485914B (zh) * 2013-09-26 2016-01-06 南车戚墅堰机车有限公司 内燃机车柴油机转速给定信号标定***及其控制方法
CN107255051A (zh) * 2017-06-20 2017-10-17 吴联凯 一种车辆动力发电控制***及控制方法
CN107165725A (zh) * 2017-06-20 2017-09-15 吴联凯 一种用于应急救援车辆的动力发电的控制方法
CN109188962B (zh) * 2018-08-23 2021-08-10 惠州海卓科赛医疗有限公司 一种控制***的双闭环控制算法
CN112202384B (zh) * 2020-08-25 2022-06-24 海南广源隆节能环保股份有限公司 一种光电控水***自控安全保护方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2355494Y (zh) * 1997-11-12 1999-12-22 湛江海洋大学工程学院 电液控制式船舶主机轴带同步发电机装置
CN101815628A (zh) * 2007-07-10 2010-08-25 轮廓硬化公司 Ac发电***
CN201696147U (zh) * 2010-06-08 2011-01-05 郑州金阳电气有限公司 柴油发电机组电子调速器
CN202451288U (zh) * 2011-11-29 2012-09-26 河南科技大学 小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8288880B2 (en) * 2009-04-21 2012-10-16 Gen-Tech Llc Power generator system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2355494Y (zh) * 1997-11-12 1999-12-22 湛江海洋大学工程学院 电液控制式船舶主机轴带同步发电机装置
CN101815628A (zh) * 2007-07-10 2010-08-25 轮廓硬化公司 Ac发电***
CN201696147U (zh) * 2010-06-08 2011-01-05 郑州金阳电气有限公司 柴油发电机组电子调速器
CN202451288U (zh) * 2011-11-29 2012-09-26 河南科技大学 小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***

Also Published As

Publication number Publication date
CN102691583A (zh) 2012-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102691583B (zh) 小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***及方法
CN203224772U (zh) 660mw超临界机组一次调频控制***
CN201696147U (zh) 柴油发电机组电子调速器
CN106089326B (zh) 干熄焦余热回收蒸汽发电汽轮机进、排汽控制方法
CA1240380A (en) Transient derivative scheduling control system
CN202674785U (zh) 基于plc的变频恒压供油***
CN104314693B (zh) 一种基于补偿的航空发动机多回路切换控制方法
CN106877769B (zh) 一种伺服电机速度控制器增益参数自整定的方法
CN202451288U (zh) 小功率柴油发电机恒速恒频双闭环控制***
CN208803912U (zh) 一种基于pwm和flc的发电机调速装置
CN206694126U (zh) 一种柴油机共轨压力的pid参数自整定控制装置
CN201730687U (zh) 发动机数字式智能电子调速器
CN101982650A (zh) 电动执行装置
CN204610042U (zh) 数字化变频电子调速器
CN101794634A (zh) 压水堆核电站除氧器压力设定值数字化计算方法
Gabdrafikov et al. Efficiency improvement methodology for functioning of Machine-tractor diesel unit with electronic positional regulation of fuel supply
CN100516485C (zh) 重型增压稀燃天然气发动机燃料供给控制器
CN102720590B (zh) 一种燃气轮机的起动控制方法及装置
CN205225941U (zh) 一种变转速液压动力源的复合补偿控制***
CN205262755U (zh) 一种柴油机调速器波动负载模拟测试台
Gabdrafikov Increasing machine-tractor diesel efficiency positional regulation by fuel supply
RU2502884C1 (ru) Автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины
CN204436651U (zh) 用于增压直喷汽油机的可变流量低压燃油供油装置
CN215438991U (zh) 一种收卷装置的开环张力控制***
RU2778417C1 (ru) Способ управления двухвальным газотурбинным двигателем с регулируемыми направляющими аппаратами компрессоров высокого и низкого давления

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150617

Termination date: 20151129