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介紹柴油發(fā)電機組調(diào)速方法 １面向Simulink數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)框圖 在建立了柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的各模型后，就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常規(guī)PID控制，變速積分PID控制，不完全微分PID控制和模糊PID控制的調(diào)速系統(tǒng)框圖。 ?。保背Ｒ?guī)PID控制 首先看常規(guī)PID控制，下面是它的系統(tǒng)仿真框圖，這是常規(guī)采用的PID控制系統(tǒng)圖，通過對真實控制系統(tǒng)繪制仿真框圖，觀察采用常規(guī)PID控制效果。 ?。保膊煌耆⒎諴ID控制 下面是不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖,圖２不完全微分PID控制系統(tǒng)仿真框圖這是在常規(guī)PID基礎(chǔ)上進(jìn)行了不完全微分，這是用來改善它的控制功能，取得更好的控制效果。 １．３變速度積分PID控制 下面是變速度積分PID控制系統(tǒng)仿真框圖。 １．４模糊PID控制 自適應(yīng)模糊PID控制是將自適應(yīng)控制的思想和常規(guī)PID控制器結(jié)合，吸收了自適應(yīng)控制和常規(guī)PID控制的優(yōu)點。首先它具備自適應(yīng)能力，能夠自動識辨被控過程參數(shù)、自動整定控制參數(shù)，能夠適應(yīng)被控過程模型參數(shù)的變化；其次它又具有常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強、可靠性高的優(yōu)點。這使得自適應(yīng)PID控制成為過程控制中一種較為理想的控制方法。 如果用模糊控制箱設(shè)計出模糊控制器，再在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立系統(tǒng)仿真模型，把模糊控制器模塊和我們設(shè)計的ＦＩＳ結(jié)構(gòu)連接起來，就可以對它進(jìn)行仿真研究了，系統(tǒng)仿真框圖的建立關(guān)鍵是對ＰＩＤ三個參數(shù)Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的整定，這必須考慮到不同時刻三個參數(shù)的相互作用和它們之間的關(guān)系。 下面從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)精度等各方面來考慮Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄ的作用，建立模糊規(guī)則表。 ?。ǎ保┍壤禂?shù)Ｋｐ的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。Ｋｐ越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但容易產(chǎn)生超調(diào)，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。Ｋｐ取值過小，會降低調(diào)節(jié)精度，使響應(yīng)速度變慢，延長調(diào)節(jié)時間，使系統(tǒng)動態(tài)和靜態(tài)特征變壞。 ?。ǎ玻┓e分作用系數(shù)Ｋｉ的作用是系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Ｋｉ越大，系統(tǒng)的靜態(tài)誤差越快，但Ｋｉ過大，在響應(yīng)過程的初期會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過程的較大超調(diào)。但Ｋｉ過小會使系統(tǒng)的靜態(tài)誤差難以，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。 （３）微分的作用系數(shù)Ｋｄ的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)特征，其主要作用是在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進(jìn)行提前預(yù)報。但Ｋｄ過大，會使響應(yīng)過程提前制動，延長了調(diào)節(jié)時間，而且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能。下面是進(jìn)行模糊控制PID控制的系統(tǒng)仿真框圖。 ?。矊ο到y(tǒng)進(jìn)行仿真研究 建立了系統(tǒng)的仿真框圖后，就可以對系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，就可以比較采用常規(guī)PID控制和變積分PID控制，不完全微分PID控制，模糊自適應(yīng)PID控制的比較，并具體分析我們采用的模糊控制系統(tǒng)仿真框圖自適應(yīng)控制時的仿真效果。對系統(tǒng)進(jìn)行仿真有助于我們對柴油發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的快速理解，并初步地分析出我們需要的控制參數(shù)，對系統(tǒng)的研究有積極作用。 系統(tǒng)仿真圖通過ＭＡＴＬＡＢ中的模糊控制箱實現(xiàn)，同時根據(jù)自己控制系統(tǒng)的具體特點和要求來建立的，基本可以反應(yīng)控制系統(tǒng)的基本情況，可以起到很好的仿真模擬作用。 首先，比較常規(guī)PID控制和變積分PID控制，變速積分PID通過改變積分項的累加速度，使得它和偏差大小相適應(yīng)，偏差大的時候，積分慢；偏差小時，積分快，這就可以減少超調(diào)，同時更好地靜差。 下面比較一下常規(guī)PID控制和不完全微分ＰＩＤ控制的區(qū)別。不完全微分就是在PID算法中引入了一個一階慣性環(huán)節(jié)，使得系統(tǒng)性能得到改善，在改善系統(tǒng)動態(tài)特性的時候又盡量減少高頻干擾。 介紹模糊自適應(yīng)控制和常規(guī)PID的比較，并對模糊自適應(yīng)控制的仿真進(jìn)行分析。這些都是基于前面建立的柴油發(fā)電機的系統(tǒng)模型的 可見模糊PID控制器和常規(guī)PID控制相比，它使得系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)時間減小，曲線更平整，反應(yīng)時間加快了，控制效果明顯更好了。同時模糊PID控制器在控制過程前期具有模糊控制器的特點，而在控制過程后期具有PID調(diào)節(jié)器的所有優(yōu)勢，是一種性能優(yōu)良的控制器，所以在實際使用中可以選用模糊自適應(yīng)控制方法。
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1800KW柴油發(fā)電機組技術(shù)要求 柴油發(fā)電機組的首次帶載能力：發(fā)電機組可首次加載，且電壓降≤30%，頻率降≤15%； 額定功率(12小時內(nèi)輸出功率）≥ 1600KW； 備用功率(1小時 輸出功率）≥1760KW； 額定電壓 ： 10.5kV； 額定頻率 ： 50Hz±2％ 3相 ； 電壓波動范圍： +2％ ~ -2％ 電壓波形近似于正弦波； 1、柴油發(fā)電機組主要技術(shù)參數(shù) 接線方式：三相 頻率：50Hz 功率因數(shù)：0.8（滯后） 開機至加載到滿載的時間：≤15S 啟動間隔：10s以內(nèi) 穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率：<±2.5％ 動態(tài)電壓調(diào)整率：±15％ 電壓穩(wěn)定時間：< 3s 電壓波動率：< 1.0％ 頻率穩(wěn)態(tài)調(diào)整率：±5％ 頻率瞬態(tài)調(diào)整率：±10％ 頻率穩(wěn)定時間：<3s 頻率波動率：<1.0％ 大修時間間隔：運行累計30000h以上 機組空載電壓整定范圍：不小于 95％～105％額定電壓。 機組在空載額定電壓時的線電壓波形正弦性畸變率不大于 5％。 機組操作方式：機組可手動、自動起動。 柴油發(fā)電機組需配套預(yù)熱裝置。 起動方式：24V直流電壓起動 蓄電池型式：免維護(hù)鉛酸啟動型蓄電池 蓄電池容量：當(dāng)極端環(huán)境溫度為-40℃時應(yīng)能滿足連續(xù)起動不少于 6 次起動（廠家要對電池容量計算做出詳細(xì)說明） 充電裝置：控制電壓范圍 18～30V，蓄電池電壓低于 18V 時自動接通充電裝置，電壓高于 30V時，自動切斷充電裝置，充電裝置輸入為 220V交流電。充電裝置按起動和控制各設(shè)一套，充電裝置充電市電掉電自動報警。 機組的自動裝置、控制、保護(hù)、信號、同期調(diào)速系統(tǒng)、停機、起動系統(tǒng)均采用直流電源 24V，控制設(shè)備、24V蓄電池及充電設(shè)備均由柴油發(fā)電機組賣方成套提供。 自起動裝置應(yīng)在市電失壓一秒內(nèi)發(fā)出市電故障信號，同時發(fā)出自起動命令。柴油發(fā)電機組應(yīng)具備連續(xù)三次自起動功能，連續(xù)三次起動失敗，則發(fā)出起動失敗信號，亦閉鎖自起動回路。 機組應(yīng)裝設(shè)手動和電動操作緊急停機裝置。 2、柴油發(fā)動機的主要參數(shù): 柴油發(fā)動機各項性能、指標(biāo)不低于卡特彼勒、奔馳( MTU)、康明斯品牌成熟產(chǎn)品。 型式： 四沖程，直列或者V型排列，不得低于16汽缸，閉式循環(huán)水冷卻，電噴或電子調(diào)速 頻率： 50Hz 額定轉(zhuǎn)速： 1500RPM 冷卻方式： 水冷卻 排量：≥95L 燃油耗量：≦200g/kW.hr 燃油型號：國產(chǎn)#-35 柴油 潤滑油量： L/hr 潤滑油型號： API CG-4 15W/40 起動方式：電起動 調(diào)速方式：電噴/電子 從起動到具備帶額定負(fù)荷的時間必須小于等于15秒 3、發(fā)電機的主要參數(shù) 發(fā)電機各項性能、指標(biāo)不低于卡特彼勒、康明斯、法國利萊森瑪（LEROY-SOMER）品牌成熟產(chǎn)品。 型式： 三相同步交流發(fā)電機 額定電壓：10.5kV 額定頻率：50Hz 功率因數(shù)： 0.8（滯后） 電機效率：≥95% 定子線圈接線：三相四線， Y接線，高電阻接地 絕緣等級：H級 勵磁方式：快速反應(yīng)的勵磁系統(tǒng)，并配置 AVR或DSR(數(shù)字式自動勵磁調(diào)節(jié)器) 防護(hù)等級：IP23 4、控制器 柴油發(fā)電機組生產(chǎn)廠原廠數(shù)字控制屏（中文顯示），各項性能、指標(biāo)不低于卡特彼勒、奔馳( MTU)、康明斯品牌成熟產(chǎn)品。 控制屏型式：金屬外殼噴塑 防護(hù)等級：IP41 LCD液晶 按中文，英文雙語可切換顯示，控制屏符合 通用電器標(biāo)準(zhǔn)。 適合遠(yuǎn)程監(jiān)控的通信端口。 自動控制 當(dāng)市電斷電后，其低壓母線上電壓繼電器失壓信號送出接點信號到柴油機組，由機組判斷，在持續(xù)維持3 秒（即延時 3 秒）時，機組可以確認(rèn)為需要啟動，否則不啟動，3 秒時間應(yīng)可調(diào)；也可以是收到由 DCS 外來接點輸入，機組可以確認(rèn)為需要直接啟動。如果已經(jīng)確認(rèn)需要啟動，那么應(yīng)在此后 12 秒內(nèi)完成自動起動、建立電壓、頻率達(dá)到額定值、機組出口主開關(guān)（帶電操）自動閉合投入供電的過程。此時柴油發(fā)電機組首次加載，首次加載能力不低于柴油發(fā)電機組額定容量的 70％；首次加載時，柴油機實際輸出功率不應(yīng)小于發(fā)電機初始投入的起動有功功率的2 倍。 市電斷電信號到發(fā)電機主開關(guān)合閘帶額定負(fù)荷的時間不應(yīng)超過 15 秒。 12小時內(nèi)允許超載 10％運行 1 小時， 或在熱狀態(tài)下，能在150％ 額定容量下運行，時間為 60 秒。市電恢復(fù)正常后，機組出口主開關(guān)人工就地斷開，機組延時 2～5分鐘停機。 自動控制系統(tǒng)完成包括對保安電源系統(tǒng)開關(guān)的監(jiān)視功能，主要是顯示相關(guān)開關(guān)的狀態(tài)。
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