300kw柴油发电机数字调速系统的设计与分析，大数据时代

300kw柴油发电机身为发电机组中的元老级机组，建筑施工、油田开发、养殖畜牧，哪里都少不了它。大数据时代来临，300kw柴油发电机也不落后！300kw柴油发电机柴油发动机调速系统是通过安装在飞轮壳上的转速电磁传感器检测出转速的变化，通过电子调速器的控制，由执行器带动油门拉杆，调节供油量大小，从而实现转速自动调节的目的。该调速系统主要由转速检测单元、电子调速器单元及执行机构等部分组成。检测部分主要是由转速电磁传感器及飞轮齿圈组成，电磁传感器从飞轮齿圈测得发动机的转速，并将其变换成与转速成正比的脉冲信号输入给电子调速器，电子调速器将转速信号与给定转速信号进行对比，并进行相应的控制运算，再由功率输出环节驱动执行机构(执行器)，改变供油量大小，自动调节300kw柴油发电机的转速。

转速电磁传感器

转速电磁传感器通过检测发动机飞轮齿数的变化，一个与300kw柴油发电机柴油机转速成正比的交流频率信号。其感应的交流频率信号同柴油机转速、齿数有关。

即：

f—Zn／60(1)

式中f——输出电压频率

Z—齿轮齿数

m—柴油机转速

试验用发动机为德国道依茨F6L912六缸发动机，飞轮齿数130。即若发动机转速为1500r／rain，可计算出厂为3250Hz。

执行器

执行器通过连杆与300kw柴油发电机柴油机油门齿条相连接。当电子调速器的功放环节为其提供足够电流驱动时，励磁线圈流过电流对动铁心产生电磁力，用以克服回位弹簧弹力，使油门打开，改变供油量大小。

电子调速器

电子调速器是一个按“偏差”调节原理组成的负反馈调节系统，主要由测速环节(含整形放大模块)、给定环节、控制运算环节(由于采用数字微处理器，其算法可多样化，如PID。运算、模糊Fuzzy。运算等)、保护模块、显示模块、驱动模块等组成。

目前，国内外300kw柴油发电机用电子调速器大多数仍采用模拟电路实现。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了PID运算。其具体实现上又有所区别：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。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，其控制采用的是普通PID运算，各参数整定须用配套设备进行相应调整。

300kw柴油发电机柴油机调速系统实质上是属于速度控制系统，即速度闭环控制。本文要介绍该闭环控制中各环节的数字模型，并以PID校正为例，利用频率法对系统稳定性进行了分析，从而研究各种不同参数对系统动态过程品质的影响及佳参数范围，为进一步改进设计、优化算法提供可靠依据。

系统模型

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。

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