柴油發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速策略

唐文科

（蒙江水力發(fā)電總廠，貴州 都勻558000）

1 工作流程

1.1 電控系統(tǒng)工作流程

一般柴油機的電控系統(tǒng)的工作流程主要有如下3個步驟。第一，在柴油機內(nèi)部存在數(shù)量眾多的傳感器，當模擬信號被傳感器所接收時，傳感器會對其進行合理的分析與處理，并通過系統(tǒng)自帶的A/D 轉(zhuǎn)換模式來把模擬量轉(zhuǎn)換至數(shù)字量，這樣信號就能夠被整個系統(tǒng)所識別，并傳輸至電控系統(tǒng)的控制器模塊中，也就是人們所俗稱的調(diào)速器。第二，在控制器模塊接收到經(jīng)過處理的數(shù)字信號后，就會將其與既定的MAP 圖中的相關數(shù)據(jù)信息進行對比，如若二者保持一致，那么就說明這樣的控制狀態(tài)是可行的，并繼續(xù)保持；如若二者之間出現(xiàn)了一定的差異，那么控制器模塊根據(jù)所預設的算法來進行計算，得出最佳的控制方式，并對現(xiàn)有的控制方向進行合理的調(diào)整，從而使數(shù)字信息能夠符合相關標準，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的理想化運轉(zhuǎn)。第三，控制器模塊在設置目標轉(zhuǎn)速完畢之后，會將其中的控制信號傳輸至電控系統(tǒng)的執(zhí)行器模塊，后者會對這類控制信號進行分析與處理，進而獲取最佳噴油時間以及噴油數(shù)量。一般在傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)中，執(zhí)行器模塊并未屬于既定的理想狀態(tài)，故而還需要采取合理的措施來對這一部分進行優(yōu)化與改良。在完成噴油之后，電控系統(tǒng)會將最終的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)椴裼蜋C的轉(zhuǎn)速，并將輸出情況傳輸至控制器模塊，從而實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的自動控制。

1.2 柴油發(fā)電機組工作流程

當電控系統(tǒng)完成轉(zhuǎn)速的輸出之后，柴油發(fā)電機組會根據(jù)其中的機械傳動系統(tǒng)來讓同步電機中的連桿曲軸完成轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)電能的產(chǎn)生。在同步電機進行工作時，其中有一個固定的定子位置，就會出現(xiàn)并不固定的電樞磁場，而與其同步轉(zhuǎn)動的曲軸轉(zhuǎn)子就會對磁感線不停地進行切割，進而出現(xiàn)三相感應電流，一般三相感應電流之間的電能差值為120 度。由于其中存在一定的電勢差，高電勢中的電流會自動流入低電勢中，進而實現(xiàn)給負載方向輸出相應電能的目的。由于柴油機必須根據(jù)同步電機的不斷轉(zhuǎn)動才能夠產(chǎn)生一定的電能，因此就對電動機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性有著較高的要求，必須要足夠穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速才能夠確保所輸出的三相交流電的效果。圖1 為柴油發(fā)電機組發(fā)電的工作流程圖。

圖1 柴油發(fā)電機組發(fā)電的工作流程圖

2 柴油發(fā)電機組所存在的問題

當前柴油機在市面上有著較為廣泛的應用，這主要是由于其電子控制系統(tǒng)具備較為突出的優(yōu)勢，已取代了傳統(tǒng)的模擬電路控制系統(tǒng)以及機械式控制系統(tǒng)。但同時，該控制系統(tǒng)也存在一定的問題，需要對其深入的探討，不斷地對其進行優(yōu)化與改良，使其能夠逐漸適應當前社會的快速發(fā)展。

第一，在柴油發(fā)電機組中，對其進行控制的中樞便是柴油機電子控制系統(tǒng)，其主要任務便是確保柴油發(fā)電機組各個部位能夠始終以最佳的狀態(tài)進行運轉(zhuǎn)。由于柴油發(fā)電機組在運轉(zhuǎn)過程中會出現(xiàn)數(shù)量眾多的不確定擾動，所以給柴油機的正常使用帶來了一定程度的影響。目前，現(xiàn)代控制策略雖然已經(jīng)逐漸被柴油機電控系統(tǒng)所結合，但在實際生產(chǎn)過程中想要實現(xiàn)其作用較為困難，因此只能沿用傳統(tǒng)的PID 控制策略，相比之下還有著較大的完善與改進空間。

第二，在柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)中，主要是以單片機為核心所構建的一個微控制系統(tǒng)。這類微控制系統(tǒng)都具備一個共性，那就是其可靠程度無法滿足相關的要求。在實際生產(chǎn)中，無法達到理想狀態(tài)，可能會面臨來自信號丟失、電磁干擾等困境。相比之下，傳統(tǒng)機械式控制器就不會遇到這樣的問題。因此，應當采取合理的措施來對控制電路進行優(yōu)化與改良，讓其能夠?qū)Ω黝愲姶潘斐傻母蓴_進行有效的抵抗，這樣才能夠最大化地保證柴油發(fā)電機組的順利運轉(zhuǎn)。

3 維持柴油發(fā)電機組穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的策略

3.1 采取模糊控制，優(yōu)化控制器結構

通過對相關實踐資料進行研究分析發(fā)現(xiàn)，大部分柴油發(fā)電機組的電控系統(tǒng)存在或多或少的抖振現(xiàn)象，會嚴重影響電控系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。這主要是因為電控系統(tǒng)的控制并不連貫。因此，僅僅依靠電控系統(tǒng)自身對控制規(guī)律進行改變是無法將抖振現(xiàn)象徹底消除的，必須要采取人工干預的措施來對其進行優(yōu)化與改良。通過模糊控制算法，來對控制器模塊的結構進行優(yōu)化，能夠有效實現(xiàn)對柴油機的合理控制，自主對柴油發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。模糊控制主要是一種在復雜網(wǎng)絡下的智能控制系統(tǒng)，在建立其控制模型時，往往對于系統(tǒng)的模型精確程度要求較低。在這樣的背景之下，模糊控制會給系統(tǒng)一系列的模糊策略，系統(tǒng)也能夠?qū)ψ陨淼南鄳刂品较蜻M行設定。因為模糊控制所具備的特點，使得控制器模塊的精度得到了較低，讓原有的滑模變結構在到達滑模面時會自主轉(zhuǎn)換成模糊控制，能夠有效降低抖振所產(chǎn)生的影響。要想明確這一策略是否可行，就必須在模糊控制所提供的最佳控制函數(shù)前提之下，對系統(tǒng)的穩(wěn)定程度進行驗證。主要是采取了Lyapunov 這一法則來對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行證明，如果系統(tǒng)屬于正定或半正定狀態(tài)，那么該系統(tǒng)的穩(wěn)定性相對較低；如果系統(tǒng)屬于負定狀態(tài)，那么該系統(tǒng)的穩(wěn)定性相對較高；如果系統(tǒng)屬于半負定狀態(tài)，那么該系統(tǒng)的穩(wěn)定性折中。證明的流程如下。

3.2 優(yōu)化執(zhí)行器模塊

要想最大化地提升柴油發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速，不能夠單單依靠控制器模塊的作用，其中執(zhí)行器模塊也起到了至關重要的作用。在柴油機執(zhí)行器模塊中，燃油噴射系統(tǒng)的執(zhí)行模塊最為關鍵，因此應當優(yōu)化與改進柴油機燃油噴射系統(tǒng)。這樣不但能夠有效促進柴油機的良好發(fā)展，還能夠在柴油機全面負荷的狀態(tài)之下合理控制噴油壓力以及噴油規(guī)律。當前一般采取高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)，能夠有效提升燃油噴射的功率與壓力，其結構如圖2 所示。

圖2 高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)結構圖

在柴油發(fā)電機組執(zhí)行器模塊中，主要采取了高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)，雖然具備較大的優(yōu)勢，但其中同樣存在一定的問題。由于高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)對于核心硬件部分有著極高的要求，必須要依賴于高超的制造技術，當前掌握這類的技術的企業(yè)主要包括日本DENSO 企業(yè)、德國BOSCH 企業(yè)以及我國的遼寧新風集團，因此要想做到在全國范圍內(nèi)的推廣與普及，還有很長一段路要走。同時，在噴油控制策略方面還應當進行優(yōu)化，如噴油時間、噴油數(shù)量以及噴油次數(shù)都還需要改進。

4 結 論

目前，柴油發(fā)電機組在我國生產(chǎn)中得到了較為廣泛的應用。但柴油發(fā)電機組在運轉(zhuǎn)過程中很容易受到來自外來因素的干擾而降低其穩(wěn)定性。因此必須采取合理的措施，讓其有一個穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，以確保柴油發(fā)電機組正常運轉(zhuǎn)，保證人民群眾日常生產(chǎn)工作的質(zhì)量與效率。