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小型發電機組一般指功率在30千瓦以下的發電機組,主要用于銀行、郵電、軍事等作為應急后備電源。在部隊的通信車、雷達車、衛星車、電子對抗車和指揮車等特種軍用車輛上也有廣泛應用。發電機組勵磁控制器也稱為自動電壓調節器。20世紀50年代初期,自動電壓調節器的主要功能是維持發電機電壓為給定值。當時應用的電壓調節器多為機械型的,其后又發展為電子型或者電磁型。20世紀50年代后期,出于提高發電機組系統穩定性的考慮,自動電壓調節器的功能已不再局限于維持發電機電壓恒定這一要求上,而更多地體現在提高發電機組的靜態及動態穩定性方面。這標志著對勵磁調節器的功能要求已有了根本的轉變。
　　
　　20世紀50年代至今,勵磁控制技術也有了極大的發展。概括地說,勵磁控制方式的演繹大致經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展起來的非線性分變量控制方式等幾種主要的發展階段。隨著我國國防現代化裝備水平的不斷提高,對作為野戰移動電源的發電機組也提出了更高的要求。小型軍用發電機組的功能、可靠性、電磁兼容性等都必須滿足各種軍用裝備的新要求。小型軍用發電機組的控制技術也從原來的最基本的輸出穩定控制,向多功能、高可靠性、智能化和遠程控制方向發展。
　　
　　1 勵磁控制系統的構成

柴油發電機組主要由柴油機、發電機和勵磁控制等幾部分構成。其中勵磁控制部分的作用是根據發電機輸出的變化,自動調整勵磁電流大小,從而保證發電機輸出電壓的穩定。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。當由于發電機組負載的變化而造成機組輸出電壓增加時,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,當機組輸出電壓減小時,勵磁控制器通過增加勵磁電流來提高輸出電壓,從而保證了機組輸出電壓的穩定。
　　
　　勵磁控制器主要由電壓反饋單元、輸出給定單元、比較和PID調節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組的輸出電壓經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。電壓傳感器實際采用了2mA:2mA的電流型互感器來實現。為了提高控制的穩定性,反饋信號在進入PID調節部分之前進行了濾波和前置處理。比較和PID調節單元的作用是把電壓反饋信號和輸出給定信號進行比較,根據誤差信號的大小由PID調節部分產生調節控制信號。該信號再經過后面的輸出部分進行放大驅動來產生勵磁繞組所需的勵磁電流。
　　
　　2 控制方式的實現
　　
　　當一個自動調節系統的輸入(給定和干擾)恒定不變時,整個系統處于一種相對平衡的狀態,系統的各個環節暫不動作。它們的輸出信號都處于相對靜止狀態。一旦系統受到干擾,平衡被破壞,被調量發生變化,調節器就開始調節,直到系統又重新進入穩態。
　　
　　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處理部分進行比例、微分和積分運算,從而產生過程調節信號,然后經過反向和放大來驅動勵磁線圈,通過調節勵磁電流來穩定整個發電機組系統的輸出電壓。一個勵磁系統瞬態過程性能的好壞主要是由PID調節電路來控制。一般來說無刷發電機相當于由二個大慣性環節串聯成。發電機系統中要求系統的靜態調壓率愈高,則要求開環放大系數愈高。但在有慣性環節存在的系統中,放大倍數越大,調節過程就越不穩定,靜態精度和動態穩定是一對矛盾。我們在系統中引入了有源校正環節(PID調節器),由運算放大器及其周圍元器件等構成PID調節電路。PID調節器相當于一個放大系數可自動調整的放大器,其動態放大倍數很低,靜態放大系數很高,反應時間很快,合理地解決了系統靜態和動態矛盾。如果系統因擾動產生振蕩,有源校正環節將快速使振蕩收斂而趨于穩定。
　　
　　調節中微分量的引入是不合適的。所以,勵磁控制器的閉環調節采用的是比例加積分的調節方式。比例環節的作用是調節量的大小直接與誤差信號成比例關系,誤差越大調節量越大。而積分環節的作用是有效消除系統存在的靜差,保證穩壓精度。
　　
　　3 結束語
　　
　　采用PID調節方式的勵磁控制器,在中小型柴油發電機組中得到了實際應用。特別是在小型軍用柴油發電機組中的應用得到了比較理想的效果。
　　

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