靜音柴油發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行同步跟蹤控制研究
王維俊2，毛龍波2，孫躍1，廖勇1
（i重慶大學(xué)自動化學(xué)院，重慶400036；2后勤工程學(xué)院機(jī)電系，重慶400016）
摘要：文章針對發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行條件的要求，研究了并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)同步跟蹤閉環(huán)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種基于模擬電路的同步跟蹤控制器，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了研制裝置的正確性，并具有安全、可靠、快速的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：靜音柴油發(fā)電機(jī)；并列運(yùn)行；同步跟蹤；控制
中圖分類號：tm314 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)04-0061-03
o引 言
近年來，重大自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，對人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅。在多次搶險(xiǎn)救災(zāi)任務(wù)中，電能的缺乏嚴(yán)重的增加了災(zāi)難救援的難度、阻礙了救災(zāi)任務(wù)的順利進(jìn)行。目前，靜音柴油發(fā)電機(jī)組是救援隊(duì)伍電力保障的主要裝備，而采用靜音柴油發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行是解決應(yīng)急情況下救援隊(duì)伍電力可靠保障的****方法‘”。這就要求靜音柴油發(fā)電機(jī)組能夠安全、可靠、快速的投入并列運(yùn)行狀態(tài)。
本文研究設(shè)計(jì)了一種基于模擬電路的發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行同步跟蹤控制器，該裝置具有自動跟蹤和并列合閘功能，可靠性高、并列投入速度快、合閘沖擊電流小等特點(diǎn)。
1同步發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行應(yīng)滿足的條件
本文在應(yīng)急情況下，為了使發(fā)電機(jī)組安全、快速的投入到并列運(yùn)行狀態(tài)，盡量減小發(fā)電機(jī)組投入并列運(yùn)行時(shí)的沖擊電流，避免損壞發(fā)電機(jī)和負(fù)載，發(fā)電機(jī)投入并列運(yùn)行時(shí)應(yīng)滿足下面四個(gè)條件：
①待并發(fā)電機(jī)組的電壓相序必須與已運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組一致；
②待并發(fā)電機(jī)組的頻率與已運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組的頻率相同；
③待并發(fā)電機(jī)組的輸出電壓與已運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的輸出電壓相等；
④待并發(fā)電機(jī)組的電壓相位與已運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的相位相同。
其中，條件①必須嚴(yán)格遵守，條件②③④一般不能完全達(dá)到，允許有一定的偏差，但也應(yīng)可能接近。本文中并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間的頻率差不大于0.1 hz，電壓差不大于1v，相位差小于20度。
2發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行同步跟蹤控制系統(tǒng)
2.1控制原理
根據(jù)發(fā)電機(jī)組投人并列運(yùn)行時(shí)的條件，設(shè)計(jì)由發(fā)電機(jī)組、同步跟蹤控制器、電子調(diào)速器和油門執(zhí)行器構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，原理框圖如圖1所示。其中，同步跟蹤控制器主要由隔離輸入環(huán)節(jié)、相位差信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)、相位差檢測環(huán)節(jié)、延時(shí)環(huán)節(jié)、投入并列合閘信號輸出環(huán)節(jié)以及輔助調(diào)速信號單元組成。同步跟蹤控制器的工作原理是通過對待并發(fā)電機(jī)組與已運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間相位差檢測，當(dāng)兩者間的相位差大于允許合閘的角度（一般為0~ 20度）時(shí)，向電子調(diào)速器輸出一個(gè)輔助調(diào)速信號使兩者間的相位差減少，直到合閘；當(dāng)兩者間的相位差小于允許合閘角度時(shí)，控制器通過一個(gè)延時(shí)環(huán)節(jié)后向發(fā)電機(jī)組輸出一個(gè)投入并列合閘信號，使機(jī)組安全、平穩(wěn)的投入并列運(yùn)行。
2.2隔離輸入環(huán)節(jié)
隔離輸入環(huán)節(jié)由同相隔離輸入部分和反相隔離輸入部分組成。其中，同相隔離輸入電路將待并發(fā)電機(jī)組輸出全波電壓信號轉(zhuǎn)換成只有正半周期的半波信號后，經(jīng)兩次反相施密特電路轉(zhuǎn)換成方波信號；反相隔離輸入電路將已運(yùn)行發(fā)電機(jī)組輸出全波電壓信號轉(zhuǎn)換成只有正半周期的半波信號后，經(jīng)反相施密特電路轉(zhuǎn)換成方波信號，其電路如圖2所示。該環(huán)節(jié)主要完成主電路與控制電路的隔離和波形轉(zhuǎn)換功能。
2.3相位羞信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)
相位差信號轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)將隔離輸入環(huán)節(jié)的同相和反相信號分別通過相同的微分環(huán)節(jié)后進(jìn)行疊加，輸出一個(gè)反相待并發(fā)電機(jī)組與已遠(yuǎn)行發(fā)電機(jī)組相位差的電壓信號。
2.4相位差檢測環(huán)節(jié)
相位差檢測環(huán)節(jié)是通過一個(gè)窗口比較器電路和單值比較器電路組成的，其電路如圖3所 |
