作為交流供電使用的小型柴油發(fā)電機組被廣泛地應用于船舶、通信等國民經(jīng)濟的眾多領域。近年來，由于經(jīng)濟發(fā)展和資源分布不均衡而造成的電力緊缺，特別是南方沿海地區(qū)電力緊缺現(xiàn)象的突出，使小型柴油發(fā)電機組在國民經(jīng)濟發(fā)展中的作用更為顯現(xiàn)。從20世紀60年代使用手啟動、有人值守的普通機組，70年代研制成功自啟動機組、無人值守機組，80年代研制成功無人值守機組、微型計算機控制的自動化機組，到90年代開始低排放、低噪聲機組的應用研究，小型柴油發(fā)電機組的技術裝備水平在不斷地提高?，F(xiàn)代小型柴油發(fā)電機組具有靈活、方便、自動化程度高、噪聲小和排放低等優(yōu)點。隨著科學技術的不斷發(fā)展，一些新技術、新成果的應用使得現(xiàn)代柴油發(fā)電機組具有更高的強化性、可靠性、穩(wěn)定性及良好的排放性等，不斷滿足現(xiàn)代社會對其更高的要求。

小型柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行的意義和存在的一些問題

    在小型柴油發(fā)電機組供電系統(tǒng)中，隨著供電負荷的不同，不但負載的數(shù)值變化大，而且負載的變化速度也非常高，這就要求供電狀況要與負載變化相適應?？紤]到電能的經(jīng)濟性和利用率的情況下，一般場合都配有兩臺以上的小型柴油發(fā)電機組。一方面，隨著負載量的變化，供電系統(tǒng)投入運行的發(fā)電機組的臺數(shù)要不斷地變化;另一方面，當運行機組發(fā)生故障時，要求將備用機組迅速投入運行。多臺小型柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行比單機運行有許多優(yōu)點:

    1.提高供電質量，電壓穩(wěn)定。特別是當大負荷投入時，往往引起電壓和頻率的波動，并聯(lián)運行可以減輕這種波動。
    2.提高供電的可靠性。多臺機組并聯(lián)運行，一方面，即使有機組發(fā)生故障，只須將故障機組切除，仍可保證重點負荷用電需要;另一方面，系統(tǒng)有更大的備用能量，可以應對意外情況。
    3.經(jīng)濟性好，供電方式靈活。采用并聯(lián)運行可根據(jù)實際負荷的大小，決定并聯(lián)運行機組的臺數(shù)，避免運行中出現(xiàn)的“大馬拉小車"或“小馬拉大車"的現(xiàn)象。

    但是，交流小型柴油發(fā)電機組無論是在互相并聯(lián)運行，還是在并入電網(wǎng)運行時，在許多場合中往往出現(xiàn)功率和電流的周期性振蕩，同時伴隨以轉速振蕩、電壓和頻率的不穩(wěn)定以及調速器元件的振蕩。

    功率振蕩時，并聯(lián)運行的各機組的總負載不變。因此，一臺機組的功率的增加和另一臺機組的功率減少同時進行。通常把這種現(xiàn)象稱為交互振蕩，有時也通俗地稱為“游車"。

    無論在機組臺架試驗中，還是在實際運行的艦船或陸上電站中都曾發(fā)現(xiàn)交互振蕩的現(xiàn)象。
    機組并聯(lián)運行時的交互振蕩不同于電氣系統(tǒng)的自激和自擺現(xiàn)象，后者是與發(fā)電機一電網(wǎng)系統(tǒng)容量相關的，并可以用自動調壓器予以消除。而交互振蕩，在大多數(shù)場合中，是受包括并聯(lián)運行的各發(fā)電機(或并入電網(wǎng)運行的各發(fā)電機)和短輸電線的系統(tǒng)所限制的。

    伊藤公司試驗表明，交互振蕩的發(fā)生會造成如下不利后果:
    1.機組在并聯(lián)運行時不能加至額定負載。
    2.電壓和頻率不穩(wěn)定，因而電能品質不佳。
    3.柴油機調速器和噴油泵的各元件工作于大振幅的振動狀態(tài)下，因而其工作可靠性和使用壽命將下降。
    4.柴油機發(fā)生扭矩振蕩，因而柴油機的各零件和機座經(jīng)受著激烈的震動。

國內外研究動態(tài)

      在電氣技術上，解決小型柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行中出現(xiàn)的功率交互振蕩問題，應從兩方面入手:一是對勵磁調節(jié)系統(tǒng)進行控制;二是對調速系統(tǒng)進行控制。

      提出一種基于位置控制式的積分PID算法，其特點是:用比例消除大偏差。用積分消除小偏差。由于采用了線性積分因子進行偏差積累。故可以*消除積分飽和現(xiàn)象;系統(tǒng)參數(shù)之間相互影響小，各參數(shù)容易整定，易達到系統(tǒng)穩(wěn)定;調大大減少，適應能力強。此外它是一種基于位置的控制方式，更適用于伺服控制系統(tǒng)。

      進行了自適應調速系統(tǒng)的研究，該系統(tǒng)在調速控制的粗調和模型參考自適應系統(tǒng)的細調下，在整個調速范圍內取得了較好的效果。

      采用動穩(wěn)態(tài)模式分離的PID調速算法改善柴油機的調速性能。
      在PID調節(jié)控制器上增加增益補償器，從而改善系統(tǒng)的調速性能。
      結合傳統(tǒng)PID控制原理，設計了一種新型模糊控制器結構，即PID模糊控制器，并提出了在線調整PID參數(shù)的模糊控制方法。

      闡明了柴油機電子調速器采用PID控制的數(shù)學模型和PID參數(shù)模糊自校正的原理，應用Fuzzy理論，建立了模糊控制規(guī)則和模糊控制PID參數(shù)校正表，仿真結果表明此方法明顯改善電子調速器的控制性能。

      提出一種具有多輸入多輸出(MIMO)結構，在線修正PID參數(shù)的柴油機模糊控制器和改進算法，在算法中建立了柴油機模糊PID控制器的三維模糊數(shù)學模型，提出用載荷和增壓器進氣流量作為新的模糊控制變量，并用模糊智能控制器以改善調速器在柴油機帶載條件下的動態(tài)響應，為內燃機車用大功率柴油機實時多目標控制提供了解決方案。

      設計了一個基于微機的調速器，系統(tǒng)采用了負荷干擾前饋和速度反饋控制，在反饋控制器中，模糊控制用于動態(tài)調節(jié)，而PID控制用于穩(wěn)態(tài)調節(jié)。
      采用數(shù)字PID結合自適應控制算法對油量及供油提前器進行雙閉環(huán)控制。
      采用PID控制算法和哥德溫自適應控制方案。
      利用模糊數(shù)學與灰色系統(tǒng)的理論與方法，討論了基于系統(tǒng)模糊分析的裝備可靠性預計的方法，研究了其在電子調速器可靠性分析中的應用。

    總之，目前的調速控制尤其是國外現(xiàn)有的調速器產(chǎn)品中多采用PID控制。自適應控制、模糊控制等在調速控制中的應用，這些研究停留在仿真階段的較多，形成產(chǎn)品或進行配機試驗的還較少?，F(xiàn)有的柴油機發(fā)電機組控制廣泛采用的仍是傳統(tǒng)的PID控制方式，本課題也采用這種控制方式。

4）研究的內容概述
    為了滿足戰(zhàn)時供電保障需求，在我國*軍港配備了小型移動式小型柴油發(fā)電機組。對于用電量大的碼頭，如果配備一臺大中型可移動式小型柴油發(fā)電機組，由于容量大，機組體積、重量將增大，這樣就失去了移動式小型柴油發(fā)電機組機動、靈活的意義性;如果配備多臺小型的機組，就需要機組并聯(lián)運行，來滿足戰(zhàn)時供電保障需求。但在實際使用中，機組并聯(lián)運行經(jīng)常出現(xiàn)供油干擾造成的功率交互振蕩。

      小型柴油發(fā)電機組在出廠前都要做供油裝置調整，使各項要求都達到國家標準。但在使用一定時期后，由于缺乏相應的技術人員，使用中容易調整不當，再加之柴油發(fā)電機組多為備用，容易忽略對其維護和保養(yǎng)，結果很容易使供油不穩(wěn)定，產(chǎn)生干擾力矩。在機組并聯(lián)運行時，很容易產(chǎn)生上面所說的功率交互振蕩。

    首先在Matlab軟件中Simulink工具箱中建立單臺機組運行和兩臺機組并聯(lián)運行的模型，在正常運行時和供油有干擾時分別進行仿真計算，驗證了上述所說現(xiàn)象;然后采集角速度。與發(fā)電機電磁功率P}，根據(jù)二者變化規(guī)律，判斷出產(chǎn)生功率交互振蕩的原因，在調速器始端加入負反饋，把塑作為反饋量后采用PID控制規(guī)律，將功率交互振蕩現(xiàn)象消除。