小型柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)代柴油發(fā)電機(jī)電站中，所用的發(fā)電原動(dòng)機(jī)zui為常見的是柴油發(fā)電機(jī)組。伴隨著柴油機(jī)技術(shù)的更新與進(jìn)步，船舶的噸位越來越大以及船舶大功率負(fù)載不斷的增多，對(duì)于船舶柴油機(jī)電子轉(zhuǎn)速控制器，以及船舶同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的控制精度等性能的要求也逐漸變高。傳統(tǒng)的控制器一般都是采用PID控制策略，傳統(tǒng)PID控制器不能對(duì)非線性因素的影響以及負(fù)載在大范圍內(nèi)改變的情況做出有效的應(yīng)對(duì)，因此傳統(tǒng)PID控制己很難保證系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。

    伊藤公司首先對(duì)傳統(tǒng)PID控制進(jìn)行了簡單的介紹，并且詳細(xì)地對(duì)模糊控制原理以及模糊控制器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。在對(duì)兩者各自的優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，為解決兩種控制方法所存在的缺點(diǎn)，將兩種控制方法結(jié)合起來設(shè)計(jì)了模糊一PID控制方法。模糊一PID控制可以對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)自定。該控制算法保持了傳統(tǒng)PID控制和模糊控制兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有算法的簡單、精度高、魯棒性好的特性。

    伊藤公司通過對(duì)船舶電站柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析，推導(dǎo)出其數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用模糊-PID控制器對(duì)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制。以MATLAB仿真軟件為仿真平臺(tái)，在MATLAB中建立了柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用傳統(tǒng)PID和模糊一PID控制的仿真模型，并對(duì)應(yīng)用不同控制策略下的仿真模型進(jìn)行了在突加以及突減100%額定負(fù)載的仿真。仿真結(jié)果表明，在抑制調(diào)，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，抑制振蕩等動(dòng)態(tài)特性以及穩(wěn)態(tài)精度方面應(yīng)用模糊一PID控制將能收到更好的效果。

    伊藤公司對(duì)船舶同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，在派克方程的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一定的簡化，得到了較為實(shí)用的船舶電站同步發(fā)電機(jī)電磁暫態(tài)過程五階模型。在建立調(diào)壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型后，采用MATLAB仿真軟件對(duì)調(diào)壓系統(tǒng)建立仿真模型，對(duì)突加，突減靜態(tài)負(fù)載進(jìn)行了仿真，對(duì)兩者的機(jī)端電壓進(jìn)行分析并得到相關(guān)結(jié)論。對(duì)仿真結(jié)果分析表明:傳統(tǒng)PID控制應(yīng)用于非線性、時(shí)變復(fù)雜系統(tǒng)中時(shí)存在局限性，模糊一PID控制并沒有這種局限并且在勵(lì)磁調(diào)節(jié)中表現(xiàn)出良好的控制效果。

伊藤發(fā)電機(jī)：http://true-witness.com/st251748 

    由于船舶柴油發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和同步發(fā)電機(jī)電壓存在禍合關(guān)系，為減弱勵(lì)磁系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)的禍合關(guān)系，建立了柴油發(fā)電機(jī)組統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速和電壓綜合控制器。本文在對(duì)單機(jī)系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)雙機(jī)并統(tǒng)進(jìn)行了仿真，并將模糊一PID控制器應(yīng)用于其中。模糊一PID控制器有效的提高了并統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性并有效保證了雙機(jī)間負(fù)載功率均勻的分配。

    隨著近代工業(yè)革命的興起，科學(xué)技術(shù)也隨之進(jìn)入了口益飛速發(fā)展的時(shí)期，與之相關(guān)的船舶技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展?，F(xiàn)代對(duì)于軍事和海上運(yùn)輸要求的不斷提高，使民用船舶性能技術(shù)的要求也不斷提高，現(xiàn)代船舶技術(shù)正在朝著大型化、高速化、和自動(dòng)化的方向快速發(fā)展。我國航海歷史悠久，船舶技術(shù)以及航海技術(shù)曾經(jīng)都于世界。由于歷史原因近代船舶及航海技術(shù)停滯不前，沒有得到很好的發(fā)展，新中國建立以后船舶技術(shù)被重新重視起來，并且得到了*、極快的發(fā)展。目前在我國，船舶航運(yùn)事業(yè)有著極其重要的地位和作用，并且占據(jù)著國民經(jīng)濟(jì)中非常重要的地位。船舶技術(shù)和船舶工業(yè)的不斷發(fā)展，船舶噸位和復(fù)雜程度都在不斷的增大，現(xiàn)代一般的萬噸級(jí)船舶的裝機(jī)容量己經(jīng)在1000千瓦左右，而世界上目前zui大的船舶的裝機(jī)容量己經(jīng)達(dá)到幾萬千瓦，單機(jī)的裝機(jī)容量己經(jīng)達(dá)到5000千瓦，船舶電站裝機(jī)容量的增大使得船舶電力系統(tǒng)的供電能力、穩(wěn)定性以及自動(dòng)化水平的要求不斷提高。經(jīng)過一個(gè)世紀(jì)、三次技術(shù)飛躍的發(fā)展，柴油機(jī)己具備良好的可靠性和穩(wěn)定性，較高的熱效率以及適應(yīng)性，己經(jīng)成為*的原動(dòng)力設(shè)備之一并被廣泛的應(yīng)用于眾多領(lǐng)域中。柴油機(jī)以其不可比擬的優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)代船舶電站中為船舶同步發(fā)電機(jī)提供主要原動(dòng)力的設(shè)備。

    在船舶各類系統(tǒng)中，船舶電力系統(tǒng)是獨(dú)立于其他系統(tǒng)的核心系統(tǒng)之一，一般為單一或者兩電站。船舶電力系統(tǒng)的核心是柴油發(fā)電機(jī)組，其中柴油機(jī)作為原動(dòng)力機(jī)拖動(dòng)同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能對(duì)船舶系統(tǒng)進(jìn)行供電，因此船舶電力系統(tǒng)電網(wǎng)電壓頻率由取決于柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，而電網(wǎng)電壓則由同步發(fā)電機(jī)決定[[1]。船舶電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量，相對(duì)于可以看成無窮大的陸地電網(wǎng)小很多，對(duì)于各種擾動(dòng)影響的響應(yīng)要比陸地電網(wǎng)明顯的多，并且受到的影響也要大的多。船舶電力系統(tǒng)的負(fù)載能夠正常工作是以加在負(fù)載兩端的電壓及其頻率的穩(wěn)定為前提條件的[[2l。對(duì)于船舶電力系統(tǒng)而言，柴油機(jī)和同步發(fā)電機(jī)作為一個(gè)整體，任意某一設(shè)備在受到外界的擾動(dòng)時(shí)都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響。船舶電
力系統(tǒng)中各種負(fù)載所消耗的功率各不相同，甚至某些負(fù)載的容量和船舶電站的運(yùn)行功率相近，因此在負(fù)載發(fā)生變化時(shí)船舶電力系統(tǒng)的電壓以及電壓頻率將會(huì)受到相應(yīng)的影響，進(jìn)而對(duì)船舶電力系統(tǒng)內(nèi)的穩(wěn)定工作的負(fù)荷產(chǎn)生影響。船舶電力系統(tǒng)中的一些負(fù)荷不僅容量較大，并且負(fù)載進(jìn)入和退出電網(wǎng)的頻率也比較大。出于對(duì)艦船電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性的考慮，艦船電站中一般會(huì)采用多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的形式由于受到各種擾動(dòng)的影響，并聯(lián)船舶柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組的功率和電流會(huì)出現(xiàn)和其他的柴油發(fā)電機(jī)組的功率、電流周期性交替增減的周期震蕩現(xiàn)象，在周期震蕩過程中，總功率并不發(fā)生變化，功率僅在柴油機(jī)組之間周期性轉(zhuǎn)移。當(dāng)電網(wǎng)短路、大容量負(fù)載啟動(dòng)以及離開電網(wǎng)時(shí)，會(huì)對(duì)船舶電力系統(tǒng)正常運(yùn)行造成很大的影響。所以對(duì)于維持船舶柴油發(fā)電機(jī)組中柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速以及同步發(fā)電機(jī)的電壓穩(wěn)定，保證船舶電力系統(tǒng)及其負(fù)載的正常穩(wěn)定工作有著極其重要的意義。

    影響船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性因素的復(fù)雜性，長期以來都是船舶電力系統(tǒng)中很難攻克的技術(shù)難題，從經(jīng)濟(jì)性角度考慮以及出于對(duì)船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，保證船舶的安全航行的迫切需求，對(duì)于將建模和仿真應(yīng)用于船舶電力系統(tǒng)的需求越來越大，對(duì)于進(jìn)行建模和仿真的分析及研究有著現(xiàn)實(shí)和實(shí)際意義
柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)展歷史與現(xiàn)狀：

    現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于能源的需求量越來越大，的能源供應(yīng)越來越緊張，能源危機(jī)己經(jīng)慢慢的向著人類逼近。能源的緊缺使人們迫切的想尋求一種低耗能，率的原動(dòng)機(jī)。柴油機(jī)是眾多工業(yè)原動(dòng)機(jī)中的一種，其從上個(gè)世紀(jì)出現(xiàn)到現(xiàn)今一直都是人們關(guān)注的對(duì)象，柴油機(jī)具有其他種類工業(yè)原動(dòng)機(jī)*的優(yōu)勢(shì)。柴油機(jī)具有對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、能夠提供很寬范圍的功率、熱效率高等眾多突出的優(yōu)點(diǎn)。柴油機(jī)是各種應(yīng)用原動(dòng)機(jī)中使用的動(dòng)力設(shè)備，因其所具備的優(yōu)勢(shì)在以后的發(fā)展中仍然會(huì)長時(shí)間的占據(jù)這一地位。柴油機(jī)自此誕生至今的一個(gè)世紀(jì)時(shí)間內(nèi)，經(jīng)歷了三次技術(shù)性革命，每次技術(shù)革命總會(huì)使柴油機(jī)的性能產(chǎn)生一次飛躍。柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展總會(huì)跟隨當(dāng)時(shí)時(shí)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，柴油機(jī)技術(shù)總體趨勢(shì)上看就是從機(jī)械技術(shù)到電子技術(shù)的發(fā)展，柴油機(jī)供油系統(tǒng)從機(jī)械噴射式到電子控制供油的應(yīng)用。在現(xiàn)今柴油機(jī)被廣泛的應(yīng)用于軍事、民用等眾多領(lǐng)域之中，柴油機(jī)現(xiàn)在主要應(yīng)用之一就是作為提供電能的設(shè)備，作為提供給發(fā)電機(jī)的原動(dòng)力的設(shè)備，柴油機(jī)具有適應(yīng)性強(qiáng)，使用靈活，便于移動(dòng)，對(duì)于啟動(dòng)環(huán)境要求低的特性，這些特性使其能夠適應(yīng)某些環(huán)境差，并且要求能夠獨(dú)立供電的地方。伴隨船舶制造能力的不斷提高，所能建造的船舶噸位不斷增加，與其相關(guān)的船舶電站的發(fā)電功率也隨之不斷增大。我國在新中國建立初期，只能建造一些結(jié)構(gòu)簡單的小型的鋼制船舶，但隨著加大對(duì)船舶建造與研究的投入的力度，使我國船舶建造事業(yè)有了長足的發(fā)展。我過現(xiàn)在己經(jīng)初步形成了一定規(guī)模的現(xiàn)代造船工，我國現(xiàn)在除某些需要技術(shù)特別復(fù)雜的船舶，己經(jīng)有能力制造15萬噸級(jí)以下的各種艦船并且與艦船配套的船舶電站也有了相應(yīng)的發(fā)展。但對(duì)于國內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)組的發(fā)展來說，還無法與現(xiàn)今技術(shù)相比較，國內(nèi)的柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)與國外技術(shù)還有比較大的距離。目前，國內(nèi)柴油機(jī)的種類還比較少，無法滿足眾多有特殊要求的工作環(huán)境;由于技術(shù)的限制，國內(nèi)生產(chǎn)的柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)參數(shù)要求較低，導(dǎo)致柴油機(jī)的可靠性以及經(jīng)濟(jì)性都無法與國外的柴油發(fā)電機(jī)組相比較，而且在結(jié)構(gòu)上也不夠合理，使得柴油機(jī)載運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生比較高的震動(dòng)噪聲;由于新技術(shù)不夠成熟，相對(duì)于上柴油機(jī)的智能化，國內(nèi)柴油機(jī)的智能化和自動(dòng)化程度還比較低。

上海發(fā)電機(jī)：http://true-witness.com/st256331