柴油發(fā)電機組的控制系統(tǒng)猶如發(fā)電機組的心臟，智能控制系統(tǒng)的使用大大提高了柴油發(fā)電機組的運行，保障了柴油發(fā)電機組的穩(wěn)定工作，那么控制系統(tǒng)是通過何種原理和算法來實現(xiàn)呢?柴油發(fā)電機組的控制部分， 數(shù)字式勵磁控制器較傳統(tǒng)的模擬電路勵磁控制器具有精度高， 反應(yīng)快， 控制算法適應(yīng)性強， 對于不同特性的電機只要通過調(diào)整程序參數(shù)就能適應(yīng)，甚至可以實現(xiàn)更高端的自適應(yīng)智能控制算法等優(yōu)點。

一、數(shù)字勵磁控制器軟件實現(xiàn)與算法研究

主要是對數(shù)字式勵磁控制器的軟件和所采用的控制算法進行論述。首先對數(shù)字勵磁控制器的主程序進行設(shè)計， 然后對電量參數(shù)采集算法和智能勵磁控制算法進行研究， 并在 CPU 上進行實現(xiàn)。為了實現(xiàn)精確的數(shù)字勵磁控制， 需要得到實時、精確的電量數(shù)據(jù)， 而要獲得實時、精確的電量數(shù)據(jù)， 則需要采用交流采樣方法， 并推導(dǎo)出交流采樣下各個電量的計算公式， 最終編寫計算出電量數(shù)據(jù)的算法程序。 交流采樣是按一定的規(guī)律對被測信號的瞬時值進行采樣， 再按照一定的數(shù)學(xué)算法求出被測電量參數(shù)的測量方法。下面給出交流電壓， 交流電流， 有功功率， 無功功率， 功率因素的各種算法中的離散公式。

二、數(shù)字式勵磁控制器總體設(shè)計方桉

工作電源： 由于微處理器的工作電源要求， 我們需要一個 5V 的穩(wěn)定直流電源， 信號調(diào)理電路的運算電路的供電需要一組±12V的直流電源， 另外， 開關(guān)量輸出需要驅(qū)動繼電器， 所以需要一個+24V 的直流電源， 為此我們需要設(shè)計一個電源轉(zhuǎn)化模塊得到系統(tǒng)正常工作所需的三組 DC 電源。

三、勵磁輸出主電路的設(shè)計

勵磁控制器的功率輸出為一可以控制電流和電壓的直流輸出，總體設(shè)計時確定了此勵磁整流輸出的額定電壓為80VDC，額定勵磁電流為10A，強勵時達到25A。勵磁功率來源于交流電源， 可以是發(fā)電機本身提供的， 也可以是外部提供的，外部提供的電源通常都比較優(yōu)良穩(wěn)定，發(fā)電機提供的電源由于有啟動的影響， 而且在運行過程中有可能會發(fā)生波動畸變等不穩(wěn)定的因素， 這些都會影響勵磁輸出的性能。所以我們針對從發(fā)電機取電的情況進行研究和設(shè)計。

四、交流采樣鎖相環(huán)電路

要進行交流采樣， 通常需要進行同步采樣， 目前交流采樣方式主要有硬件同步采樣、軟件同步采樣和異步采樣三種。硬件同步由硬件同步電路向 CPU 提出中斷實現(xiàn)同步。硬件同步電路有多種形式， 常見的如鎖相環(huán)同步電路等。硬件同步采樣法是由專門的硬件電路產(chǎn)生同步于被測信號的采樣脈沖。它能克服軟件同步采樣法存在截斷誤差等缺點， 測量精度高。利用鎖相頻率跟蹤原理實現(xiàn)同步等間隔采樣的原理圖如圖 2.3 所示：在相位比較器 PD、低通濾波器 LP、壓控振蕩器 VCO 構(gòu)成的鎖相環(huán)內(nèi)加入n 分頻器， 輸入 為被測信號的頻率， 作為鎖相環(huán)的基準頻率， 輸出 為采樣頻率。經(jīng)n 分頻后與 相比較，根據(jù)鎖相環(huán)工作原理， 鎖定時 /n=， 即： =n 。由于鎖相環(huán)的時跟蹤性， 當(dāng)被測信號頻率 變化時， 電路能自動快速跟蹤并鎖定， 始終滿足 =n 的關(guān)系， 即采樣頻率為被測信號頻率的整數(shù)n 倍， 從而實現(xiàn)一周內(nèi)等間隔采樣n 點。此外， 還可將分頻系數(shù)n 為程序控制， 則可根據(jù)不同頻率的被測信號及 CPU、A/D 轉(zhuǎn)換器的速度， 動態(tài)改變n 值， 以達到最好的效果。

柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)的工作原理和算法是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，每個電路的設(shè)計都有其特定的算法來予以實現(xiàn)。