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柴油發(fā)電機組的穩(wěn)定性及其無功補償?shù)难芯?/h3>
2017-8-7 閱讀(232)
柴油發(fā)電機組作為重要的備用電源、應(yīng)急電源和移動電源,在通信、醫(yī)院、金融等機構(gòu)以及供電網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的地方有廣泛的應(yīng)用。柴油發(fā)電機組輸出電能的穩(wěn)定性取決于柴油機轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性,另外,在柴油發(fā)電機組與負載組成的微型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中,存在大量的感性負載,會消耗無功功率,這就降低發(fā)電機發(fā)出的電能質(zhì)量。
本文以提高柴油發(fā)電機組輸出的電能質(zhì)量為目標,對傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機組進行了改進和提高,使其具有良好的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)功能和無功補償功能。首先,本文對柴油發(fā)電機組的調(diào)速系統(tǒng)和無功補償系統(tǒng)的研究狀況及其控制策略進行了綜述,給出了整個系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu),包括調(diào)速系統(tǒng)、無功補償系統(tǒng)和整個機組的監(jiān)控系統(tǒng),并且在柴油機調(diào)速原理分析的基礎(chǔ)上,建立了WD615柴油機和G2型噴油器的數(shù)學(xué)模型。接著,對TSC型無功補償裝置的基本原理進行了研究,并且設(shè)計出了無功補償?shù)姆桨?其中,TSC投切時刻選擇為晶閘管電壓過零的時刻、補償電容器采用星形接法及8:4:2:1不等容的分組方式、確定了補償容量的計算方法、控制策略采用功率因數(shù)和無功功率的復(fù)合控制,為后面進行硬件和軟件設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。
其次,確定了柴油發(fā)電機組的總體組成結(jié)構(gòu)。根據(jù)被控對象的數(shù)學(xué)模型具有非線性和時變性的特點,在分析常規(guī)PID算法和模糊控制原理的基礎(chǔ)上,采用了模糊PID的控制方法。利用MATLAB仿真,對比了常規(guī)PID控制算法與本文采用的模糊PID控制算法在柴油機調(diào)速系統(tǒng)上的控制效果,結(jié)果表明模糊PID控制算法是可行的,并且具有更好的控制效果。然后,本文對柴油發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)和無功補償系統(tǒng)的硬件部分進行了設(shè)計,選擇了STM32F107VCT6芯片為控制器,設(shè)計了噴油器的驅(qū)動電路與柴油機的轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等信號的采集調(diào)理電路,以及無功補償裝置的主電路、控制電路和投切控制電路,其中控制電路包括電壓電流采集、信號前置處理、過零檢測、功率因數(shù)測量等模塊的電路,并設(shè)計出了STM32外圍功能電路。zui后,本文對柴油發(fā)電機組的軟件進行了設(shè)計,主要實現(xiàn)了柴油機轉(zhuǎn)速控制、ADC轉(zhuǎn)換、輸入捕獲、發(fā)電機側(cè)數(shù)據(jù)采集與計算、功率因數(shù)測量、電容器投切等功能,并在MCGS組態(tài)軟件中設(shè)計了上位機監(jiān)控系統(tǒng),使整個系統(tǒng)擁有了較好的人機交互界面,可用于系統(tǒng)配置、運行監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理等。
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