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    常见技术问题 / 静音发电机组故障

    静音发电机组转速控制办法研讨

    Date: 2022-03-29Hits:
    导读:  现有降噪型发电机电子调速板大都是采用转速闭环控制调节供油量,其特性是在速度出现差值后进行调整,属于闭环负反馈调节...

      现有降噪型发电机电子调速板大都是采用转速闭环控制调节供油量,其特性是在速度出现差值后进行调整,属于闭环负反馈调节。如果负荷干扰已经发生,但还未检查到速度偏差△n,则调速板不作业,因此现有挂车电站式发电机电子调速器的调整作用落后于负载干扰功用。因为速度波动对室外型静音发电机的不利影响,现提出挂车电站式发电机电子调速器采用转速反馈、负载干扰前馈调速控制机理,即在负载已经发生,速度还未出现差值时,将负荷干扰前馈到控制系统,提前调整供油量,稳定方舱式静音发电机转速。现在Matlab/simulink中对静音发电机组带动发电机,发电机拖动负载的机构建模,对采用速度闭环控制的电子速度控制器与采用速度反馈、负荷干扰前馈控制的电子速度控制器进行稳态与动态仿真对比。仿真结果表明:采用转速反馈、负荷干扰前馈控制的电子速度控制器装置动态响应快且具有更好的动态调速性能。

      静音发电机调速具有重要的意义,假设没有速度控制器控制隔音箱发电机的速度保持恒定,在负荷波动时,循环供油量会随着转速的改变而改变,当负载降低时,速度升高,循环供油量增大,会致使挂车电站式发电机超过额定转速造成“频率失灵”,而负载增加时,转速减少,循环供油量减小,会导致低噪音发电机带不动负载而熄火。关于当时全密封静音发电机的这一缺点,讨论出了全密封静音发电机速度控制器,早期安静型发电机调速是通过机械式调速器完成,但它控制精度低、响应速度慢,而后研发出模拟式电子调速板,80年代成功由模拟式电子调速器进化到数字电子调速板,电子调速器由转速传感器、主控制解除器、执行器构造[1]。现有静音发电机电子调速器探讨是以转速-位置双闭环为原型,通过优化电子调速板操作界面或利用速度-电流双闭环来控制挂车电站式发电机速度波动速度[2],对负载不断产生变化的装置,撬装发电机转速也会不断波动,而预制舱式静音发电机飞轮属于大惯量蓄能器,在速度波动过程中势必存在滞后、过渡时间长,这必然会造成作业点大范围波动,且因为静音柴油发电机动态流程非线],反馈控制的燃油经济性不够理想。

      

      因为负载变化是致使转速变化的根本原因,据此提出在转速闭环反馈调节的基础上,将负载干扰前馈到主控制处理器上,提前进行补偿以减小速度波动,进而提升转速控制精度。对于静音发电机组带动发电机拖动负荷的装置,在负荷干扰出现、速度偏差△n还未检测到时,利用发电机电流变化进行负荷辨认,前馈到控制屏,提前进行喷油量调节,其原理框图,如图1所示。其工作原理为:在速度未发现波动时将负荷扭矩提前前馈到电子调速器上,前馈负荷扭矩与此时移动式发电机输出扭矩进行比较,差值输入操作系统,操作系统将此差值转换为执行器的电信号进而调整喷油器齿条位置,同时当转速探头检验到的转速与给定速度产生差值△n时,也经控制模块调整运算后输出为驱动执行器运动的电信号使得喷油器齿条位置变化。

      现提出采用负载前馈-速度反馈来降低静音发电机组转速波动,增强控制精度,增强低噪音柴油发电机经济性。但在实际作业过程中,发电机负荷是变化的,且负荷大小不可知,故而前馈控制须先辨认负载大小。异步发电机机构的转子载荷和定子电流之间存在确定的耦合关系,负荷的变化会导致电机定子电流相应的变化,也可以说定子电流的状态反映了电机系统受载的情况。根据上述解析,若建立三相异步发电机与负载的解耦模型,由电机定子电流变化及时识别所加负载大小,在安静型发电机转速还未产生变化时及时将负荷扰动前馈到预制舱式静音发电机上,对稳定低噪声发电机转速会有重要意义。

      s,其中 φs=ωst+φ0,φ0—初始角,由图中示出的关系图,可以计算出两相静止直角坐标系(α-β)到两相同步旋转直角坐标系(M-T)的变换矩阵为:

      sM、usT—定子 M 轴、T 轴电压;urM、urT—转子 M 轴、T 轴电压;isM、isT—定子 M 轴、T 轴电流;irM、irT—转子 M 轴、T 轴电流;Ls—定子绕组自感;Lr—转子绕组自感;Ln—定、转子绕组互感。

      静音发电机组采用广西康明斯YC4D60-D21型静音发电机组,额定容量40kW,发电机采用贝德YVF2-225S-4型异步发电机,额定容量37kW,额定扭矩235.5N·m。

      基于异步发电机定子电流负荷识别,如图4所示。图4中实线表示在发电机上所加负荷,虚线表示基于发电机定子电流识别出的负载大小,从图中可以看出在3s突加100%负荷时,负荷立马识别,随后以较快速度到达正确值附近,再进行调整到达稳定值。

      突加100%负荷时作业性能对比,如图5所示。图5中实线表示现有速度控制器工作性能,虚线表示加负载前馈后的电子调速器的工作性能,由于现有电子速度控制器是根据速度偏差Δn进行调整,若负荷干扰已经产生,偏差还未产生,则调速板不工作,因此撬装发电机电子调速器的调整作用落后于负荷干扰功用,图5中在现有调速器下的封闭式静音发电机组输出容量明显落后于加负载前馈后的低噪音发电机组输出容量,且因为前馈通道快于干扰通道,所以在3 s时会造成静音发电机组产生瞬时峰值。

      (2)前1 s让模型空载运行,1 s时,突加100%负荷,3 s时突卸100%负载,对比现有速度控制器与加负荷前馈后的电子调速板工作性能曲线。基于异步发电机定子电流负荷识别,如图6所示。图中:实线—所加负载大小;虚线—基于发电机定子电流识别出的负载大小。从图中可以看出突加100%负荷与突卸100%负载时,负荷均辨识较快。

      突卸100%负荷时工作性能对比,如图7所示。图7中实线表示现有调速器作业性能,虚线表示加负载前馈后的电子速度控制器的作业性能。根据图5可知,突加100%负荷时,现有调速板转速会下降2.3%,且机构动态调节步骤长。加负荷前馈的电子调速器,由于及时将负载前馈到电子调速板进行调整,突加100%负载时,加负荷前馈的电子调速板转速波动大约为0.6%,且机构动态调节时间短。根据图7可知,突卸100%负载时,现有调速板速度会上升2%左右,因为移动式静音发电机飞轮属于大惯量蓄能器,转速下降步骤时间长,而加负载前馈的电子调速板速度波动大约为0.5%。

      通过在Matlab/simulink中建立整个装置模型,根据突加、突卸100%负载来测试现有速度反馈电子调速板工作性能与添加前馈后的前馈-反馈复合控制电子调速板工作性能,经过仿线)加负荷前馈后的电子速度控制器动态响应比现有调速器快。(2)加负载前馈后的电子调速板有更好的动态调速性能。由此可见,对电子调速器采用前馈-反馈复合控制,不仅可以提高全密封静音发电机本身的动态性能,还可以改善因为全密封静音发电机速度波动造成的安静型发电机燃油经济性差问题,在下一步研讨中,可以将前馈-反馈复合控制应用到实际的电子速度控制器监控系统中,通过试验检验前馈-反馈复合控制达到的实际运用效果。

    静音发电机组转速控制办法研讨


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