上海伊謄實業(yè)有限責任公司

伊藤進口15KW汽油發(fā)電機為提高便攜式汽油發(fā)電機的調(diào)速性能,采用數(shù)字信號控制器dsPIC開發(fā)了一種電子調(diào)速器。該調(diào)速器能根據(jù)負載大小和汽油機實際轉(zhuǎn)速對油門位置進行調(diào)節(jié),通過PID算法實現(xiàn)對汽油機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。介紹了系統(tǒng)的總體方案,并對硬件、軟件設(shè)計作了具體論述。試驗結(jié)果表明,該調(diào)速器的控制效果達到設(shè)計要求。將1臺額定發(fā)電功率為2 kW的汽油發(fā)電機組改裝成天然氣發(fā)電機組。采用試驗方法,對兩種發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性、發(fā)電特性進行測試,比較兩者的發(fā)電效率、污染物排放量、噪聲、經(jīng)濟性。兩種發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性、發(fā)電特性均滿足要求。天然氣發(fā)電機組的發(fā)電效率高于汽油發(fā)電機組,在污染物排放量、經(jīng)濟性方面優(yōu)于汽油發(fā)電機組,但噪聲略高。?

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隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的提高,內(nèi)燃發(fā)電機組正得到日益廣泛的應(yīng)用。在10kW以下的發(fā)電機組中,小巧、輕便的汽油發(fā)電機組占有大部分的市場。目前,國內(nèi)外采用機械式調(diào)速器控制發(fā)電機組轉(zhuǎn)速,在負載變化時存在轉(zhuǎn)速超調(diào)大等缺陷,影響發(fā)電機輸出電源頻率的穩(wěn)定,限制了發(fā)電機性能的進一步提高。近年來,為適應(yīng)發(fā)電機組“輕型化”和“小型化”的要求,采用高速汽油機、永磁中頻發(fā)電機和逆變技術(shù)成為小型便攜式汽油發(fā)電機組的發(fā)展方向。 本文以小型高速汽油發(fā)電機組為被控對象,對電子調(diào)速系統(tǒng)和電源逆變系統(tǒng)進行研究。做了如下工作: 通過對汽油發(fā)電機組主要組成部分的結(jié)構(gòu)、原理分析,得到了發(fā)電機組系統(tǒng)的數(shù)學模型,為控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了理論依據(jù)。 為了滿足控制系統(tǒng)對速度和器件資源的要求,選擇CYGNAL公司C8051F040作為控制系統(tǒng)的主控芯片,進行數(shù)字控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計,并設(shè)計了RS-232接口,實現(xiàn)與上位機的串口通信,實時傳遞實驗數(shù)據(jù)。?

根據(jù)發(fā)電機組產(chǎn)品對輸出電壓、頻率以及諧波的要求,設(shè)計了基于IPM模塊的逆變電路,以及相應(yīng)的保護電路。 對針對8051系列單片機的多任務(wù)實時操作系統(tǒng)RTX-51進行了分析;討論了實時響應(yīng)速度要求較高的系統(tǒng)軟件在實時操作系統(tǒng)平臺上設(shè)計時應(yīng)該注意的問題;并以RTX-51為平臺,設(shè)計了汽油發(fā)電機組的控制軟件。 本文還探討了適應(yīng)于小型汽油發(fā)電機組控制系統(tǒng)的控制算法。在對控制系統(tǒng)模型的分析基礎(chǔ)上,對常用的PID控制算法以及目前受到廣泛關(guān)注的單神經(jīng)元理論進行了分析,設(shè)計了單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器。在MATLAB中的仿真比較表明,在小型高速發(fā)電機控制系統(tǒng)中,單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器在保證足夠快的響應(yīng)速度的前提下,具有比一般PID控制器更好的超調(diào)抑止效果。