柴油發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)猶如發(fā)電機(jī)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(jī)組的運(yùn)行，保障了柴油發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定工作，那么控制系統(tǒng)是通過(guò)何種原理和算法來(lái)實(shí)現(xiàn)呢？柴油發(fā)電機(jī)組的控制部分， 數(shù)字式勵(lì)磁控制器較傳統(tǒng)的模擬電路勵(lì)磁控制器具有精度高， 反應(yīng)快， 控制算法適應(yīng)性強(qiáng)， 對(duì)于不同特性的電機(jī)只要通過(guò)調(diào)整程序參數(shù)就能適應(yīng)，甚至可以實(shí)現(xiàn)更高端的自適應(yīng)智能控制算法等優(yōu)點(diǎn)。

    一、數(shù)字勵(lì)磁控制器軟件實(shí)現(xiàn)與算法研究

    主要是對(duì)數(shù)字式勵(lì)磁控制器的軟件和所采用的控制算法進(jìn)行論述。首先對(duì)數(shù)字勵(lì)磁控制器的主程序進(jìn)行設(shè)計(jì)， 然后對(duì)電量參數(shù)采集算法和智能勵(lì)磁控制算法進(jìn)行研究， 并在 ＣＰＵ 上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)精確的數(shù)字勵(lì)磁控制， 需要得到實(shí)時(shí)、精確的電量數(shù)據(jù)， 而要獲得實(shí)時(shí)、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(gè)電量的計(jì)算公式， 最終編寫(xiě)計(jì)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(duì)被測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣， 再按照一定的數(shù)學(xué)算法求出被測(cè)電量參數(shù)的測(cè)量方法。下面給出交流電壓， 交流電流， 有功功率， 無(wú)功功率， 功率因素的各種算法中的離散公式。

    二、數(shù)字式勵(lì)磁控制器總體設(shè)計(jì)方案

    工作電源： 由于微處理器的工作電源要求， 我們需要一個(gè) ５Ｖ 的穩(wěn)定直流電源， 信號(hào)調(diào)理電路的運(yùn)算電路的供電需要一組±１２Ｖ的直流電源， 另外， 開(kāi)關(guān)量輸出需要驅(qū)動(dòng)繼電器， 所以需要一個(gè)＋２４Ｖ 的直流電源， 為此我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)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(lì)磁輸出主電路的設(shè)計(jì)

    勵(lì)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(jì)時(shí)確定了此勵(lì)磁整流輸出的額定電壓為８０ＶＤＣ，額定勵(lì)磁電流為１０Ａ，強(qiáng)勵(lì)時(shí)達(dá)到２５Ａ。勵(lì)磁功率來(lái)源于交流電源， 可以是發(fā)電機(jī)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(jī)提供的電源由于有啟動(dòng)的影響， 而且在運(yùn)行過(guò)程中有可能會(huì)發(fā)生波動(dòng)畸變等不穩(wěn)定的因素， 這些都會(huì)影響勵(lì)磁輸出的性能。所以我們針對(duì)從發(fā)電機(jī)取電的情況進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。

    四、交流采樣鎖相環(huán)電路

  要進(jìn)行交流采樣， 通常需要進(jìn)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(shí)現(xiàn)同步。硬件同步電路有多種形式， 常見(jiàn)的如鎖相環(huán)同步電路等。硬件同步采樣法是由專(zhuān)門(mén)的硬件電路產(chǎn)生同步于被測(cè)信號(hào)的采樣脈沖。它能克服軟件同步采樣法存在截?cái)嗾`差等缺點(diǎn)， 測(cè)量精度高。利用鎖相頻率跟蹤原理實(shí)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(cè)信號(hào)的頻率， 作為鎖相環(huán)的基準(zhǔn)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(shí) ／ｎ＝， 即： ＝ｎ 。由于鎖相環(huán)的時(shí)跟蹤性， 當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率 變化時(shí)， 電路能自動(dòng)快速跟蹤并鎖定， 始終滿足 ＝ｎ 的關(guān)系， 即采樣頻率為被測(cè)信號(hào)頻率的整數(shù)ｎ 倍， 從而實(shí)現(xiàn)一周內(nèi)等間隔采樣ｎ 點(diǎn)。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(cè)信號(hào)及 ＣＰＵ、Ａ／Ｄ 轉(zhuǎn)換器的速度， 動(dòng)態(tài)改變ｎ 值， 以達(dá)到最好的效果。

    柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的工作原理和算法是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，每個(gè)電路的設(shè)計(jì)都有其特定的算法來(lái)予以實(shí)現(xiàn)。