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同步发电机的工作原理
在设计同步发电机时,若适当选择磁极的形状,使得励磁绕组通直流电后,定子、贵州当地转子之间的磁感应强度近似于按正弦规律分布。同步发电机所谓“同步”,就是说发电机的转子由发动机拖动旋转后,在定子和转子之间的气隙里便产生一个旋转磁场,这个旋转磁场是发电机的主磁场又称为转子磁场。当主磁场切割定子三相电枢绕组的线圈时,就会产生三相感应电势,接通负载后,在电枢绕组中流过感应电流,这个交变电流也在发电机的气隙中产生一个旋转磁场。这个旋转称为电枢磁场,又称为定子磁场。根据右手螺旋定则,电枢磁场的等效磁极NS。当主磁场由发动机拖动旋转到一个新的位置时,电枢磁场的等效磁极NS也随之旋转到另一位置。
由图可知,主磁场被发动机拖动旋转时,它拉着电枢旋转,就象两块磁铁之间有相互吸引力一样。就是说发电机的转子带动电枢磁场以同一转速旋转,二者之间保持同步,故称为同步发电机。电枢磁场的转速称为同步转速。
由于定子三相绕组在空间的位置是对称的,彼此相差120°电角,因此,定子绕组切割磁力线时,将产生对称三相感应电势,定子每相绕组感应电势的有效值。
如果将电枢绕组接成星形,并且接上三相对称负载后,在感应电势的作用下,电路中产生对称的
三相电流,向负载输出交流电能。



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无刷式充电发电机的结构
无刷式充电发电机主要由转子、贵州同城磁场绕组、贵州同城定子、贵州同城端盖、贵州同城元件板、贵州同城调节器、贵州同城风扇和带盘等组成,是一种带泵无刷交流发电机,其发电机与普通无刷交流发电机完全一样,不同的是转子轴很长并伸出后端盖,利用外花键与真空泵的转子内花键相连接,驱动真空泵给汽车制动系统中的真空筒抽真空)。
(1)转子 无刷式充电发电机转子是充电机的磁场部分,使用了一个与普通交流发电机转子铁心形状相同的爪极转子,转子由爪极、贵州同城转子磁轭组成,但磁场绕组是固定在端盖的磁轭上。两组磁爪(又叫鸟嘴形磁极)中每组磁爪的爪数为6,同组磁爪极性相同,每个磁爪是一个磁极。两个爪极中的一个爪极固定在转子轴上,另一个爪极的后端制成中窄、贵州同城外用非导磁材料与前者焊接在一起。放置励磁绕组的圆柱形磁轭通过螺钉固定在后端盖上,电流直接由导线引入。安装时磁场绕组伸入转子磁轭和爪极的空腔内,与两者都保持有一定的间隙。工作时转子磁轭和爪极随电枢轴转动而磁场绕组不动,因而不需要电刷和滑环、贵州同城便可输入励磁电流,由于没有电刷和集电环等导电元件,克服了接触火花,不存在集电环表面污染和电刷磨损造成功率输出不足等问题,减少了维护工作,提高了交流发电机工作的可靠性,延长了其寿命。
(2)定子 定子由铁心及定子绕组组成。定子铁心由内圆槽的环状硅钢片叠制而成,固定在后端盖中。定子槽内置有三相绕组,按星形接法联结。每相绕组的尾端联接在一起,首端分别与元件板上的硅二极管相接。
(3)端盖 充电机的前端盖和后端盖都是用铝合金铸成,两个端盖上有轴承座。后端盖内装有元件板和调节器,其典型线路。元件板上压装有11只二极管,其中6只二极管组成三相桥式整流电路(VD1、贵州同城VD2、贵州同城VD3、贵州同城VD4、贵州同城VD5、贵州同城VD6、贵州同城),输出充电机直流电压。3只小功率励磁二极管(VD7、贵州同城VD8、贵州同城VD9),与发电机的3只负二极管组成另一组三相桥式整流电路,向发电机磁场绕组提供励磁电流和连接充电指示灯。余下2点二极管(VD10、贵州同城VD11)并联于三相整流桥一侧,可用以提高发电机的输出功率。电子调节器与发电机
组合安装,简化了电路,电子调节器有一根检测线与发电机输出端B相连接,用以测量发电机输出端电压。并根据该电压改变励磁电流,实现对发电机输出电压的调节。


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介绍柴油发电机组调速方法
1面向Simulink数字调速系统框图
在建立了柴油发电机组调速系统的各模型后,就可用MATLAB的Simulink工具建立基于常规PID控制,变速积分PID控制,不完全微分PID控制和模糊PID控制的调速系统框图。
1.1常规PID控制
首先看常规PID控制,下面是它的系统仿真框图,这是常规采用的PID控制系统图,通过对真实控制系统绘制仿真框图,观察采用常规PID控制效果。
1.2不完全微分PID控制
下面是不完全微分PID控制系统仿真框图,图2不完全微分PID控制系统仿真框图这是在常规PID基础上进行了不完全微分,这是用来改善它的控制功能,取得更好的控制效果。
1.3变速度积分PID控制
下面是变速度积分PID控制系统仿真框图。
1.4模糊PID控制
自适应模糊PID控制是将自适应控制的思想和常规PID控制器结合,吸收了自适应控制和常规PID控制的优点。首先它具备自适应能力,能够自动识辨被控过程参数、贵州当地自动整定控制参数,能够适应被控过程模型参数的变化;其次它又具有常规PID控制器结构简单、贵州当地鲁棒性强、贵州当地可靠性高的优点。这使得自适应PID控制成为过程控制中一种较为理想的控制方法。
如果用模糊控制箱设计出模糊控制器,再在Simulink中建立系统仿真模型,把模糊控制器模块和我们设计的FIS结构连接起来,就可以对它进行仿真研究了,系统仿真框图的建立关键是对PID三个参数Kp,Ki,Kd的整定,这必须考虑到不同时刻三个参数的相互作用和它们之间的关系。
下面从系统的稳定性、贵州当地响应速度、贵州当地超调量和稳态精度等各方面来考虑Kp,Ki,Kd的作用,建立模糊规则表。
(1)比例系数Kp的作用是加快系统的响应速度,提高系统的调节精度。Kp越大,系统的响应速度越快,系统的调节精度越高,但容易产生超调,可能会导致系统不稳定。Kp取值过小,会降低调节精度,使响应速度变慢,延长调节时间,使系统动态和静态特征变坏。
(2)积分作用系数Ki的作用是系统的稳态误差。Ki越大,系统的静态误差越快,但Ki过大,在响应过程的初期会产生积分饱和现象,从而引起响应过程的较大超调。但Ki过小会使系统的静态误差难以,影响系统的调节精度。
(3)微分的作用系数Kd的作用是改善系统的动态特征,其主要作用是在响应过程中抑制偏差向任何方向的变化,对偏差变化进行提前预报。但Kd过大,会使响应过程提前制动,延长了调节时间,而且会降低系统的抗干扰性能。下面是进行模糊控制PID控制的系统仿真框图。
2对系统进行仿真研究
建立了系统的仿真框图后,就可以对系统进行仿真研究,就可以比较采用常规PID控制和变积分PID控制,不完全微分PID控制,模糊自适应PID控制的比较,并具体分析我们采用的模糊控制系统仿真框图自适应控制时的仿真效果。对系统进行仿真有助于我们对柴油发电机组调速系统的快速理解,并初步地分析出我们需要的控制参数,对系统的研究有积极作用。
系统仿真图通过MATLAB中的模糊控制箱实现,同时根据自己控制系统的具体特点和要求来建立的,基本可以反应控制系统的基本情况,可以起到很好的仿真模拟作用。
首先,比较常规PID控制和变积分PID控制,变速积分PID通过改变积分项的累加速度,使得它和偏差大小相适应,偏差大的时候,积分慢;偏差小时,积分快,这就可以减少超调,同时更好地静差。
下面比较一下常规PID控制和不完全微分PID控制的区别。不完全微分就是在PID算法中引入了一个一阶惯性环节,使得系统性能得到改善,在改善系统动态特性的时候又尽量减少高频干扰。
介绍模糊自适应控制和常规PID的比较,并对模糊自适应控制的仿真进行分析。这些都是基于前面建立的柴油发电机的系统模型的
可见模糊PID控制器和常规PID控制相比,它使得系统响应的超调时间减小,曲线更平整,反应时间加快了,控制效果明显更好了。同时模糊PID控制器在控制过程前期具有模糊控制器的特点,而在控制过程后期具有PID调节器的所有优势,是一种性能优良的控制器,所以在实际使用中可以选用模糊自适应控制方法。







