柴油发电机组并联运行稳定性研究

王华旭 万年星 王会华

【摘 要】 柴油发电机组并联运行时的稳定性可以通过拟构建船舶电站环境来具体分析，从而找出相关的计量参数，得出有关柴油发电机组并联运行稳定性的合理化结论内容，将其充实到该项目研究资料之中，以备实践操作所采用。本文就柴油发电机组并联运行的稳定性进行深入探究，以期相关的研究内容能为有关柴油发电机组操作等实际项目的研究及其实际生产运作环节管理带来启示。

【关键词】 柴油发电机组 并联运行 稳定性 研究

从实践中观察，柴油发电机组设备被广泛应用于船舶动力系统以及通信系统等领域之中，为国民经济的持续增长注入了能量。在实际应用柴油发电机组的过程中，实施并联运行操作时，往往会产生供油干扰现象，并因此引发了一定程度的振荡作用力，影响到了系统运行的稳定特性。基于此，构建一套科学系统的柴油发电机组并联运行模型，借助动力学基本原理来探知数字化虚拟模型运作所能够达到了效能，并根据相关参数指标结果，挖掘有效改善柴油发电机组设备并联运行稳定性的控制策略。

1 柴油发电机组设备及相关技术的演进过程分析

技术的革新以及机械设备的使用，大多是为了促动工业生产效益的提升，以及降低劳动力的工作强度等。柴油发电机组设备及其相关技术的发展也同样如此，长久以来，各国已将柴油机电控制技术的相关内容作为工业产业自动化生产环节的要求。只有将柴油机点控制技术与先进技术模式进行整合运作，辅以现代化的操控策略，才能有效增强柴油发电机组设备的实际效力，为生产实践注入更高的能量。

1.1 柴油机设备调速技术概述

从力学理论的角度来分析，柴油机稳定运行最关键的前提条件便是维持系统输出力矩与外界负荷力矩二者间的平衡，其中，前者是可以通过改变参数的手段来进行调整的，即调整供油量参数指标，相对而言，后者的动态化特性较为明显，外界负荷力矩是随着环境的变化而发生细微的变动[1]。实际上，柴油机设备本身的速度调整有着明显的技术特性，柴油机设备在整个调速过程中的适应性较弱，这是由于设备的性能所决定的。通常情况下，柴油机设备的调速系统是由能够感知转速变化的敏速装置以及能够驱动喷油泵的执行装置组成的，此外，还包括能够系统地完成逻辑测算的自动化控制装置等，根据不同的技术等级而采用不同的装置，借以更好地完善柴油机设备在实际应用过程中的效能。

1.2 浅析传统的控制器设备的局限性

随着产业技术要求的不断升级，柴油发电机组设备的运作效能也随之增强。回顾以往，传统的柴油发电机组控制器设备绝大多数都是采用了PID控制策略来维系系统运作，尽管传统的PID控制器能够满足以往的生存运作要求，但其不能对非线性因素的影响进行规避，从而导致了负载难以削弱的情况发生，造成了系统运行的不稳定。由此看来，以往所采用的PID控制策略没能够满足柴油机发电机组环境的动态和静态稳定效能，传统的控制器设备为后期技术的实施奠定的基础，基于此，才能将柴油发电机组设备的性能更好地发挥出来，避免再次出现以往实践过程中的问题，从而提升柴油发电机组设备的稳定性能。

2 柴油发电机组调速系统模型的架设

随着我国各工业领域的快速发展，各项产业技术含量及其管理效能也随之得到了明显的提升，为社会创造出更高的经济效益以及社会效益。从世界的先进水平来看，大功率的柴油发电机组设备所采用的数字式电子调速系统实质上运用的是32位控制器CPU装置，该装置的应用能够实现复杂项目下的计算目标，从而为柴油发电机组调速系统的运行保驾护航。从总体情况来看，通过对基础的符合控制、油量限制等方面的研究，结合系统故障保护等实际内容，构建出一整套具备操作价值的柴油发电机组调速系统模型，并从模型系统的运作过程中，探寻相关柴油发电机组稳定运行的维护措施。

2.1 柴油发电机组调速系统及其参数设置内容概述

2.1.1 浅析柴油发电机组系统

在实际工作中，实体项目运作过程中的柴油发电机组、汽轮机等设备间的关系较为密切，往往由于其中的一个细节发生状况，就可能会影响到整个系统的稳定运行状况，甚至会影响到系统运作的安全性。

2.1.2 柴油发电机组调速系统的参数设置内容

从模型框架来看，PID（比例、积分、微分）控制算法的应用对于模拟的数字调速器的有效运作有着积极的促动作用，因其能够更直观地呈现出数据的变量，从而得出有关调速器变量的变化的相关内容。柴油机转速控制参数的变化则意味调速器根据柴油机的运行状况及外界的负荷而发生了一定程度的变化，而且，该环节的参量控制可以通过调整供油量的手段来实施，最终使得柴油机设备的系统转速维系在合理的取值范围之内，保证系统的平稳运行。

2.2 柴油发电机组并联运行控制仿真模型的构建

从整体来看，柴油发电机组并联运行控制仿真模型的基础框架结构较为简易，主要便是围绕着传统项目下的柴油发电机组设备来搭建的，通过仿真模型系统的运作，能够更直观地观察到柴油发电机组并联运行控制仿真模型的操作设计方案的有效性及其操作结果。

2.2.1 柴油发电机组并联运行控制仿真模型的基础框架结构

从具体情况来看，柴油发电机组并联运行控制仿真模型的基础框架结构需要诸多理论内容的支撑，通过对船舶同步发电机进行了数学推导来得出相关数据内容。在建立调压系统数学模型后，采用一种商业化性质的数学软件——MATLAB（矩阵实验室）仿真软件对调压系统建立仿真模型，而且，针对对两者的机端电压，分别进行了科学合理化的分析，并得到相关结论内容[2]。

2.2.2 柴油发电机组并联运行控制仿真模型的操作设计及结果

为了更清晰地了解柴油发电机组并联运行控制系统的稳定性，则采用了两套柴油发电机组设备来进行模拟操作，观察二者经不同的干扰设计处置以后，能够达到的实际效能，并将相关的结论内容进行总结归纳。实际上，整个柴油发电机组并联运行控制仿真模型操作的仿真结果分析表明：传统PID控制应用于非线性、时变复杂系统中时存在局限性，模糊-PID控制并没有这种局限并且在励磁调节中表现出良好的控制效果[3]。从具体情况来看，实际上，当两台机组设备都能够正常运行时，所构建的柴油发电机组并联运行控制仿真模型也可以实现并联稳定运行，但如若在模型系统中加入了一定程度的干扰时，则两台机组设备的角速度都相继出现了振荡的现象。尽管是两套柴油机组设备在同步操作，但其振幅与单台机组设备独立运行时的干扰数据趋同。

3 柴油发电机组并联运行稳定性论述及验证分析结论

通过构建柴油发电机组并联运行控制仿真模型，以及调整相应的参数指标来进行模拟操作可知，柴油发电机组并联运行时的静态、动态稳定特性可以通过拟构建船舶电站环境来呈现。凭借数学计算参量以及动力学原理等相关理论内容，找出一套合理的且能够维持柴油发电机组设备并联稳定运行的可行性措施，将其总结归纳出有关柴油发电机组并联运行稳定性的合理化结论内容，以备日后实体项目的实践操作。

3.1 探知柴油发电机组综合控制系统的运行能效

3.1.1 PID控制系统的基础原理及控制参数的确定

PID控制系统是借助比例、积分、微分参数变量来构建的，其原理也同样围绕着三者的计算特征来展开的。经典模式下的PID控制器系统是一项较为周密的线性控制器系统，整个系统需要凭借其基本的原理来实施调节，即根据系统的给定值以及实际输出值之间所形成的差额来进行调控，将具体的比例、积分、微分数据利用线性的构成组合模式来链接，从而完成对被控目标的控制操作，整个系统化处理的过程便可以称之为PID控制策略[4]。

3.1.2 柴油发电机组综合控制系统的运行能效分析

计算机技术的普及应用给柴油发电机组的综合控制系统的研发提供的土壤。对于数字PID控制器环境的调整而言，在控制工程的兴建过程中，凭借先进的计算机技术来完成数字化PID控制器系统有一定的研究与实践价值。而且，在数字化的PID 控制器的影响下，整个柴油发电机组综合控制系统的灵活性也有所改变，这样一来，便可以通过合理的控制策略的实施来完成柴油发电机组的综合控制处理[5]。

3.2 柴油发电机组并联稳定运行的前提条件及有效策略综述

现阶段，随着现代社会总体经济形势逐步向好，各行业发展所依托的产业技术都在不断地发生调整，产业生产环节的质量管理越来越严格，以此来适应日益扩大的内外部市场需求。同样，柴油发电机组的并联稳定运行策略的实施也是为了能够更好地实现船舶电站环境或其它以柴油为动力源的实体项目的运作，保障柴油发电机组设备的安全、稳定运行[6]。从设备技术操作的角度来看，柴油发电机组并联稳定运行有一定的前提条件，只有遵循这些条件内容，则才能够有利于整个系统的平稳运作。具体来看，柴油发电机组并联稳定运行的前提条件为以下两项基础的内容：一方面，在柴油发电机组设备采取并联运行方式时，则需要将发电机组的输出电压的相序与已经运行的发电机组设备的相序保持一致，并且整个机组设备的频率需要待并发电机组的输出电压的频率与已经运行的发电机组的频率相同；另一方面，为了更有效地维持柴油发电机组并联稳定运行操作，则同样也需要将待并发的电机组设备的电压与已经运行的发电机组的电压保持一致，与此同时，将二者的相位调整到相同的层面上[7]。

从实践操作的过程来看，鉴于船舶柴油发电机组的柴油机转速和同步发电机电压存在耦合关系，为减弱励磁系统和调速系统的耦合关系，建立了柴油发电机组统一的数学模型，设计了柴油发电机组转速和电压综合控制器[8]。此外，在现有的技术水平之下，柴油发电机组并联运行模式也存在一定程度的安全运行隐患，这是由于设备本身的质量所决定的。因此，只有从柴油发电机组设备的运作性能着手，提升该设备技术操作人员的工作技能，才能及时发现设备并联运行的异常现象等状况，并做好相应的应急处理措施，以此来维护柴油发电机组并联运行的动态、静态稳定性，借以改善生产效能[9]。

在实践过程中了解到，通过建立柴油发电机组的动态化模型系统，结合数学理论概念以及动力学基本原理等相关内容，利用实践中的柴油发电机组的模拟运行数据参数，将柴油发电机组的并联运行稳定性进行验证。整个模拟操作环节的实际操作表明，在了解了引发功率振荡的根本原因以后，通过采用PID控制规律的相关理论内容，将功率振荡的现象进行弱化处理，直至消除柴油发电机组并联运行模式下的功率振荡现象，从而有助于该系统更加稳定地执行具体操作，满足柴油发电机组设备在诸多实践领域的操作需求[10]。

4 结语

通过对柴油发电机组并联运行模拟操作环境的架设，能够从相关计量数据的背后探知到柴油发电机组并联运行稳定性的结论内容，为研究该项目注入了新的素材，有助于柴油发电机组并联运行模式的进一步推广应用。经过一段时期以来的研究与实践，现阶段，柴油发电机组并联运行稳定性极佳的特点已经得到了明确的验证，该项操作策略的经济价值突显，值得在相关实体运行项目中推广实施。

参考文献

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[10]赵莉华，毕大强，张亚超，等.基于双PWM变换器的轴带发电系统控制策略研究[J].船电技术，2014，03（03）：66-68.