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柴油发电机组测试系统的负载专用控制器研究与设计

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柴油发电机组测试系统的负载专用控制器研究与设计

作者：何志国福建工程学院

学位级别：硕士

柴油发电机组测试系统对于保障发电机稳定运行具有重要的意义,而负载控制器作为测试系统的核心部分,在一定程度上决定了测试结果的准确性。由于测试系统所配置的负载档位个数一般较多,各档位之间的利用不均衡问题尤为突出,影响着测试系... 详细信息

柴油发电机组测试系统对于保障发电机稳定运行具有重要的意义,而负载控制器作为测试系统的核心部分,在一定程度上决定了测试结果的准确性。由于测试系统所配置的负载档位个数一般较多,各档位之间的利用不均衡问题尤为突出,影响着测试系统的耐用性和可靠性。为了确保测试系统的长久可靠运行,各负载档位的均衡配置利用就显得十分重要。为此,本文以柴油发电机组测试系统的负载控制器为研究对象,就负载档位的均衡利用问题设计专用控制器进行研究。首先,介绍了柴油发电机组测试系统的架构及负载控制器的负载控制模型,并对负载控制器的主要类型进行分析,确立采用单片机作为测试系统的负载控制器;阐述了目前负载控制器在负载均衡使用及负载监测上存在的问题,并提出负载专用控制器的整体设计方案。其次,为了解决负载档位的均衡利用问题,在传统背包问题模型上,提出了带衰减系数的负载控制模型,并基于专家系统和随机优化算法设计了负载均衡控制策略;搭建了算法仿真模型,采用带衰减系数的专家系统和专家系统与随机优化算法相结合的两种控制策略进行仿真实验对比分析,验证了负载控制模型和控制策略在测试系统负载均衡控制上的可行性。然后,针对负载控制模型和控制策略的研究分析,设计了负载专用控制器的硬件与软件部分,其中硬件部分包括了最小系统、电源、继电器驱动等电路模块,主要对负载实现开断控制;软件部分主要有控制程序和上位机软件,其中上位机用于对测试负载的监测与控制。最后,通过对负载专用控制器实验平台的搭建,设计了柴油发电机组带载测试和负载均衡控制验证两组实验并进行分析。实验结果表明,负载专用控制器能有效对负载实行准确的控制,负载组合匹配的功率大小满足设定要求;在不同控制策略下,本文所提出的专家系统和随机优化算法相结合的控制策略要优于传统控制方式和仅采用专家系统的控制策略,各负载档位之间的平均价值百分比最大差值仅为0.104%,而在传统控制方式和仅采用专家系统下分别为6.804%和4.370%,验证了本文提出的负载均衡控制策略可行性以及负载专用控制器设计的合理性。

关键词：柴油发电机组测试系统负载控制器均衡控制策略

虚拟同步机控制逆变器与柴油发电机组并联运行控制策略

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兵器装备工程学报 2023年第4期44卷 127-132页

作者：赵友诚朱长青刘金宁安树洪欣雨陆军工程大学石家庄校区石家庄050003

在多源微电网中,针对逆变器与柴油发电机组并联运行过程中因二者响应速度和输出特性不一致导致系统稳定性降低的问题,在虚拟同步机控制策略的基础上提出了一种虚拟柴油发电机的逆变器控制方法。考虑到柴油发电机的输出特性,通过在虚拟... 详细信息

在多源微电网中,针对逆变器与柴油发电机组并联运行过程中因二者响应速度和输出特性不一致导致系统稳定性降低的问题,在虚拟同步机控制策略的基础上提出了一种虚拟柴油发电机的逆变器控制方法。考虑到柴油发电机的输出特性,通过在虚拟同步机的调速器和励磁器中加入柴油发电机原动机和励磁机的控制方程,设计出虚拟柴油发动机和虚拟励磁机控制器,使得逆变器可以更好地模拟柴油发电机的输出特性,提高了并联系统的稳定性。最后,利用Matlab/Simulink仿真工具验证了所提方法的有效性。

关键词：微电网逆变器柴油发电机组并联虚拟同步机虚拟柴油发电机

基于核密度估计的船舶柴油发电机组冷却水温度异常检测方法

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船舶工程 2022年第S1期44卷 487-494页

作者：杨天诣程垠钟杜剑维王浩中国舰船研究院北京100101

对船舶柴油发电机组基于冷却水高温阈值开展异常检测的方法进行改进,基于核密度估计法采用多阈值构建全工况下的异常检测模型。根据冷却系统工作原理,借鉴故障树分析法(FTA)对引发冷却水温度高报警的原因进行分析,确定本文使用的异常检... 详细信息

对船舶柴油发电机组基于冷却水高温阈值开展异常检测的方法进行改进,基于核密度估计法采用多阈值构建全工况下的异常检测模型。根据冷却系统工作原理,借鉴故障树分析法(FTA)对引发冷却水温度高报警的原因进行分析,确定本文使用的异常检测特征参数。在此基础上,基于核密度估计法(KDE)分别求取各特征参数在不同运行工况下的报警阈值,进而通过拟合构建全工况的异常检测模型;利用柴油发电机组的冷却水温度异常升高的实际运行数据进行验证,选择混淆矩阵和接受者操作特性(ROC)曲线作为检测准确度的性能验证指标。结果表明,文中提出的冷却水温度异常检测方法有较高准确度,可以进一步指导实际工程应用。

关键词：柴油发电机组冷却水温度故障树分析核密度估计异常检测

柴油发电机组非线性H_2/H_∞调速器的研究

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控制理论与应用 2009年第8期26卷 873-878页

作者：黄曼磊宋克明魏志达哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

船舶电力系统频率的稳定性主要取决于船舶电站柴油机调速系统的转速响应特性.船舶电站柴油机调速系统是一个非线性控制系统,为了分析系统的动态特性,首先建立柴油机调速系统的非线性数学模型,然后以此为基础设计非线性H2/H∞速器.将直... 详细信息

船舶电力系统频率的稳定性主要取决于船舶电站柴油机调速系统的转速响应特性.船舶电站柴油机调速系统是一个非线性控制系统,为了分析系统的动态特性,首先建立柴油机调速系统的非线性数学模型,然后以此为基础设计非线性H2/H∞速器.将直接反馈线性化和混合H2/H∞控制理论相结合应用于柴油发电机组调速器的设计,把系统的性能要求转化为标准H2/H∞控制问题,获得了柴油机非线性H2/H∞转速控制律.计算机仿真结果表明,设计的非线性H2/H∞调速器有效地提高了系统的动态精度和抑制扰动的能力,改善了船舶电力系统频率的稳定性.

关键词：柴油发电机组调速器非线性控制 H2/H∞控制

柴油发电机组非线性H_2/H_∞综合控制器

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控制理论与应用 2011年第6期28卷 885-893页

作者：黄曼磊宋克明魏志达哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

独立电力系统的稳定性主要取决于柴油发电机组的转速和电压响应特性.柴油发电机组控制系统是一个非线性控制系统,转速和电压相互作用,对二者进行综合控制非常必要.为了分析系统的动态特性,首先建立柴油发电机组的非线性数学模型,然后以... 详细信息

独立电力系统的稳定性主要取决于柴油发电机组的转速和电压响应特性.柴油发电机组控制系统是一个非线性控制系统,转速和电压相互作用,对二者进行综合控制非常必要.为了分析系统的动态特性,首先建立柴油发电机组的非线性数学模型,然后以此为基础设计非线性H2/H∞综合控制器.将直接反馈线性化和混合H2/H∞控制理论相结合应用于柴油发电机组综合控制器的设计,把系统的性能要求转化为标准H2/H∞控制问题,获得了柴油发电机组非线性H2/H∞综合控制律.计算机仿真结果表明,设计的非线性H2/H∞综合控制器有效地提高了系统的动态精度和抑制扰动的能力,改善了独立电力系统的稳定性.

关键词：柴油发电机组综合控制非线性控制 H2/H∞控制

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柴油发电机组并联运行的混沌振荡分析

哈尔滨工程大学学报 2012年第2期33卷 192-196页

作者：黄曼磊刘宏达许梦琪哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

船舶电力系统通常是多台柴油发电机组并联运行,在轻载工况运行时会发生非周期、貌似随机的、突发或阵发性的电力系统振荡现象,具有混沌过程的特征,严重时会导致船舶电力系统解列,对船舶电网的安全运行构成了威胁.为了对船舶电力系统的... 详细信息

船舶电力系统通常是多台柴油发电机组并联运行,在轻载工况运行时会发生非周期、貌似随机的、突发或阵发性的电力系统振荡现象,具有混沌过程的特征,严重时会导致船舶电力系统解列,对船舶电网的安全运行构成了威胁.为了对船舶电力系统的混沌现象进行分析,建立了2台柴油发电机组并联运行的非线性数学模型,该模型准确地反映了2台柴油发电机组各变量的变化规律,体现两者之间相互作用和相互影响的关系.利用Lyapunov指数法对船舶电站2台柴油发电机组轻载并联运行工况进行了分析,证明了混沌现象的存在,得出了船舶电力系统的非线性和2台柴油发电机组之间的功率传递是产生混沌现象根本原因的结论.混沌现象是稳定状态与不稳定状态之间的过渡状态,必须加以预防,才能保证系统的稳定性.

关键词：船舶电站柴油发电机组并联运行混沌振荡

燃机电厂黑启动与保安柴油发电机组配置方案及启动方式研究

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南方能源建设 2023年第2期10卷 92-100页

作者：徐晓燕毛建锋沈云中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州510663

[目的]为了降低燃机电厂初期投资,在保证机组安全的同时,通过黑启动功能获取广东辅助服务经济补贴,提出了扩建燃机时采用多台柴油发电机组的配置方案,用于9F机组事故停机保安电源,同时又作为原9E机组黑启动电源。[方法]为了实现技术经... 详细信息

[目的]为了降低燃机电厂初期投资,在保证机组安全的同时,通过黑启动功能获取广东辅助服务经济补贴,提出了扩建燃机时采用多台柴油发电机组的配置方案,用于9F机组事故停机保安电源,同时又作为原9E机组黑启动电源。[方法]为了实现技术经济最优化,通过柴油发电机组配置及厂用电接线的多方案比选论证,给出了合理配置方案。并对推荐方案的事故停机控制逻辑以及黑启动控制逻辑进行论述。[结果]通过黑启动试验结果表明,各电气量均满足规范要求,推荐方案能满足黑启动功能并通过电网公司验证。[结论]多台柴油机同时用于黑启动及保安功能的方案,为今后燃机电厂黑启动及保安电源工程设计提供参考及借鉴。

关键词：保安电源黑启动柴油发电机组控制逻辑厂用电

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柴油发电机组并联运行稳定性研究

西南交通大学学报 2014年第3期49卷 494-498页

作者：李东辉张均东纪玉龙大连交通大学电气信息学院辽宁大连116028 大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

在船舶电站模拟器研制中，为了对柴油发电机组并联运行时的失步进行监视并定量分析其稳定性，推导了摇摆角的参数计算公式，提出了发电机组摇摆曲线参数的在线算法．通过求解多阶导数构成的状态方程组，求出了曲线的指数参数．定义并联... 详细信息

在船舶电站模拟器研制中，为了对柴油发电机组并联运行时的失步进行监视并定量分析其稳定性，推导了摇摆角的参数计算公式，提出了发电机组摇摆曲线参数的在线算法．通过求解多阶导数构成的状态方程组，求出了曲线的指数参数．定义并联运行稳定度，利用Simulink工具箱构建了仿真系统验证该算法．算例仿真结果表明：并联运行稳定度可以指示发电机组并联运行的稳定裕量；在电站模拟器训练中，该算法所求的参数能够及时反映发电机组并联运行的稳定性；发电机组的摇摆曲线参数可由曲线的1～4阶导数确定；当指数参数随时间变化或曲线数据离散时，可用五点式插值求导方法得到指数参数．

关键词：摇摆角柴油发电机组稳定度并联运行算法

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柴油发电机组抗震分析

振动与冲击 2009年第12期28卷 193-197页

作者：邓晶晶上海核工程研究设计院上海200233

根据相关核安全法规的要求,核电厂中所有的抗震Ⅰ类设备均应进行抗震鉴定,以保证能承受安全停堆地震和运行基准地震载荷,并保证在地震发生时和地震后均能履行其安全功能。本文采用分析方法对抗震Ⅰ类设备柴油发电机组进行抗震鉴定,对包... 详细信息

根据相关核安全法规的要求,核电厂中所有的抗震Ⅰ类设备均应进行抗震鉴定,以保证能承受安全停堆地震和运行基准地震载荷,并保证在地震发生时和地震后均能履行其安全功能。本文采用分析方法对抗震Ⅰ类设备柴油发电机组进行抗震鉴定,对包括柴油机、发电机、齿轮箱和公共底架在内的柴油发电机组建立有限元模型进行抗震分析,并根据相关规范和标准对柴油发电机组各部件进行应力评定和强度校核,对柴油发电机组在地震载荷下的结构完整性作出评定。在此基础上对不同模态数扩展下的谱分析结果和静力系数法的计算结果进行比较研究。

关键词：柴油发电机组有限元抗震分析