[发明专利]一种发电机用恒速调速系统的瞬态控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于发电机的技术领域，具体涉及一种发电机用恒速调速系统的瞬态控制系统及方法，更具体地，本发明涉及一种恒速调速系统的控制系统及瞬态控制方法。该控制方法可以在无需外接负载传感器的情况下，在加载及减载的瞬态过程中保持调速系统输出转速维持在指定范围内。

背景技术

多年来内燃机一直作为发动机的动力源为其提供驱动力。由于负载基本都需要以恒定频率供电，所以有几种调节方法可实现恒频供电。第一种调节方法中，发电机的驱动转速并不固定，但需在发电机与负载之间加装变频器以调节输出至负载的供电频率。第二种调节方法中，不加装变频器调整输出频率，此时要求发电机的驱动转速基本恒定，而发动机的转速不固定，可根据负载情况进行调整。两者之间加装一个可调整速比的调速装置，如恒速(Continuously Variable Transmission)系统。第三种调节方法中，同样不加装变频器调整输出频率，但此时要求发电机和发动机的转速都恒定，两者之间采用固定速比的齿轮箱相连。

对于第二种类型的发动机-发电机系统，虽然恒速系统具有在速比高、低限值之间连续可调的能力，从而使发电机供电频率适应发动机驱动转速的变化，但是负载需求发生突变时保证供电频率的稳定仍然是一个严峻的挑战。如在突加负载时，发动机转速亦随之下降，此时必须通过快速调整恒速速比实现发电机驱动转速的稳定，从而保证供电频率的稳定。

目前，已有多种现有技术针对此类发电装置的瞬态控制问题进行优化，但是这些技术都需要外接负载传感器获取负载变化信息。只有根据这些实时的负载变化情况，控制系统才可对恒速速比进行实时优化控制。

发明内容

本发明的目的提供一种发电机用恒速调速系统的瞬态控制系统及方法，包括依次连接的发动机、控制系统和发电机，所述的控制系统中包括依次连接的处理器、恒速速比控制执行器和转速传感器，另外恒速速比控制执行器还同发动机和发电机相连接。这样的结构结合其方法避免了现有技术的需外接负载传感器来实现对发电机驱动转速的恒速控制的缺陷。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种发电机用恒速调速系统的瞬态控制系统及方法的解决方案，具体如下：

一种发电机用恒速调速系统的瞬态控制系统，包括依次连接的发动机11、控制系统20和发电机31，所述的控制系统20中包括依次连接的恒速速比控制执行器23、处理器21和转速传感器22，另外恒速速比控制执行器23还同发动机11和发电机31相连接。

所述的恒速速比控制执行器为由电信号控制的液压驱动系统，用于控制金属带无级变速器V型主动带轮。

所述处理器中预设目标转速、转速差阈值、冻结时间设定值、前馈控制步长设定值、循环计数器以及冻结时间计数器。

在所述处理器中根据转速传感器计算实际转速，与预设目标转速相减得到转速差；。利用所述转速差采用PID算法与瞬态控制算法计算得到恒速速比控制执行器的控制信号；所述PID算法中，P部分算法、D部分算法采用传统算法，I部分算法在传统算法输出的基础上与瞬态控制算法输出相加作为I部分算法的最终输出。

所述的发电机用恒速调速系统的瞬态控制系统的方法，步骤如下：

1)首先设置发电机用恒速调速系统的瞬态控制系统，该发电机用恒速调速系统的瞬态控制系统包括依次连接的发动机11、控制系统20和发电机31，所述的控制系统20中包括依次连接的处理器21、恒速速比控制执行器23和转速传感器22，另外恒速速比控制执行器23还同发动机11和发电机31相连接；所述的恒速速比控制执行器为由电信号24控制的液压驱动系统，用于控制金属带无级变速器V型主动带轮；

2)所述处理器中预设目标转速、转速差阈值、冻结时间设定值、前馈控制步长设定值、循环计数器以及冻结时间计数器；

3)在所述处理器中根据转速传感器计算实际转速，与预设目标转速相减得到转速差；利用所述转速差采用PID算法与瞬态控制算法计算得到恒速速比控制执行器的控制信号；所述PID算法中，P部分算法、D部分算法采用传统算法，I部分算法在传统算法输出的基础上与瞬态控制算法输出相加作为I部分算法的最终输出。

所述的瞬态控制算法的步骤如下：

a)判断冻结时间计数器是否等于0。如果判断结果为否，冻结时间计数器递减，瞬态控制算法输出置0，瞬态控制算法结束；如果判断结果为是，执行后续b)步骤；

b)判断当前转速差是否大于预设转速差阈值。如果判断结果为否，循环计数器置0，瞬态控制算法输出置0，瞬态控制算法结束；如果判断结果为是，执行后续c)步骤；