柴油发电机组控系统工作原理
作者：作者：LIXISELIXISE
柴油发电机组控制系统工作原理和算法是相当的复杂，每个电路的设计都
有其特定的算法来予以实现。柴油发电机组的控制器系统犹如发电机组的心脏，
智能控制系统的使用大大提高了柴油发电机组的运行，保障了柴油发电机组的稳
定工作，那么控制系统是通过何种原理和算法来实现呢？柴油发电机组的控制部
分，数字式励磁控制器较传统的模拟电路励磁控制器具有精度高，反应快，控
制算法适应性强，对于不同特性的电机只要通过调整程序参数就能适应，甚至可
以实现更高端的自适应智能控制算法等优点。
一、数字励磁控制器软件实现与算法研究
主要是对数字式励磁控制器的软件和所采用的控制算法进行论述。首先对数
字励磁控制器的主程序进行设计，然后对电量参数采集算法和智能励磁控制算
法进行研究，并在ＣＰＵ上进行实现。为了实现精确的数字励磁控制，需要
得到实时、精确的电量数据，而要获得实时、精确的电量数据，则需要采用交流采样方法，并推导出交流采样下各个电量的计算公式，最终编写计算出电量
数据的算法程序。交流采样是按一定的规律对被测信号的瞬时值进行采样，再
按照一定的数学算法求出被测电量参数的测量方法。下面给出交流电压，交流
电流，有功功率，无功功率，功率因素的各种算法中的离散公式。
二、数字式励磁控制器总体设计方案
工作电源：由于微处理器的工作电源要求，我们需要一个５Ｖ的稳定直流
电源，信号调理电路的运算电路的供电需要一组±１２Ｖ的直流电源，另外，开
关量输出需要驱动继电器，所以需要一个＋２４Ｖ的直流电源，为此我们需要
设计一个电源转化模块得到系统正常工作所需的三组ＤＣ电源。
三、交流采样锁相环电路
要进行交流采样，通常需要进行同步采样，目前交流采样方式主要有硬件
同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向ＣＰＵ
提出中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。
硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。它能克服
- 1 - 柴油发电机的结构
1.发动机部分：柴油发电机的发动机部分采用柴油机作为动力源。它由气缸、活塞、曲轴、气门、进气道和排气道等部件组成，能够将燃油转化为机械能，驱动发电机发电。
2. 机油系统：机油系统主要包括油箱、油泵、机油滤清器、机油冷却器等。它的主要作用是对发动机内部的零部件进行润滑，减少磨损和摩擦。
3. 燃油系统：燃油系统主要包括燃油箱、燃油滤清器、高压油泵、喷油器等。它的主要作用是将燃油送入发动机中进行燃烧，从而产生动力。
4. 电气系统：电气系统主要由发电机、调压器、蓄电池和电线组成。它的主要作用是将发动机产生的机械能转化为电能，并根据需要进行调整和存储。
5. 散热系统：散热系统主要由水箱、水泵、散热器等部件组成。它的主要作用是对发动机进行散热，防止过热损坏。
以上是柴油发电机的主要结构部分，不同品牌和型号的柴油发电机具体结构可能略有不同，但基本都包括以上几个部分。
四冲程柴油机的工作原理
柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。现对照上面的动画了说明它的工作理原。
一. 进气冲程
第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。
当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。
随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大：造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。
进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示。图中纵坐标表示气体压力P，横坐标表示气缸容积Vh(或活塞的冲S)，这个图形称为示功图。图中的压力曲线表示柴油机工作时，气缸内气体压力的变化规律。从土中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力P0。在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为0.085～0.095MPa，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变。
当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。
二. 压缩冲程
第二冲程——压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点的压力和温度为：Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K。
柴油的自燃温度约为543—563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。
柴油发电机组工作原理及应用
张振毅
2007.6
柴油发电机组工作原理及应用
1．油机发电机组概述
2．柴油机工作原理
2.1柴油机的基本结构
2.2工作保障系统
2.3柴油机总成
2.4常用柴油机性能参数
3。同步发电机工作原理
3.1同步发电机的结构
3.2工作原理
3.3励磁系统
4。柴油发电机组的构成及特点
4.1机组的构成
4.2柴油发电机组的特点
5．柴油发电机组的控制系统
5.1柴油发电机组控制系统的功能
6．柴油发电机组的分类
6.1柴油发电机组的类型
7．柴油发电机组的技术性能指标
7.1机组的工作条件
7.2电气性能技术指标
7.3其他常用指标
8．柴油发电机组的应用选型
8.1柴油发电机组选型的分析条件
9．柴油发电机组的运行及维护
9.1运行前的准备
9.2柴油发电机组的运行
9.3机组的保养和维修制度
1．油机发电机组概述
以燃油内燃机为动力驱动发电机的技术已有一百多年的历史。
油机发电机组是国家电力网的好助手。
常用油机发电机组分为：
汽油发电机组 0.5KW——20KW左右
柴油发电机组 10KW——3000KW左右
2． 柴油机工作原理
将燃烧柴油产生的热能转换为旋转机械能
2.1柴油机的基本结构
气缸——顶部:进气门、排气门、喷油嘴 活塞——有活塞环和刮油环
下部连接油底壳
连杆——上连活塞下接曲轴 运动范围；上至点、下至点
曲轴——每个缸对应一个弯曲，是精密、复杂的部件 飞轮——惯性作用支持工作
2.2工作原理
（1）进气冲程（a）——活塞下冲，气缸内形成负压：负68——93KPa(101KPa约为1个大气压)进气门打开，新鲜空气进入。
（2）压缩冲程（b）——活塞由下至点上冲，空气被压缩，接近上至点时气温到600℃左右，压力5000KPa左右。
（3）做功冲程（c）——喷油嘴喷入柴油雾气并立即爆燃，2000℃左右高温8000KPa左右压力气体推动活塞下冲，带动曲轴做功。 柴油机油气自燃，汽油机必须用火花塞点燃。
