钻机柴油发电机组控制系统的综合设计

录 第一章 绪论 . 1 题研究背景 . 1 题研究现状 . 1 动钻机电控系统的发展现状 . 1 油机调速控制的发展现状 . 3 磁控制器的发展现状 . 4 题的研究意义及任务 . 5 文的主要工作 . 5 新点 . 6 题的来源 . 6 第二章 钻机柴油发电机组控制系统的总体设计 . 7 油发电机组的组成 . 7 油机的工作原理 . 7 电机工作原理 . 8 油发电机组的主要性能指标 . 9 油发电机组的技术性能指标 . 9 油发电机组的并机性能 . 10 油发电机组控制器的总体设计 . 11 机柴油发电机组转速控制模块 . 12 油机的转速控制的组成 . 12 油机转速控制模块双闭环设计 . 13 机柴油发电机组电压控制模块 . 14 电机电压控制模块的组成 . 14 电机电压控制模块的双闭环设计 . 15 网模块 . 15 第三章 钻机柴油发电机组控制系统的硬件设计 . 18 制系统总体硬件结构 . 18 控制芯片 . 18 油发电机组转速控制模块的硬件设计 . 20 速的检测 . 20 测信号的分析及输出 . 21 油发电机组电压控制模块的硬件设计 . 23 数的检测 . 24 号的分析与处理 .电机并网 . 参数的检测 . 并网条件的分析 . 合闸控制 .机界面 . 液晶模块 . 键盘模块 .四章 钻机柴油发电机组控制系统的软件设计 .件设计 .发环境 .程序 .速控制模块 . 转速信号的检测及解码 . 转速控制 . 抗积分饱和 法 .压控制模块 . 电压信号的检测与计算 . 电压控制 .网模块设计 .机界面设计 . 底层驱动 . 中层功能函数 . 上层应用 .五章 钻机柴油发电机组控制系统实验及结果分析 .验系统设计 .验结果分析 .六章 结论与展望 .论 .望 . 谢 .考文献 .读硕士学位期间发表的论文 .1 第一章 绪论 究背景目的和意义 石油钻机是油、气田开发的主要设备1，随着钻井方法、钻井工艺的发展以及深井、超深井增加，钻机装备和技术不断地发展，钻 采技术日趋复杂，传统的机械钻机也越发显得力不从心，大力发展新型电驱 动钻机已成为钻机发展的必然趋势2。石油钻机主要有四种驱动型式：机械驱动、液压驱动、电驱 动和混合驱动。近些年来，我国在石油钻采工程上大量的使用电驱动钻机替代效率低下 的机械钻机。与机械驱动钻机相比，电驱动钻机具有调速性能好、经济性高、可靠性强 、故障率低、操作更安全、方便、灵活、易于实现自动控制等一系列的优越性。电驱动 钻机是目前高性能大型钻机的主要型式和发展方向，电驱动经历了 驱动、 驱动、 驱动和 频电驱动四个技术发展阶段。作为电动钻机核 心的电控系统属于投资大、技术含量高的技术资金密集型设备，主要由动力及其控制系 统、驱动及其控制系统、辅助设备及其控制系统、司钻控制系统、井场照明系统以及动化系统和人机界面等组成3。 由多台柴油机和交流发电机组成的动力控制系 统，具有柴油机调速、发电机调压、发电机组有功无功均衡分配、继电保护、同期 并网和功率限制等功能，保证钻机整套设备的电力供应4。数字化控制系统的技术指标及可靠性高，稳定性好，容易调试和维修，比模拟化控制系统性能更加稳定，不会因温度 等外界环境改变而产生太大的影响；而且数字控制系统实现复杂算法的控制更加方便， 提高了控制系统的智能化程度及性能。因此，对现有的模拟式、分离式的柴油发电机组 控制系统的改造已经成为油田技术改造的热点和重点。 电驱动钻机全数字控制系统主要包括带有通信 功能的动力系统控制单元，辅助型设备数字控制单元和主站 钻台从站 及控制中心工控机。它们主要通过现场总线及分布式的控制结构来对井场的状态经行 集中监测和控制。钻机信息系统远程通信的实现，将进一步提高电动钻机的决策管理水 平和远程故障诊断能力。全数字控制系统的出现，使得电驱动控制系统控制性能更加完善，可靠性更高，调整及更改功能更便捷，故障诊断及维修更方便。 题研究现状 动钻机电控系统的发展现状 我国电动钻机电气控制系统的研究始于 20 世纪 70 年代中期。 20 世纪 80 年代末， 2在借鉴国外先进技术的前提下，生产出我国第一台直流驱动的 地电动钻机。 20世纪 90 年代， 通过引进国外核心电气控制模拟单元， 生产出深井直流电动钻机， 如 20 世纪 90 年代后期，在引进国外全数字控制技术的基础上，开始全数字钻机电气控制系统的研究，如采用国外数字直流 调速器，将模拟控制直流电动钻机升级为数字控制直流电动钻机。全数组电控系统是目 前电控系统的主流，它是用微处理器实现软件控制，具有完善的故障自诊断、运行、显 示和保护功能。全数字控制系统各环节的控制参数可实时调整，以满足钻井工艺的新要求和钻井工况的实时变化。 近几年将交流变频调速技术应用于石油钻采设 备上，生产出全数字交流驱动电动钻机。交流驱动电动钻机采用了交流变频调速技 术，能够适应钻井工艺的要求，简化了钻机的机械结构，减轻了维护保养工作，提高了安全性、可靠性和移运性，且绞车体积小、质量轻、故障少、维护方便；调速范围宽，可 实现无级调速；能够以极低的速度恒扭矩输出，实现数控恒钻压自动送钻，对提高钻井 时效、优化钻井工艺、处理井下事故等十分有利。新型司钻控制系统控制精确、操作简 单，使司钻摆脱了繁重的体力劳动，并注重了操作技巧和钻井参数的优选。 国内目前电动钻机电气控制系统在控制技术上 有模拟控制和数字控制两种形式。驱动方式上有直流驱动和交流驱动。电控装置品 种齐全，可满足用户的不同需求。在功能上增加了起、下钻过程的位置闭环控制功能 (即防止上碰下砸功能 )，外加盘式刹车的使用，由此既保证了设备的安全运行，又减轻了 司钻的操作紧张程度；同时还增加了自动送钻功能，达到了恒速恒压钻井，以适应不同的岩层结构，提高钻井质量5。 电动钻机数字电气控制系统主要包括数字式发 电控制单元、数字式电气传动控制单元以及数字式配电控制单元。数字式发电控制 单元的主要功能是完成对柴油发电机组的控制，数字式电气传动控制单元的主要功能是 完成对主设备的交流和直流驱动电动机的控制，数字式配电控制单元的主要功能是完成 对非调速电动机和生活照明用电的控制。如图 1示。 图 1动钻机全数字电控系统示意图 3 （ 1）动力控制单元 动力系统典型的配置是由多套柴油发电机组组 成，其中每套柴油发电机组又由柴油机、发电机及其控制单元构成。为了满足钻井 工程供电的可靠性和经济性的要求，一般情况下，电动钻机都会配备两套以上的柴油发 电机组，当发电机并网运行的时候，通过输出电缆以及断路器连接到交流汇流母排，从 而为井场提供所需动力和照明用电。该控制单元包括两部分：柴油机的转速控制以及发 电机的输出电压控制，通过对柴油机的燃油供应量的控制来保证发电机供电频率的稳定 及并网发电机之间有功功率的均衡分配，通过对发电机的励磁电流进行控制来保证发电 机电压的稳定及并网发电机之间无功功率的均衡分配，通常情况下，柴油机调速和发电 机调压均采用闭环控制，这样可以使其主要性能指标满足系统的控制要求，还可以保证 井场电力供应的可靠稳定；通过现场总线通讯实现对发电机组的参数进行实时采集等， 可以为控制中心进行管理、决策提供重要的依据。 （ 2）电气传动控制单元 电气传动设备主要指绞车、转盘、顶驱、钻井 泵等的交流或直流调速装置。目前，电动钻机传动方式有两种：一种是“ 直流驱动方式，另一种是“ 频电驱动”的交流驱动方式。该控制单元采用 全数字直流调速或变频调速控制技术来构成传动控制单元，通过设置参数，可以使系统 的调速性能达到最优，同时还具有较强的过载能力；通过现场总线通信技术可以实现对 钻机运行状态的监控以及对故障快速有效的处理。 （ 3） 辅助设备是指由交流电动机驱动的钻井液循环 系统中的混合泵、灌注泵、除砂器和除泥器以及驱动电动机的冷却风机等，它的控 制主要由交流电动机控制中心来完成，主要包括交流电动机的降压启动和直接启动。 油机调速控制系统的发展现状 柴油发电机组是油田钻井设备的主要动力来源 ，随着控制技术的发展，其控制系统的自动化程度有了很大提高，发电机组的发电 容量也增大很多，设备的性能和供电指标也有了很大的提高。柴油机调速器的发展己经历了四代产品： （ 1）离心式机械调速器。它采用离心飞块感受转速的变化，依靠离心力与弹簧力的不平衡作用，通过机械机构驱动油量调节齿杆改变供油量来调速。 （ 2）机械液压式。这种间接作用的机械液压式调速器利用飞块产生的离心力仅用于移动控制滑阀，因而可以做得很小。用滑阀控 制压力油的流动路线，压力油进入动力油缸使动力活塞移动产生很大的驱动力，作用于发动机燃油齿杆控制供油量。 （ 3）电液调速器。它由转速传感器，电子控制器和电液执行器组成。 （ 4）电子调速器。由专用的控制用微处理机和一些输入输出接口电路组成，除了输 4入输出信号转换之外，系统的各部分均由软件 编程实现，对信号的依赖性降低，具有极强的适应性和功能扩展能力6。 电子调速器与机械式、液压式调速器相比，具有调节精度高，结构简单，维修方便，易于实现自动化监控等优点7。电驱动石油钻机发电系统中的柴油发电机组调速采用电子调速器如 2301A 电液型或 动型。 2301A 电液调速器， 配合 或 电液执行器可完成对 柴油机的调速任务，并具有功率测量及负荷分配功能，体积小耗电省，执行器工作电流仅 100 200 于电源设计，易于调试。 动型电子调速，配备 动执行器，可完成对 功率 1350 转速1800r/和 12V 190 系列柴油机的调速任务8。 国内的柴油发电机组电子调速器的发展比较晚 ，虽然生产厂家很多，但总体水平不高，与国际水平相比还存在不小的差距。近年来随着不少国内厂家引进国外的先进技术，使国内发电机组的性能得到了很大的提升，同 时发电机组电子调速器的制造技术及调速性能也有了很大的提高。例如兰州电源车辆研究所研制开发的 子调速器的技术性能已经达到了国家军用标准二类电站的指标，成都仪表厂的 E 系列电子调速器已经达到了国际八十年代的水平，有些产品的性能指 标已经相当接近国外的水平，可以达到国家军用标准一类电站的指标，上海船舶研究所的 调速器以及 711 所的 %以内，瞬态指标也有了大幅度的提高9。 电机励磁控制系统的发展现状 向同步发电机转子的励磁绕组供给励磁电流的 整套装置叫做励磁系统。励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它的可靠性 对于发电机的安全运行有很大影响10。 20 世纪 50 年代初期，自动电压调节器主要功能是 维持发电机电压的给定值。当时应用的电压调节器多为机械型的，后期又发展成了电磁型或者电子型11。 60 年代以来，随着科技进步和电力电子技术的迅速发展，发电机自动 调节技术的不断更新，先后出现了多种形式的励磁系统，形成了多种励磁方式。同步发 电机励磁系统的发展经历了直流机励磁、相复励系统励磁、静止可控硅励磁、无刷励磁 系统四个阶段。随着科学技术的进步和计算机技术的高速发展，励磁装置的数字化趋势 已毋容置疑。近几年来，国际著名的几大公司陆续推出商品化的励磁装置。如 司的 F、 P 系列，加拿大 司的 ，德国西门子公司 D 型。对微处理器的运算速度提出了更高的要求，微处理器 ( 8 位、 16 位向 32 位转化 ;主频由几兆赫兹向几十兆赫兹提升。 通过对柴油机速度控制和发电机励磁控制的现 状以及技术发展的趋势的研究，发现目前的柴油发电机组控制器均为对速度与电压 单独控制的模块，虽然各个单独模块的功能完善，但是控制系统整体网络通信化程度低 ，不易实现优化控制，不易实现发电机组并网后的有功和无功的分配。 5 究意义及任务 电动钻机电气控制系统的动力控制系统包括柴 油机速度控制和发电机电压控制两大部分。为保证供电频率稳定和发电机有功功率 的均衡分配，要对柴油机的燃油供应量进行控制；为保证发电机电压的稳定及无功功率 的均衡分配，要对发电机的励磁电流进行控制12。 对于柴油发电机组而言，调速性能的好坏，是 决定整个发电机组电气性能的关键。决定了它的频率特性、电压特性及带载能力。随着微处理器技术和现代控制理论的发展，对柴油发电机组的调速性能的要求也越来越高 ，柴油发动机的调速也从传统的模拟技术转向数字控制。柴油发电机组的电压决定了钻 井现场的供电质量，对发电机励磁的调节可以有效地控制发电机的电压，以保证电能质量，合理分配无功功率并提高系统稳定性。目前，电驱动钻机发电机组的控制器大多为单独控制转速与电压，其技术性能指标不高，网络通信化程度低，不易实现优化控制，不易实现发电机组并网后的有功和无功的分配。为了使控制系统在性能指标方面和可靠性方面有质的提高，需要在控制思想、控制算法、控制系统的实现手段上进行全面的技术改造。 本文所设计的控制系统将转速与电压的控制融为一体，同时加入了自动并网模块，提高 了网络通信化程度，易于实现优化控制以及实现发电机组并网后的有功和无功的分配。 因此该电驱动钻机发电机组数字控制系统具有更好的可靠性，为该系统以后实现更加优化的控制算法提供了很好的基础 。 本文通过对柴油发电机组控制系统的研究，设计了具有双闭环的调速单元与双闭环的调压单元，并将二者结合为一个整体。设计了发电机组并网模块，提高了系统的并网能力。同时为完善柴油发电机组 计了相关人机界面以实现监测频率、电流、油温等参数的监测和设置的功能，完成了同时具备调速与调压以及自动并网功能的数字控制系统的综合设计。 文的主要工作 本文选用 2位微控制芯片 2812作为数字控制系统的核心，完成电动钻机柴油发电机组控制器的研究开发，实现对发电机组中柴油机转速的控制和发电机输出电压的控制；设计柴油发电机组的并网模块，使得其能够检测发电机与电网参数，在满足并网条件时发出合闸信号；设计控制系统人及界面，监视柴油发电机组的运行状况，能根据实际需要进行参数的设置，及时发现故障并报警。 本文具体工作如下： （ 1）构建了电动钻机柴油发电机组控制系统的整体模块。 （ 2）设计了控制系统中柴油机转速调节的双闭环控制模块，完成了硬件设计并通过软件开发实现了对转速的控制。 （ 3）构建了发电机电压调节的双闭环控制模块，完成了硬件设计和软件开发。 6（ 4）针对发电机组并网模块，构建了硬件平台完成了参数的检测，通过软件开发实现了合闸条件的判断。 （ 5）设计了相关的人机界面，完善了控制系统整体设计。 新点 以 控制核心， 研究开发集双闭环调速和双闭环调压控制系统为一体的钻机柴油发电机组控制系统，设计并网模块使其能完 成自动并网功能，并合理分配并网后有功功率和无功功率的控制器。 题的来源 陕西省科技厅； 项目名称：电动钻机动力设备智能控制器的开发； 项目编号： 20067 第二章 钻机柴油发电机组控制系统的总体设计 油发电机组的组成 柴油发电机组是一种发电设备，以柴油等为燃 料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械，主要包括三部分：柴油机、发 电机和控制系统，控制系统又包括发动机电子控制单元、保护控制器、保护执行单元、 励磁控制器、并网装置以及嵌入式智能主控制器和总线接口，柴油发电机组的组成如图 2示15。 图 2柴油发电机组的组成 油机的工作原理 柴油机必须经过进气、压缩、膨胀、排气四个 热力过程即一个工作循环之后，才能恢复起始状态，使柴油机连续不断地产生机械 功。目前，柴油发电机组配置的柴油机都是四冲程柴油机，即柴油机活塞走完四个冲程完成一个工作循环。 （ 1） 进气冲程 进气冲程的目的是吸入新鲜空气，为燃料燃烧 作好准备。要实现进气，缸内与缸外要形成压差。因此，此冲程排气门关闭，进气 门打开，活塞由上止点向下止点移动，活塞上方的汽缸内的容积逐渐扩大，压力降低，缸内气体压力低于大气压力约 68 93大气压力的作用下，新鲜空气经进气门被吸入汽缸，活塞到达下止点时，进气门关闭，进气冲程结束。 （ 2） 压缩冲程 8压缩冲程的目的是提高汽缸内空气的压力和温 度，为燃料燃烧创造条件。由于进、排气门都已关闭，汽缸内的空气被压缩，压力 和温度亦随之升高，其升高的程度，取决于被压缩的程度， 不同的柴油机略有不同。 当活塞接近上止点时， 缸内空气压力达 30005000度达 500 700，远超过柴油的自燃温度。 （ 3） 膨胀冲程 当活塞上行将终了时，喷油器开始将柴油喷入 汽缸，与空气混合成可燃混合气，并立即自燃，此时，汽缸内的压力迅速上升到约 6000 9000度高达 1800 2200。在高温、高压气体的推力作用下，活塞向下止 点运动并带动曲轴旋转而做功。随着气体膨胀活塞下行其压力逐渐降低，直到排气门被打开为上去。 （ 4） 排气冲程 排气冲程的目的是清除缸内的废气。做功冲程 结束后，缸内的燃气已成为废气，其温度下降到 800 900，压力下降到 294 392时，排气门打开，进气门仍关闭，活塞从下止点向上止点移动，在缸内残存压力 和活塞推力的作用下，废气被排出缸外。当活塞又到上止点时，排气过程结束后，排气 门关闭，进气门又打开，重复进行下一个循环，周而复始不断对外做功16。 电机工作原理 三相同步发电机的结构包括定子和转子两大部分，如图 2示为三相同步发电机的基本结构。同步电机的定子又称电枢，包括 机座、端盖、电枢铁芯、电枢绕组装置等部件。转子包括转子铁芯、转子（励磁）绕组、风扇、转轴等部件。 图 2项同步发电机的基本结构 同步发电机的主磁场由直流励磁产生，直流电 流流经转子线圈，产生磁场。当转子 9 由原动机带动旋转时，气隙中便形成一个转速为 n 的旋转磁场，电枢线圈的导体将不断地被磁力线所切割，产生感应电势，感应电势的有效值为 E。如果转子的极对数为 p，则感应电势的频率 f 为 60 (2因同步发电机的电枢绕组为三相且在空间对称 放置，故可得到三相对称感应电势。感应电势的频率与同步发电机转速成正比，我国规定工频为 50 赫兹，因此，同步发电机的转速与磁极对数之间，严格遵守反比关系，即转速越高，极对数越少，例如： 二极发电机（ p=1） n = 3000 转 /分； 四极发电机（ p=2） n = 1500 转 /分； 六极发电机（ p=3） n = 1000 转 /分； 电动钻机配套的柴油机的转速一般为 1500 转 /分，所以柴油发电机组一般选用四极发电机（ p=2）1。 油发电机组的主要性能指标 油发电机组的技术性能指标 柴油发电机组的技术性能指标，是衡量机组供 电质量和经济运行的主要依据，是保证钻井作业顺利进行的一个重要方面，其主要技术性能通常按机组功率因数 三相对称负载在（ 0 100） %或（ 100 0） %额定值的范围内渐变或突变时，应达到的性能： （ 1） 稳态频率调整率f （ %） ： 0 5%（可调） %100/)(21 (2式中， f额定频率，赫兹； 载渐变后的稳定频率，取各数值中的最大值，赫兹； 定负载时的频率，赫兹。 （ 2）瞬态频率调整率（ %） ： 5% %100/)(3 (2式中， f额定频率，赫兹； 载突变前的稳定频率，赫兹； 载突变时的频率，取各读数中的最大值或最小值，赫兹； （ 3）频率波动率（ %） ： 10%100)/()( (2式中， 同一次观测的频率最大值和最小值（赫兹） 。 （ 4）频率稳定时间： 4s 频率稳定时间为从频率突变时起至频率开始稳定在频率波动范围内止所需的时间。 （ 5）稳态电压调整率u（ %） ： 3% %100/)(1 (2式中， U空载整定电压（伏） ； 载渐变后的稳定电压，取各读数中的最大值或最小值（伏） 。 U 和 （ 6）瞬态电压调整率（ %） ： 20% %100/)( (2式中， U空载整定电压（伏） ； 载突变时的电压，取各读数中的最大值或最小值（伏） ； U 和 取三次试验，计算其平均值。 （ 7）电压波动率 %） ： %100)/()( (2式中， 一观测时间内的电压最大值和最小值（伏） 。 （ 8）电压恢复时间： 压恢复时间为从电压突变时起至电压第一次 恢复到与空载整定电压相差 4%的电压值所需的时间。 油发电机组的并机性能 （ 1）并联基调点：调节并网各机组的输出功率为机组额定功率的 75%，且为额定功率因数、额定电压和额定频率。 此后的实验过程中不得再调节转速和电压。 （ 2）加载方法：在额定功率因数条件下，按下列总功率的百分数和程序变更负载：75% 100% 75% 50% 20% 50% 75%，在各级负载下至少运行 5 分钟。 （ 3）有功功率分配差率P%： 5% %1002/)(21 (2式中， P机组的额定有功功率，千瓦； 11 一工况下，两台机组各自输出的有功功率，千瓦。 （ 4）无功功率分配差度q%： 10% %1002/)(21 (2式中， Q机组的额定无功功率（千乏） ； 一工况下，两台机组各自输出的 无功功率（千瓦）。两台规格型号完全相同的三相机组，在额定功率因数下，应能在 20% 100%额定功率范围内稳定并联运行。为了提高有功功率和无功功率合理分配精 度和运行的稳定性，要求机组中柴油机调速器具有稳态调速率在（ 2 5） %范围内调节的装置。在控制箱（屏）内的调压装置可使稳态电压调整率在 5%范围内调整。 此外，还有电压、频率波动率、超载运行时限 、瞬态电压、频率调整率及直接启动空载异步电动机的能力等性能1。 油发电机组控制系统的总体设计 模块化设计是控制系统的发展方向，本设计也 采用模块化的设计思路，柴油发电机组控制器主要包括：控制模块、并网模块和人 机界面模块，其中控制模块实现对柴油机的转速控制和对发电机的输出电压控制，并网 模块实现发电机与电网的并网，人机界面模块实现对柴油发电机组运行状态的监视和参 数的设置，及时发现故障并报警。控制器设计框图如图 2示。 对柴油机的转速进行速度环与电流环的双闭环 控制，通过光电编码器对柴油机转速进行检测，将检测到的信号通过 路输送到 ， 控制信号经 出来控制柴油机的转速；发电机的三相机端电压 、三相机端电流、励磁电流等模拟量通过传感器转变成直流信号，通过 A/D 转换模块进行直流采样，将采样后得到的数字信号输送到 ，输出信号经 换后，输出控制信号控制发电机的输出电压。通过传感器检测电网与发电机端电压，经比较电路输入 完成电压与频率的检测。由 块采样获得电压的参数，最后通过相位差的计 算完成并网条件的检测，发出合闸脉冲到断路器进行合闸操作。 12图 2柴油发电机组控制器结构图 机柴油发电机组转速控制模块 油机转速控制模块的组成 柴油发电机组转速调节单元主要由检测环节、 调节环节、执行机构三个基本部分组成，它与柴油机本身组成一个闭环控制系统。 检测环节的作用是把柴油机的实际转速反馈到调节环节；调节环节的作用是把实际转速 与设定的转速相比较从而得到转速偏差，并且对偏差按照一定的算法进行处理，将处理 结果输出到执行机构；执行机构的作用是根据处理结果来调节柴油机的供油量大小，从而实现对柴油机转速的控制。 （ 1） 柴油机转速与电流检测环节 柴油机转速传感器是转速控制单元的一个重要 元件，它对柴油机轴的转动转速进行 13 测量，将柴油机的转速信号通过传感器内部转 换电路转换成柴油机转速的反馈控制电信号，并将电信号输入到柴油机的转速控制单元 。柴油机在额定状态运行时，它是柴油机转速控制的一个非常重要的反馈信号， 具有柴油机转速控制作用和对柴油机的保护作用；利用电流传感器检测到发电机的电流信号，将此电流信号作为一个反馈信号。 （ 2） 柴油机转速调节 此环节的作用是自动对柴油机的转速进行调节 控制，其核心部分就是微处理器。在控制器内将所获取的转速信号同给定转速信号进行比较，并对转速偏差进行 节，将控制信号输出到执行器驱动机构，控制算法常采用数字 着科技的发展，模糊控制，最优控制，自适应控制等也被逐渐的采 用，并取得了良好的效果，最常见的转速设定值为电流或电压信号，并设定一个基准值，使输入电压与所需的转速成一定比例。 （ 3） 执行机构 电动执行器主要是由驱动电机、减速机构所组 成的，减速机构的输出轴通过传动机构、供油离合器来控制主机油门开度。对于执 行机构而言，执行器驱动机构一般采用运算放大电路或者伺服电机驱动器，通过将控制 器输出的控制信号进行放大或者转换来驱动执行器相应地调节柴油机的燃油供应量。 在实际的工程运用中，电子调速器的控制结构 还有采用转速环和电流环的双闭环控制。双闭环控制结构和单闭环控制结构相比， 系统的动态性能更好，控制质量更高，对于负载变化的适应能力更强1718。 油机转速控制模块双闭环设计 对于柴油发电机组而言，调速性能是整个柴油 发电机组电气性能的关键，它决定了发电机组的频率特性、电压特性以及带载能力 。随着自动控制技术的发展，对柴油机的调速性能的要求也越来越高。柴油机能够平稳 运行的基本要求是使输出力矩与外界负载的力矩相互平衡，通过改变循环燃油供应量可 以调整输出的力矩。由于柴油机的适应能力比较差，转速很容易受到外界负载的变化影 响，稍微大一点的负载变化都有可能导致柴油机的飞车或熄火，而且外界负载的变化通 常是不可预知的，因此不可能靠人为的控制燃油供应量来适应负载的变化，必须有一个 性能良好的调速系统来完成这项工作。当负载增大导致转速下降时，调速系统应该增加 燃油供应量，使转速增加重新回到设定的转速，从而保证柴油机按给定转速平稳运行。 可以说调速系统性能的好坏直接决定了一台柴油机性能的优劣19。 基于 柴油机调速系统采用速度和电流双闭环控制回路，控制其转速来保证柴油发电机组供电频率的稳定。柴油 机的数字调速器