單片機(jī)在船舶電站中的應(yīng)用

【摘要】為了保持船用柴油機(jī)的恒定轉(zhuǎn)速，傳統(tǒng)的做法是在柴油機(jī)組上安裝調(diào)速器或測(cè)速發(fā)電機(jī)、發(fā)電或電磁發(fā)訊裝置。本文介紹一種將單片機(jī)用于柴油發(fā)電機(jī)，實(shí)屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，行之有效的方法。對(duì)安裝單片機(jī)的工作原理、硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)等，本文均作了較為精煉的介紹。

【關(guān)鍵詞】船用柴油機(jī)；恒定轉(zhuǎn)速；單片機(jī)

1.引言

為了提高供電質(zhì)量，我們要求漁輪上的柴油發(fā)電機(jī)組在外界負(fù)荷變動(dòng)的情況下，能使柴油機(jī)保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，為此，在大型漁輪的柴油發(fā)電機(jī)組上，都安裝了調(diào)速器，這種調(diào)速器，可以根據(jù)負(fù)荷的大小來(lái)調(diào)整柴油機(jī)的噴油量，以使柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。

為了取得柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，有的就大機(jī)組的同一軸上安裝了測(cè)速發(fā)電機(jī)，有的則采用光電或電磁發(fā)亡裝置，利用f—V變換得一與轉(zhuǎn)速成正比的直流電壓，根據(jù)直流電壓的大小來(lái)確定轉(zhuǎn)速的大小，再與給定量作比較，進(jìn)行閉環(huán)控制。上述方案只有在柴油發(fā)電機(jī)組的軸上安裝了附加設(shè)備的條件下才能實(shí)施，這樣就使機(jī)組的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化了，而且對(duì)于轉(zhuǎn)速控制的適時(shí)性較差，在低頻段，f—V變換的精度也較低。如果在機(jī)組上安裝一套用來(lái)控制伺服電機(jī)的單片機(jī)控制裝置，那就不必在軸上安裝附加設(shè)備了。這種裝有單片控制裝置的柴油發(fā)電機(jī)組，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便的優(yōu)點(diǎn)，而且低頻段的測(cè)試精度也可提高。下面就介紹單片控制裝置的工作原理和軟、硬件設(shè)計(jì)。

2.工作原理

由于發(fā)電機(jī)組發(fā)出的交流電的頻率與柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速是成正比的，因此可將交流電的頻率變換為數(shù)字脈沖輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，以控制伺服電機(jī)。而伺服電機(jī)能改變調(diào)速器彈簧的預(yù)緊力，使柴油機(jī)可根據(jù)同負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)整噴油量，從而使機(jī)組發(fā)電的頻率為50Hz。若頻率小于50Hz，計(jì)算機(jī)就會(huì)輸出使伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)的信號(hào)，以增大噴油量，使柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，頻率上升；若頻率大于500Hz，計(jì)算機(jī)就輸出使伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)的信號(hào)，以減少噴油量，使柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速減小，頻率下降。特別是頻率達(dá)到或超過(guò)57Hz（飛車）時(shí)，計(jì)算機(jī)就會(huì)使柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降，以確保機(jī)組的安全運(yùn)行。

3.硬件結(jié)構(gòu)

4.軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)復(fù)位后，經(jīng)過(guò)初始化，便可啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，通過(guò)讀取計(jì)數(shù)器C的值，可顯示出電流頻率，再對(duì)頻率進(jìn)行相應(yīng)的處理，就會(huì)輸出相應(yīng)的信號(hào)去控制伺服電機(jī)，從而能使柴油要的噴油量適應(yīng)負(fù)荷的變化，以保證電流頻率符合規(guī)定的值，其框圖如圖2所示。

5.結(jié)束語(yǔ)

本裝置不但可使單臺(tái)機(jī)組發(fā)電的電壓和頻率保持額定值，而且可控制具有相同調(diào)速特性的兩臺(tái)機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行，還能控制兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行中有效功率的合理分配，具有一定的使用價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：羅錫偉（1959—），男，高級(jí)工程師，研究方向：船舶液壓工程機(jī)械。