柴油发电机是一种独立的中小型发电设备,目前在中小型发电机上使用的还是模拟励磁控制器,模拟励磁控制器不利于实现高精度、强适应性的励磁控制,数字式励磁控制器具有精度高、反应快、控制算法适应性强等优点,因此数字式励磁控制器在近几年有着取代模拟励磁控制器的趋势。本文首先介绍了柴油发电机组的现状和发展趋势,以及发电机励磁系统的发展,简要介绍了柴油发电机组的组成,研究了中小型同步发电机的励磁方案,分析对比各种励磁方案的优缺点,说明了柴油发电机选用无刷励磁方式作为其励磁方案的原因。在分析了柴油发电机励磁控制器的作用和性能指标后,本文对柴油发电机的励磁功率主回路进行了详细设计,包括基于IGBT的开关式励磁功率单元、起励、灭磁、整流桥保护和IGBT驱动与保护等电路的设计,并给出了二极管、励磁变压器的选型参数和依据。本文采用DSP芯片TMS320F2812作为励磁控制器的控制芯片。在硬件设计中,充分利用了TMS320F2812芯片丰富的外设资源,并把具有可靠性高的频率检测、多通道交直流信号采样、具有光电藕合器的开关量输入输出和人机接口等电路有机地整合为一体。在软件设计中,遵循结构化、模块化、自顶向下、逐步细化的编程思想,开发了可读性强的频率检测、数据采集与计算、PWM脉冲产生和励磁限制保护等模块,并把它们无缝地嵌入到总体软件框架之中。最后,本文给出了励磁系统的数学模型,并提出了模糊PID控制算法,与以常规PID为控制算法的励磁系统作了仿真对比,在起励运行与电压给定发生变化时,对两者的机端电压波形进行了对比分析,结果表明采用模糊PID控制算法的励磁系统在改善发电机系统的动态性能方面优于采用常规PID控制算法的励磁系统。