& & 1& 前言& & & & & 作为一种价格低廉、运行可靠、无温室气体排放的新型发电系统，风力发电系统的安装容量正在以每年超过30%的增长率在世界范围得到日益广泛的应用，已经形成一个年产值超过五十亿美元的全球性产业。目前安装的风力发电系统大多是MW级与电网互联的大型风机系统，该行业的技术经过不断完善已日臻成熟。但是用于边远地区独立供电的小型风力发电系统还需要克服很多技术上的难点才能得以广泛的应用。随着我国对&三农&投入力度加大，经济持续快速发展，广大农、牧、渔民对改善生活环境，提高生活质量，解决生活用电的迫切要求，采用小型风力发电系统为局部提供电力，不仅可以减少一次性巨额投资，还可以免除火力发电系统的温室气体排放，改善环境和农村地区的能源结构，有益于可持续性发展[1][2]。
& & 2 小型风力发电系统总体结构及工作原理& & & & & 风力发电机组是将风能转化为电能的机械。从能量转换的角度看，风力发电机组由两大部分组成：其一是风力机，它的功能是将风能转换为机械能；其二是发电机，它的功能是将机械能转换为电能[3]。
& & & & 小型风力发电系统结构如图1所示。它一般由风轮、发电机、尾舵和电气控制部分等构成。常规的小型风力发电机组多由感应发电机或永磁同步发电机加AC/DC变换器、、组成[4]。在风的吹动下，风轮转动起来，使空气动力能转变成了机械能（转速+扭矩）。风轮的轮毂固定在发电机轴上，风轮的转动驱动了发电机轴的旋转，带动永磁三相发电机发出三相交流电。风速的不断变化、忽大忽小，发电机发出的和也随着变化。发出的电经过控制器的整流，由交流电变成了具有一定电压的直流电，并向蓄电池进行充电。从蓄电池组输出的直流电，通过逆变器后变成了220V的交流电，供给用户的家用电器。
& & & & 风力发电机根据应用场合的不同又分为并网型和离网型风力机。离网型风力发电机亦称独立运行风力机，是应用在无电网地区的风力机，一般功率较小。独立运行风力机一般需要与蓄电池和其他控制装置共同组成独立运行风力机发电系统。这种独立运行系统可以是几kW乃至几十kw，解决一个村落的供电系统，也可以是几十到几百W的小型风力发电机组以解决一家一户的供电。
& & 图1 独立运行小型风力发电系统
& & 3 小型风力发电机的电力变换装置&
　　由于风能的随机性，发电机所发出电能的和电压都是不稳定的，以及蓄电池只能存储直流电能，无法为交流负载直接供电。因此，为了给负载提供稳定、高质量的电能和满足交流负载用电，需要在发电机和负载之间加入电力变换装置，这种电力变换装置主要由、逆变器、控制器、蓄电池等组成[5][6]。
　　3.1 整流器
　　整流器的主要功能是对风力发电机输出的三相交流电进行整流，整流后的直流电经过控制器再对蓄电池进行充电。一般采用的都是三相桥式。在风电支路中整流器的另外一个重要的功能是，在外界风速过小或者基本没风的情况下，风力发电机的输出功率也较小，由于三相整流桥的导通方向只能是由风力发电机的输出端到蓄电池，所以防止了蓄电池对风力发电机的反向供电。
　　独立运行的小型风力发电系统中，有风轮驱动的交流发电机，需要配以适当的整流器，才能对蓄电池充电。根据风力发电系统的容量不同，整流器分为可控与不可控两种。可控整流器主要应用在功率较大的系统中，可以减小过大带来的体积大、损耗大等缺点；不可控整流器主要应用于小功率系统中。
　　3.2 逆变器
　　逆变器是在电力变换过程中经常使用到的一种电力电子装置，它的主要作用就是将蓄电池存储的或由整流桥输出的直流电转变为负载所能使用的交流电。目前独立运行小型风电系统的逆变器多数为电压型单相桥式逆变器。在风力发电中所使用的逆变器要求具有较高的效率，特别是轻载时的效率要高，这是因为风电发电系统经常运行在轻载状态。另外，由于输入的蓄电池电压随充、放电状态改变而变动较大，这就要求逆变器能在较大的直流电压变化范围内正常工作，而且要保证输出电压的稳定[7]。
　　过去风力机的控制器和逆变器是分开的，现在多数厂家都采用控制器和逆变器一体化的方案。控制器将发电机发出的交流电整流后，充入蓄电池组。逆变器将蓄电池组输出的直流电转换成220V交流电，并提供给用电器[8]。
　　逆变器按输人方式分为两种：
　　（1）直流输入型：逆变器输入端直接与电瓶连接的产品；
　　（2）交流输入型：逆变器输入端与风力发电机组的发电机交流输出端连接的产品，即控制、逆变一体化的产品。
　　逆变器的保护功能有：
　　（1）过充保护：当风速持续较高，蓄电池充电很足，蓄电池组电压超过额定电压1.25倍时，控制器停止向蓄电池充电，多余的电流流向卸荷器。
　　（2）过放保护：当风速长期较低，蓄电池充电不足，蓄电池组电压低于额定电压0.85倍时，逆变器停止工作，不再向外供电。当风速再增高，蓄电池组电压恢复到额定电压的1.1倍时，逆变器自动恢复工作、向外供电。
　　3.3 蓄电池[9][10]
　　在独立运行的小型风力发电系统中，广泛采用蓄电池作为蓄能装置。蓄电池的作用是当风力较强或负荷减小时，可以将来自风力发电机发出的电能中的一部分储存在蓄电池中，也就是向蓄电池充电。当风力较弱、无风或用电负荷增大时，储存在蓄电池中的电能向负荷供电，以补足风力发电机所发电能的不足，达到维持向负荷持续稳定供电的作用。
　　蓄电池主要有普通蓄电池、碱性镉镍蓄电池以及阀控式密封铅酸蓄电池三类。普通铅酸蓄电池由于具有使用寿命短、效率低、维护复杂、所产生的酸雾污染环境等问题，其使用范围很有限，目前已逐渐被阀控式密封铅酸蓄电池所淘汰。阀控式密封铅酸蓄电池整体采用密封结构，不存在普通铅酸蓄电池的气涨、电解液渗漏等现象，使用安全可靠、寿命长，正常运行时无须对电解液进行检测和调酸加水，又称为免维护蓄电池，目前已被广泛地应用到邮电通信、船舶交通、应急照明等许多领域。碱性镉镍蓄电池的特点是体积小、放电倍率高、运行维护简单、寿命长，但由于它单体电压低、易漏电、造价高且容易对环境造成污染，因而其使用受到限制，现主要应用在电动工具及各种便携式电子装置上。
　　目前在大多数风电系统或太阳能光伏系统中采用的都是阀控式密封铅酸蓄电池。蓄电池是影响风电系统寿命的关键因素，对阀控式密封铅酸蓄电池充放电的控制直接影响蓄电池的寿命，不合理的充放电将直接导致蓄电池的崩溃。在大多数的风电系统中，都是由CPU来监测并控制蓄电池的充放电过程，较多采用分阶段法来优化充电过程。因为分阶段充电过程符合阀控式密封铅酸蓄电池的特性，能很好地保护蓄电池，延长其使用寿命。
　　4 &最大输出功率调节方式
　　在风力发电中，由于风速变幻莫测，使对其的利用存在一定的困难。风速的变化使风力机输出机械功率发生变化，从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降，使风力发电机的输出电能质量稳定成为风力发电技术中的重要问题。所以改善风力发电技术，提高风力发电机组的效率，对于最充分地利用风能资源有着十分重要的意义。
　　根据风力发电供电方式的不同将功率输出定性地分为两类：调节机械功率，在风力机控制回路加调节装置使风力机输出机械功率稳定；调节电功率，在发电机的控制部分加入反馈，使用快速响应的控制器和优化控制策略来控制发电机输出功率[11]。
　　4.1 定浆距失速调节
　　失速调节方式是指浆叶本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速时，气流的攻角增大到失速条件，使浆叶的表面产生涡流，降低叶片气动效率，影响能量捕获。小型风力发电系统最大功率控制扰动法失速调节一般用于恒速运行的风力发电机中[11-13]。
　　4.2 变浆距调节
　　为了提高风能转换效率和保证风力机输出功率平稳，可以通过浆距调节使风力机适应风速的变化，达到最优的功率输出。变浆距风力发电机组不完全依靠叶片的气动特性，而主要是依靠与叶片相匹配的叶片攻角改变来调节风能的转换效率。在静止时节距角为90&，这时气流对桨叶不产生力矩，整个桨叶相当于一块阻尼板。当达到启动风速时，桨叶向0&方向转动，气流对桨叶产生一定的攻角，叶轮开始转动。在额定风速以下时，叶片的攻角处于0&附近，此时叶片角度受控制精度的影响，变化范围很小，可等同于定浆矩风机。在额定风速以上时，变浆距机构发挥作用，调整叶片攻角，保证发电机的功率在允许范围之内。变浆距风力机启动风速比较低，这对增加发电量几乎没有什么意义，停机时对传动机构冲击小，风力机正常工作时主要采用功率控制[11-13]。
　　4.3 主动失速调节
　　这种调节方式是前两种功率调节方式的组合。在低风速时，采用变浆距调节，可达到更高的气动效率；当风机达到后，风机按照变浆距调节时风机调节浆距相反的方向改变浆距，这种调节将引起叶片攻角的变化，从而导致更深层次的失速，可使功率输出更加平滑。这种调节方式综合前两种调节方式的优点，类似变浆距调节，但不需要很灵敏的调节速度，大风时，整个机组受到的冲击也较小[13]。
　　5 &结束语
　　小型风力发电系统作为农村能源的组成部分，它的推广应用对于改善用电结构，特别是边远山区的生产、生活用能，推动生态环境建设诸领域的发展将发挥积极作用，因此具有广阔的市场前景。风能具有随机性和不确定性，风力发电系统是一个复杂系统。简化小型风力发电系统的结构、降低成本、提高可靠性及实现系统优化运行，对于小型风力风力发电系统的推广具有非常重要意义。
　　参考文献
　　[1]张春友,田德,王海宽.我国小型风力发电机的发展现状及趋势[J].农村牧区机械化,2008(2)：38-39.
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　　[16]Teodorescu R, Blaabjerg F. Flexible Control of Small Wind Turbines with Grid Failure Detection Operating in Stand Alone and Grid Connected Mode. IEEE Transactions on Power Electronics, ):.
　　[17]Wang Q, chang L.An Intelligent Maximum Power Extraction Algorithm for Inverter-Based Variable Speed Wind Turbine System. IEEE Transaction on Power Electronics, ):.
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调速器的功能及工作原理
     　　一、调速器功用及分类　　调速器是一种自动调节装置，它根据柴油机负荷的变化，自动增减喷油泵的供油量，使柴油机能够以稳定的转速运行。　　在柴油机上装设调速器是由柴油机的工作特性决定的。汽车柴油机的负荷经常变化，当负荷突然减小时，若不及时减少喷油泵的供油量，则柴油机的转速将迅速增高，甚至超出柴油机设计所允许的最高转速，这种现象称&超速&或&飞车&。相反，当负荷骤然增大时，若不及时增加喷油泵的供油量，则柴油机的转速将急速下降直至熄火。柴油机超速或怠速不稳，往往出自于偶然的原因，汽车驾驶员难于作出响应。这时，惟有借助调速器，及时调节喷油泵的供油量，才能保持柴油机稳定运行。?　　汽车柴油机调速器按其工作原理的不同，可分为机械式、气动式、液压式、机械气动复合式、机械液压复合式和电子式等多种形式。但目前应用最广的当属机械式调速器，其结构简单，工作可靠，性能良好。　　按调速器起作用的转速范围不同，又可分为两极式调速器和全程式调速器。中、小型汽车柴油机多数采用两极式调速器，以起到防止超速和稳定怠速的作用。在重型汽车上则多采用全程式调速器，这种调速器除具有两极式调速器的功能外，还能对柴油机工作转速范围内的任何转速起调节作用，使柴油机在各种转速下都能稳定运转。?　　二、两极式调速器　　两极式调速器只在柴油机的最高转速和怠速起自动调节作用，而在最高转速和怠速之间的其他任何转速，调速器不起调节作用。　　(一)RQ型调速器结构?　　通常调速器由感应元件、传动元件和附加装置三部分构成。感应元件用来感知柴油机转速的变化，并发出相应的信号。传动元件则根据此信号进行供油量的调节。
　　(二)RQ型调速器基本工作原理　　1)起动　　将调速手柄从停车挡块移至最高速挡块上。在此过程中，调速手柄带动摇杆，摇杆带动滑块，使调速杠杆以其下端的铰接点为支点向右摆动，并推动喷油泵供油量调节齿杆克服供油量限制弹性挡块的阻力，向右移到起动油量的位置。起动油量多于全负荷油量，旨在加浓混合气，以利柴油机低温起动。
　　2)怠速　　柴油机起动之后，将调速手柄置于怠速位置。这时调速手柄通过摇杆、滑块使调速杠杆仍以其下端的铰接点支点向左摆动，并拉动供油量调节齿杆7左移至怠速油量的位置。怠速时柴油机转速很低，飞锤的离心力较小，只能与怠速弹簧力相平衡，飞锤处于内弹簧座与安装飞锤的轴套之间的某一位置。若此时柴油机由于某种原因转速降低，则飞锤离心力减小，在怠速弹簧的作用下，飞锤移向回转中心，同时带动角形杠杆和调速套筒，使调速杠杆下端的铰接点以滑块为支点向左移动，调速杠杆则推动供油量调节齿杆向右移，增加供油量，使转速回升。反之，当转速增高时，飞锤的离心力增大，飞锤便压缩怠速弹簧远离回转中心，同样通过角形杠杆和高速套筒使调速杠杆下端的铰接点以滑块为支点向右移动，而供油量调节齿杆则向左移动，减小供油量，使转速降低。可见，调速器可以保持怠速转速稳定。
　 3)中速　　将调速手柄从怠速位置移至中速位置，供油量调节齿杆处于部分负荷供油位置，柴油机转速较高，飞锤进一步外移直到飞锤底部与内弹簧座接触为止。柴油机在中等转速范围内工作时，飞锤的离心力不足以克服怠速弹簧和高速弹簧的共同作用力，飞锤始终紧靠在内弹簧座上而不能移动，即调速器在中等转速范围内不起调节供油量的作用。但此时驾驶员可根据汽车行驶的需要改变调速手柄的位置，使调速杠杆以其下端的铰接点为支点转动，并拉动供油量调节齿杆增加或减少供油量。　　4)最高转速　　将调速手柄置于最高速挡块上，供油量调节齿杆相应地移至全负荷供油位置，柴油机转速由中速升高到最高速。此时，飞锤的离心力相应增大，并克服全部调速弹簧的作用力，使飞锤连同内弹簧座一起向外移到一个新的位置。在此位置，飞锤离心力与弹簧作用力达到新的平衡。若柴油机转速超过规定的最高转速，则飞锤的离心力便超过调速弹簧的作用力，使供油量调节齿杆向减油方向移动，从而防止了柴油机超速。
　　5)停车　　将调速手柄置于停车挡块上，调速杠杆以其下端的铰接点为支点向左摆动，并带动供油量调节齿杆向左移到停油位置，柴油机停车，调速器飞锤在调速弹簧的作用下抵靠在安装飞锤的轴套上。　　(三)附加装置?　　1.怠速稳定弹簧?　　在RQ型调速器盖上装有怠速稳定弹簧，其安装位置刚好与供油量调节齿杆相对，它对调节齿杆的移动起限位和缓冲作用。有了怠速稳定弹簧，怠速更加稳定。
　 2.转矩平稳装置?　　转矩平稳装置安装在滑动销内，其作用是缓冲高速时喷油泵供油量调节齿杆的振动，借以消除柴油机转矩的波动。当把调速手柄移向高速并与最高速挡块接触时，转矩平稳装置中的弹簧3首先被压缩，同时供油量调节齿杆移至全负荷供油位置。若此时柴油机转速升高，当飞锤的离心力超过调速弹簧的作用力时，飞锤开始向外移动，但调节齿杆并不立即向减油方向移动，而是在转矩平稳装置中的弹簧伸长复原后，调节齿杆才开始移动，从而减缓了调节齿杆的频繁移动或振动，使柴油机输出的转矩趋于平稳。　　3.转矩校正装置?　　转矩校正装置的功用是校正喷油泵供油量随转速的变化特性，也就是校正柴油机转矩随转速变化的特性，以使喷油泵的供油量与吸入气缸的空气量相匹配。转矩校正有正校正与负校正两种。供油量随转速下降而增加的校正为正校正；相反，供油量随转速下降而减少的为负校正。前者用于高速范围，后者用于低速范围。　　全程式调速器?　　机械离心式全程调速器的结构形式很多，有与柱塞式喷油泵配套的，也有装在分配式喷油泵体内的，但其工作原理却基本相同。下面仅以VE型分配泵的调速器为例，说明机械离心式全程调速器的基本结构及工作原理。　　(一)VE型分配泵调速器结构　　(二)VE型分配泵调速器工作原理?　　全程式调速器的基本调速原理是，由于调速器传动轴旋转所产生的飞锤离心力与调速弹簧力相互作用，如果两者不平衡，调速套筒便会移动。调速套筒的移动通过调速器的杠杆系统使供油量调节套筒的位置发生变化，从而增减供油量，以适应柴油机运行工况变化的需要。　　1.起动　　起动前，将调速手柄推靠在最高速限止螺钉上。这时调速弹簧被拉伸，弹簧的张力拉动张力杠杆绕销轴N向左摆动，并通过板形起动弹簧使起动杠杆压向调速套筒，从而使静止的飞锤处于完全闭合的状态。与此同时，起动杠杆下端的球头销将供油量调节套筒向右拨到起动加浓供油位置C，供油量最大。起动后，飞锤的离心力克服作用在起动杠杆上的起动弹簧的弹力，使起动杠杆绕销轴N向右摆动，直到抵靠在张力杠杆的挡销上。此时，起动杠杆下端的球头销向左拨动供油量调节套筒，供油量自动减少。
　　2.怠速　　柴油机起动后，将调速手柄移至怠速调节螺钉上。在这个位置，调速弹簧的张力几乎为零，即使调速器传动轴的转速很低，飞锤也会向外张开，推动调速套筒，使起动杠杆和张力杠杆绕销轴N向右摆动，并使怠速弹簧受到压缩。这时，飞锤离心力对调速套筒的作用力与怠速弹簧及起动弹簧对调速套筒的作用力平衡，供油量调节套筒处于怠速供油位置D，柴油机在怠速下运转。若由于某种原因使柴油机转速升高，则飞锤离心力增大，上述的平衡被打破，飞锤推动调速套筒、起动杠杆和张力杠杆进一步压缩怠速弹簧而向右摆动，供油量调节套筒则向左移，供油量减少，转速回落复原。若柴油机转速降低，飞锤离心力减小，怠速弹簧推动张力杠杆和起动杠杆向左摆动，供油量调节套筒则向右移，增加供油量，使转速回升。　　3.中速和最高速?　　欲使柴油机在高于怠速而又低于最高转速的任何中间转速工作时，则需将调速手柄置于怠速调节螺钉与最高速限止螺钉之间某一位置。这时，调速弹簧被拉伸，同时拉动张力杠杆和起动杠杆绕销轴N向左摆动，而起动杠杆下端的球头销则向右拨动供油量调节套筒，使供油量增加，柴油机由怠速转入中速状态。由于转速升高，飞锤离心力增大。当其向右作用于调速套筒上的推力与调速弹簧向左作用于张力杠杆和起动杠杆上的拉力平衡时，供油量调节套筒便稳定在某一中等供油量位置，柴油机也就在某一中间转速稳定运转。当把调速手柄置于最高速限止螺钉上时，调速弹簧的张力达到最大，供油量调节套筒也相应地移至最大供油量位置，柴油机将在最高转速或标定转速下工作。　　4.最大供油量的调节?　　若拧入最大供油量调节螺钉，则导杆绕销轴M逆时针方向转动，销轴N也随之转动，并带动球头销向右拨动供油量调节套筒，这时最大供油量增加。反之，旋出最大供油量调节螺钉，则最大供油量减少。改变最大供油量，可以改变柴油机的最大输出及最高转速或标定转速。　　(三)附加装置?　　1.增压补偿器?　　在增压柴油机上装用的分配式喷油泵附有增压补偿器，其作用是根据增压压力的大小，自动增减供油量，以提高柴油机的有效功率和燃油经济性，并可减少有害气体的排放。在补偿器盖和补偿器体之间装有膜片，膜片把补偿器分成上、下两个腔。上腔与进气管相通，其中的压力即为增压压力。下腔经通气孔与大气相通，膜片下面装有弹簧。补偿器阀杆与膜片相连，并与膜片一起运动。阀杆的中下部加工成上细下粗的锥体，补偿杠杆的上端与锥体相靠。在阀杆上还钻有纵向长孔和横向孔，以保证阀杆在补偿器体内移动时不受气体阻力的作用。补偿杠杆可绕销轴转动，其下端靠在张力杠杆上。当进气管中的增压压力增大时，膜片带动阀杆向下运动，与阀杆锥体相接触的补偿杠杆绕销轴顺时针方向转动，张力杠杆在调速弹簧的作用下绕销轴N逆时针方向转动，从而使起动杠杆下端的球头销向右拨动供油量调节套筒，供油量增加；反之亦然。??　 2.转矩校正装置?　　根据需要可在VE型分配泵上装备正转矩校正或负转矩校正装置。正转矩校正可以改善柴油机高速范围内的转矩特性。当柴油机转速升高到校正转速时，随着转速继续升高，作用在起动杠杆上的飞锤离心力的轴向分力 F 对销轴 N 的力矩，逐渐超过校正弹簧的预紧力对校正杠杆的支点即挡销5的力矩，这时起动杠杆及销轴 S 开始绕销轴 N 向右摆动。与此同时，校正杠杆绕挡销顺时针方向转动，其下端通过校正销将校正弹簧压缩，直至校正销的大端靠在起动杠杆上为止，校正过程结束；负转矩校正可以防止柴油机低速时冒黑烟。在负转矩校正装置中，调速套筒的轴向分力 F 直接作用在转矩校正杠杆上，使校正杠杆靠在张力杠杆的挡销上，转矩校正销靠在张力杠杆的停驻点上。当柴油机转速升高时，调速套筒的轴向分力 F 增大。若轴向分力 F 对挡销的力矩大于校正弹簧的弹簧力对挡销的力矩，则使校正杠杆以挡销为支点逆时针方向转动，并通过销轴 S 带动起动杠杆绕销轴 N 向左摆动，球头销则向右拨动供油量调节套筒，增加供油量，从而实现柴油机在低速范围内随转速增加而自动增加供油量的负转矩校正。当校正杠杆靠在校正销大端上时，校正结束。
　　3.负荷传感供油提前装置　　负荷传感供油提前装置的功用是根据柴油机负荷的变化自动改变供油提前角。当柴油机转速一定时，若负荷减小，则喷油泵体内腔的燃油通过调速套筒上的量孔，经调速器轴的中心油道泄入二级滑片式输油泵的进油口，使喷油泵体内腔的油压降低，液压式喷油提前器内的活塞向右移动，供油提前角减小。反之，若柴油机负荷增加，调速套筒上的量孔被关闭，喷油泵体内腔的油压升高，喷油提前器内的活塞向左移动，供油提前角增大。负荷传感供油提前装置在全负荷的25%～70%范围内起作用。
　　4.大气压力补偿器?　　大气压力补偿器的功用是随着大气压力的降低或海拔高度的增加自动减少供油量，以防止柴油机排气冒黑烟。大气压力降低或汽车在高原行驶时，大气压力感知盒向外膨胀，使推杆向下移动。因为推杆下端与连接销接触的一段是上大下小的锥体，所以当推杆下移时，连接销向左移动，并推动控制臂绕销轴 S 逆时针方向转动。控制臂下端则推动张力杠杆和起动杠杆绕销轴N向右摆动，起动杠杆下端的球头销向左拨动油量调节套筒，减少供油量。
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调速器的发展历史详解
发布时间：12月23日 15:00
来源：网络转载
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　　最早的原动机可追溯到1782年詹姆斯·瓦特发明的蒸汽机离心式调速器，较好地解决了当工作机械负载变化引起的蒸汽机转速大幅度变化的问题，使蒸汽机很快进入实用阶段，导致以蒸汽机为标志的第一次工业革命，结束人类以人力、畜力作为主要动力的历史。
　　随着离心式调速器广泛应用，发现在某种条件下，蒸汽机的转速及进汽阀门的大小位置，均会出现较大幅度周期性的变化，形成一种异常的运行状态。为什么会发生这种不稳定的状态呢?这一问题引起了学术界的兴趣，直到19世纪后半叶，麦克斯韦描述了离心式调速器和蒸汽机一起构成的系统动力特性以及劳斯·古尔维兹发现了不引起调节系统摆动的条件(稳定性判据)才得以清楚和解决，这也成为自动控制理论的开端，这一问题被称为自动控制理论中的稳定性问题。由于采用直接杠杆传递驱动阀门，阀门开度与转速变化成正比例，其调节规律为比例(Proportional)调节，调节系统稳定后必然存在稳态误差，不能达到恒值调节。
离心式调速器
　　早期水轮机调速器与瓦特蒸汽机离心式调速器工作原理基本相同。19世纪末，出现了用液压放大元件进行功率放大的液压调速器，至20世纪30年代机械液压型调速器已相当完善，其调节规律为比例(Proportional)4-积分(IntegraI)调节，在60年代之前，大量使用机械液压型调速器。虽然90年代已基本停止生产，但在一些小型机组上仍在使用。
　　随着电子技术的发展，50年代已有相当成功的模拟电气液压型调速器，经历了电子管、晶体管和集成电路等几个发展阶段，模拟电气液压型调速器可接受多种电气信号，通过信号综合能够实现更多的功能，其调节规律为比例(Proportional)+积分(Integral)+微分(Differential)调节，即PID调节。电气液压型调速器具有较高的灵敏度和稳态精度，满足了水电站及电力系统越来越高的自动化水平要求。
　　50年代我国开始制造水轮机调速器，生产了大批机械液压型调速器，如T型、ST型、CT型、XT(YT)型和TT型机调，满足了水电站建设的需要;50年代末开始研制模拟电气液压型调速器，70年代开始广泛使用，如DT一100型、JST100型和YDT一1800型电调。
　　进入80年代，我国实行改革开放，引进了大量的国外先进技术，随着微型计算机大量普及和应用，促进了水轮机微机调节技术迅猛发展和理论应用的更新，国内各有关大专院校、科研院所、水电设备制造厂争相投入了人力物力研究、开发、生产微机调速器，经过十多年的努力发展，到了90年代中期微机调速器已基本成熟，很好地解决了电气液压型调速器长期困扰的模拟电路工作不稳定、电液转换元件工作不可靠等问题，模拟电气液压型调速器也逐渐退出历史舞台被微机调速器所取代。
　　从微机调速器核心控制单元看，经历了单板机型、MCU(单片机)型、STD/IPC
(工控机)型以及PLC/PCC(可编程序控制器)型等;从微机调速器电液转换元件看，也经历了从专门设计的控制套式电液转换器、双锥式电液转换器、环喷式电液转换器、力反馈式电液转换器，到利用通用标准电液元件的阶段，如步进电机/伺服电机、电液比例伺服阀、电磁换向阀。目前大量生产并广泛应用的微机调速器大多为电机式或比例伺服阀式、PLC/PCC型。
　　微机调速器的发展过程与微机技术的进步密切相关，同样经历了8位机、16位机到32位机，从最初的功能单一、性能不高，逐步过渡到功能基本完善、性能优越的过程。受早期8位微机速度、存储器容量的限制，当时微机调速器有的只能实现微机测频、频率给定或功率给定，还有的只实现了微机数字显示等辅助功能，并不能称为是一个完整的微机调速器。目前微机调速器普遍采用16位或32位微机，其软硬件十分丰富，具有功能强、速度高、容量大等特点，完全可以满足调速器的各种控制功能和各种控制策略的需要。
　　随着现代最优控制理论、计算机控制理论迅速发展，在水轮机调节领域出现了如最优控制、自适应控制、变结构控制、模糊控制、神经元网络控制等各种控制策略，不同的控制策略都力图使水轮机调节系统保持在某种最佳的工作状态。虽然早就出现了各种先进的控制策略，但大都仍处于仿真实验分析阶段。在实际应用中，微机调速器一般均采用常规PID调节规律，或各种改进的PID调节控制策略，可以期待具有先进控制策略的高性能调速器将在实际应用中不断成熟，以满足电力生产越来越高的控制要求。
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