1000千瓦同步发电机数字式励磁控制系统的研究

摘要

同步发电机是电力系统中重要的电源,提高和维持同步发电机运行的稳定性,是保证电力系统安全、经济运行的基本条件之一.在众多改善同步发电机稳定运行的措施中,提高励磁系统的控制性能,被公认为是最有效和经济的措施之一<'[1]>.本论文在方案论证和仿真的基础上提出斩控式励磁控制主电路.使用开关频率较高的大功率智能功率模块(IPM)作为主电路的开关元件,可以省掉平波电抗器,大大简化了控制电路的复杂程度,提高了励磁控制系统的动态调节速度.选用TI公司专用于电机控制的数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A作为同步发电机组数字式励磁控制系统的主控芯片.其强大的内部资源可以实现励磁电流的实时调节和快速故障保护,并具有通信功能.讨论了系统主电路、控制电路、同步发电机Saber仿真模型的建立、励磁方式的仿真分析及控制策略.介绍了以LF2407A为核心的控制电路的硬件电路和软件设计.在励磁控制算法程序中采用发电机标么值计算,使本论文设计的发电机励磁控制系统算法程序具有一定的通用性,对其它容量发电机励磁控制系统的设计有一定的参考价值.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引言

1.2同步发电机励磁控制系统的原理及特点

1.3同步发电机励磁控制的研究与发展现状

1.4本论文的主要工作和意义

2励磁控制系统方案分析

2.1系统主电路的分析比较

2.2系统辅助电路的分析

2.3系统控制电路的选择

2.4励磁控制系统的控制策略

2.5励磁控制系统的故障检测和保护策略

2.6本章小结

3同步发电机Saber仿真模型的建立与主电路的仿真

3.1 Saber仿真软件介绍

3.2同步发电机数学模型

3.3同步发电机Saber仿真模型的建立

3.4同步发电机Saber仿真模型的仿真分析

3.5励磁主电路的仿真分析

3.5.1同步发电机空载运行的仿真分析

3.5.2同步发电机额定负载运行的仿真分析

3.6本章小结

4控制系统电路的设计

4.1控制电路的结构

4.1.1模拟量输入通道的设计

4.1.2频率跟踪电路的设计

4.1.3 LCD显示电路的设计

4.2硬件电路设计的几点考虑

4.3印制电路板的抗干扰设计

4.4本章小结

5系统软件设计

5.1软件总体设计思路

5.1.1软件设计原则

5.1.2主程序框架和A/D中断服务程序设计

5.2交流采样算法的选择

5.3交直流参数计算程序的设计

5.3.1频率计算程序设计

5.3.2定子电压及电流有效值计算程序设计

5.3.3有功功率和无功功率计算程序设计

5.3.4功率因数计算程序设计

5.3.5负序分量计算程序设计

5.4励磁控制算法程序设计

5.5故障检测及处理程序设计

5.6数值表示方法和程序抗干扰设计

5.6.1数值表示方法

5.6.2程序抗干扰设计

5.7软件设计和调试中的问题

5.8本章小结

6系统实验与性能分析

6.1实验装置

6.2同步发电机单机运行实验分析

6.2.1单机运行实验数据与数据分析

6.2.2单机运行典型实验波形

6.2.3其它实验

6.3本章小结

7总结与展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文和参与撰写的著作目录

附录A：励磁调节器实物图

附录B：励磁控制柜实物图

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