一种新型数字式微机励磁控制装置的研究与设计

摘要

本文在分析国内外励磁控制装置发展现状和关键应用技术的基础上建立了新型数字式微机励磁控制系统。该系统将光伏技术、物联网及现代通信技术与励磁控制装置相结合，具有一定的创新性和前瞻性，其发电机组采用他励方式时，可由太阳能光伏组件励磁实现电力节能。
　　该装置以NXP公司32位ARM单片机LPC1768为控制核心，硬件设计部分主要包括电源、时钟与存储、按键与显示等单片机基本外围电路；采样、整流、斩波和触发控制等电路；232/485和GPRS等通信电路；系统保护和抗干扰电路。软件部分主要实现运行方式控制、采样与计算、励磁控制、通信与存储、综合保护和抗干扰设计等功能，尤其考虑了V/F限制、欠励限制、空载强励限制、过载限制和起励、灭磁控制等保护措施。
　　文中分析和讨论了自动励磁控制算法和交流采样算法，励磁过程可切换积分分离PID控制和线性最优控制两种模式，采样过程则使用64点快速傅里叶算法以提高精度。论文最后通过交流采样、晶闸管移相控制、相位检测、时钟调整和串口通信等实验验证了装置的部分模块的功能并达到了相应技术指标。
　　该装置具有良好的人机界面，硬件扩展性好，软件兼容性强，便于系统升级和更新换代，可以应用于中小型的水电厂和造纸、化工等企业的自备发电机组，具有较广的应用市场。