同步发电机开关式自并励励磁系统研究

摘要

基于现代同步发电机组励磁控制已向着高稳定性、计算机自动控制方向发展，本文开展了同步发电机开关式自并励励磁系统的研究工作，选用TI公司专用于电机控制的数字信号处理器(DSP)TMS320LFR407A作为同步发电机组数字式励磁调节系统的主控芯片。依据理论分析和参照相关文献设计了励磁系统主回路和控制电路，给出了元件参数的选择方法。完成了励磁调节试验装置的硬件调试和软件编制。 本文对开关式自并励励磁系统的工作原理进行了分析，并与传统可控硅励磁系统进行比较，分析了该励磁系统的特点。设计了开关式自并励励磁系统的主回路，完成了对回路元件参数的选择并通过仿真验证了其正确性。对IGBT保护与驱动电路、起励回路和灭磁回路进行研究和探讨。设计了励磁调节器的硬件控制电路，包括信号输入输出调理电路、频率检测电路、人机接口电路及SCI通讯接口电路等，完成了调试。 本文编制了基于TMS320LF2407A芯片的同步发电机励磁调节器的系统软件。软件在，TI公司CCS2.0开发环境下编写。所有的软件实现了模块化和功能化。由于采用了模块化设计，使得励磁调节器的软件便于调试、升级，为不同的励磁控制算法提供了良好的入口。 建立了含有励磁系统模型的单机无穷大仿真模型，对PID+PSS和线性最优励磁控制方式进行了各种扰动下的仿真试验。实验结果表明：线性最优励磁控制器可取得较好的控制效果。并给出了同步发电机开关式自并励励磁系统动态过程的详细仿真曲线。 对灰色预测在电力系统中的应用做了一定研究。仿真结果表明：无论是否具有PSS，同步发电机励磁系统中引入灰色预测均可明显改善系统的稳定性。它为灰色预测控制实际应用于同步发电机励磁控制提供了有价值的参考信息。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1同步发电机励磁系统的主要任务

1.2同步发电机励磁系统的类型及其调节装置的发展过程

1.3开关式励磁系统的研究意义

1.4本文的主要工作

2开关式自并励励磁系统总体方案设计

2.1系统主回路的分析

2.2系统控制电路的分析

3开关式自并励励磁系统的硬件设计

3.1系统主回路的设计

3.2控制部分硬件电路的设计

4励磁调节器的软件设计

4.1励磁调节器软件总体设计思想

4.2主程序

4.3中断程序

4.4软件可靠性

5同步发电机励磁系统控制算法仿真研究

5.1线性最优控制控制系统仿真研究

5.2灰色预测控制系统仿真

6同步发电机开关式自并励励磁系统动态过程详细仿真

7结论

致谢

参考文献

附录攻读硕士学位期间发表的论文