基于AT89C52的小型同步发电机自动励磁装置的研究

摘要

同步发电机励磁系统是同步发电机控制系统的重要组成部分,其主要任务是通过调节发电机励磁绕组的电流来控制发电机的端电压,并使其维持在一个恒定的水平上.要实现这个目的,就必须根据负载的大小和性质随时调节发电机的励磁电流.显然,这一调节过程只有通过自动励磁控制装置才能实现.随着科学技术和电力系统的发展,对同步发电机励磁装置的要求也在不断提高.同时随着大规模集成电路技术和计算机技术的发展,采用微处理器作为硬件控制核心的微机励磁装置将成为今后自动励磁装置的发展方向.虽然电力系统从节能降耗的角度正积极发展大型机组和巨型机组,但从积极发展小型电站和增强环保意识的国策上看,今后小水电,中小型热电厂将大量发展,因此高性能的实用于小型机组的自动励磁装置具有巨大的市场潜力.该文针对小型同步发电机论述了微机励磁装置的特点及发展现状,分析了微机励磁调节的原理和实现方法,提出了基于AT89C52的小型同步发电机自动励磁装置的设计思路,并在此基础上开发了励磁装置的硬件系统和软件模块.该系统以AT89C52单片机作为自动励磁装置的主体,开发环境比较成熟,完成的功能主要有数据采集、运算控制、在线修改控制参数及其端电压、电流显示等.单片机的开发采用C-51语言,C语言是一种结构化程序设计语言,它兼顾了多种高级语言的特点,用C语言编写软件可以大大缩短开发周期提高效率.软件开发采用模块化结构设计,通用性好,便于改进和扩充,从而研制出规模更大,性能更完备的系统.该系统具有体积小,可靠性高,专用性强,性价比理想等优点.实验证明,该系统能满足中、小型发电机组的控制要求,适合在中小型电厂推广.

目录

文摘

英文文摘

1引言

1.1研究的背景与意义

1.2国内外研究概况

1.3自动励磁装置的系统结构

1.4本文的主要工作

2励磁调节器的硬件设计

2.1硬件总体框图

2.2励磁调节器的结构及功能

2.2.1微机CPU部分

2.2.2数据采集电路

2.2.3功率因数的测算电路

2.2.4同步电路

2.2.5脉冲触发及功率驱动电路

2.2.6键盘及显示电路

3.控制算法的分析

3.1 PID控制算法的特点

3.2对控制算法的评价

3.2.1增量型PID与位置型PID算法比较

3.2.2参数的整定方法

4励磁调节器的相关软件设计

4.1概述

4.2主程序设计

4.3数据采样和处理程序

4.4中断处理程序

4.5调节计算程序

4.5.1无功调差计算

4.5.2 PID调节计算

4.6励磁限制程序

4.6.1空载过电压保护功能

4.6.2强行励磁功能

4.6.3 V/F限制

4.6.4过励延时限制

4.6.5欠励瞬时磁限制

4.7可控硅控制角的计算

4.8按键程序及键值所对应的功能

5系统实验与分析

5.1实验系统

5.2实验内容与结果

5.2.1发电机欠励限制实验

5.2.2单机运行恒压调节实验

5.3主要技术指标

6调试总结

6.1抗干扰设计

6.1.1硬件抗干扰设计

6.1.2软件抗干扰设计

6.2I/O口使用注意事项

6.3阻容保护

7结论

参考文献

附录

附录1自动励磁装置的原理图

附录2 C-51语言程序片断

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢