基于模糊控制的船舶电站自动调频调载装置的研究与设计

摘要

电站自动化是提高电站供电的可靠性、连续性及其质量指标的重要环节，对其进行研究有很重要的现实意义。目前用微处理器替代分离元件为核心组成的控制器已成为电站自动化的发展趋势，本文以船舶电力系统为研究对象，将DSP控制器和模糊控制理论相结合，完成了船舶电力系统的自动调频调载装置的设计。 本系统以TI公司处理速度快、功能强大的TMS320LF2407A型号。DSP为核心组成分布式控制系统，用来完成数据采集、处理和自动调频调载的控制任务；以可靠性高、抗干扰能力强的CAN总线作为数据传输总线，实现两台控制器之间的数据交换任务以及和上位机的通信，上位机实现对电力系统的监控功能。 随着船舶电站使用时间的增长，柴油机的参数会发生变化，这样在调频调载过程中可能会出现长期的负荷调节振荡，影响电网稳定性。针对这一问题，本文重点研究了现存的几种控制方法，提出了基于模糊控制规则修正的虚有差法。通过MATLAB仿真证明了该方法的可行性和良好的控制效果，并通过了实验室验证，取得了满意的效果。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1课题的来源和现实意义

1.2本课题研究内容

1.2.1船舶电站自动化的功能

1.2.2课题设计的基本思路

第2章自动电站的基本功能及实现策略

2.1发电机组的并联运行

2.1.1并车种类

2.1.2准同步并车条件和分类

2.2频率及有功功率的自动调整

2.2.1频率变化的原因及对船舶电力系统的影响

2.2.2稳定性和经济性的有关规定

2.2.3有功功率分配和调节的原则

2.2.4原动机调速器及其调速特性

2.2.5单机运行时频率的调整

2.2.6并联机组间有功功率的转移和频率调节

2.2.7自动调频调载方法

2.3小结

第3章基于DSP的系统硬件的设计

3.1系统整体结构及TMS320LF2407A介绍

3.1.1系统整体结构

3.1.2 TMS320LF2407A介绍

3.2数据采集部分的硬件电路

3.2.1电压信号采集电路

3.2.2电流信号采集电路

3.2.3频率及相位差信号采集电路

3.3输出控制电路

3.4键盘与显示接口电路

3.4.1串口通信电路

3.4.2液晶显示电路

3.4.3键盘接口电路

3.5 CAN总线通讯接口电路

3.6小结

第4章控制系统的软件设计

4.1软件总体结构

4.2数据采集与处理程序

4.2.1电压电流测量程序

4.2.2频率检测子程序

4.2.3功率因数测量子程序

4.3自动并车程序

4.4显示及键盘程序

4.4.1液晶显示程序流程

4.4.2键盘程序流程

4.5通讯程序

第5章调频调载模糊控制和仿真

5.1自动调频调载系统的数学模型

5.2虚有差法调节原理及MATLAB下的仿真

5.2.1虚有差法调节原理

5.2.2虚有差控制方法的仿真

5.3模糊控制的思路

5.3.1模糊控制简介

5.3.2模糊控制器

5.3.3系统中模糊控制器的设计

5.4系统的模糊控制仿真

5.4.1模糊控制下的单机运行仿真

5.4.2模糊控制下的双机运行仿真

5.5仿真结果总结

5.6自动调频调载程序

5.7自动解列及自动停机程序

5.8 小结

第6章总结

参考文献

附录

攻读学位期间公开发表的论文

致谢

研究生履历