基于异步电机发电的电网侧电流跟踪调控装置的设计与实现

摘要

现代社会经济处于高速发展的阶段，对能源的需求量不断增加。于是，新能源的发展逐渐成为了人们关注的热点，如何在减少对化石能源的利用的同时降低对环境的污染，还能够满足人们的能源需求，成为了现代新能源研究方向的重点。
　　本文课题的选取是基于沈阳市东宇能源有限公司生物质固化颗粒燃料的异步电机发电项目，该项目是基于小型汽轮机带动三相交流异步电动机来实现并网不上网发电的功能，通过对汽轮机转速的控制来调节异步电机并网发电的情况，目标是实现发电侧电流值跟随负载侧电流值变化，而始终不大于负载侧电流。为了能够正常并网运行，通过调控装置的调节使汽轮机转速维持在3000r/min左右。
　　本文主要从异步电机发电原理、被控对象数学模型、闭环转速仿真模型以及调控装置的硬件设计和软件设计等几方面来分别对该课题进行逐步研究分析。首先，对由汽轮机带动交流异步电动机并网发电，在工作原理上进行了介绍。对于系统在实验室环境下的调试情况也做了简单概述;其次，本文建立了被控对象的数学模型，分别从各个主要部分对其进行仿真验证。对于系统被控对象的控制方法，本文着重介绍了模糊自整定PID控制器的设计，对其进行了仿真验证，并与传统PID转速控制结果进行了对比分析;最后，从硬件平台上论述搭建了基于DSP28035的异步电机发电并网不上网的调控装置，该装置主要包括信号的采集电路、速度反馈信号处理电路、D/A转换接口电路、输出信号处理电路。在AltiumDesigner环境下自主设计了其硬件电路板，并调试通过。在CCSv4环境下开发了其C语言软件程序，并调试通过。
　　该调控装置在实验室环境下运行良好，能够实现自发电并网不上网技术的表达工作。经现场调试运行后，通过对发电侧和负载侧电流的采集以及结果分析，印证了该装置设计的合理性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出

1．2 汽轮机调控装置的技术发展

1．2．1 汽轮机调控装置发展状况

1．2．2 国内外汽轮机调控装置关键技术的研究状况

1．3 课题实现的工作基础

1．3．1 交流异步电动机发电原理

1．3．2 实验设备和要求

1．4 本文的主要研究内容及章节安排

第2章 被控对象数学模型的研究

2．1 汽轮机结构组成

2．2 汽轮机各部分数学模型

2．2．1 电／液转换器

2．2．2 中间再热式蒸汽容积模型建立

2．2．3 油动机

2．2．4 汽轮机转子及速度反馈方程

2．3 各环节数学特性仿真

2．4 本章小结

第3章 模糊自整定PID控制器的研究与仿真

3．1 PID控制器

3．2 模糊控制基本原理

3．3 模糊自整定PID控制器的设计

3．3．1 量化因子和比例因子

3．3．2 数字量的模糊化

3．3．3 模糊控制规则的确定

3．3．4 反模糊化及PID参数自调整

3．4 仿真结果与分析

3．5 本章小结

第4章 调控装置的硬件设计与实现

4．1 调控装置的整体架构

4．2 主控电路芯片选型及最小系统设计

4．2．1 主控芯片选型

4．2．2 最小系统设计

4．3 主控电路的外围电路设计

4．3．1 调控系统采集电路设计

4．3．2 速度反馈信号处理电路设计

4．3．3 D／A转换接口电路设计

4．3．4 电压转电流电路及电压放大电路设计

4．3．5 功率放大电路设计

4．4 调控装置硬件实现

4．5 本章小结

第5章 调控装置的软件设计与实现

5．1 软件设计整体框架

5．2 各部分软件设计

5．2．1 系统初始化

5．2．2 A／D采集处理

5．2．3 控制算法的实现

5．2．4 D／A转换及处理

5．3 本章小结

第6章 系统调试与结果分析

6．1 实验室系统测试

6．2 工业现场调试

6．3 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 工作总结

7．2 研究展望

参考文献

致谢