直流发电机电性能参数检测系统设计

摘要

直流发电机广泛应用在包括新能源的各个领域，如风力发电系统。作为能量转换的重要装置，其性能好坏直接影响到风力发电系统能否正常运行和能量转换效率的高低，因此对厂家生产的直流发电机作相关测试非常重要。
　　本文根据国家标准和行业规范，结合项目要求，首先确定对永磁风力直流发电机检测的参数、试验项目以及测试方法。然后对检测系统整体实现方案进行设计，并从硬件和软件两方面阐述了检测系统的具体实现。设计了以sbRIO为核心控制处理器的永磁风力直流发电机检测系统，该系统硬件主要包括:以交流伺服电机和驱动器构成的动力模块、以sbRIO为核心的控制与功率分析模块、负载模块以及数据采集模块;系统软件应用图形化编程语言LabVIEW，开发了系统控制、数据采集、数据处理程序，设计了良好的人机交互界面。最后应用检测系统，分别在恒定控制信号和对实际环境中风的模拟信号下，对永磁风力直流发电机进行空载特性、功率特性、电压调整率、效率，以及超速试验，检测了各种状态下永磁风力直流发电机的电压、电流、转速、转矩。
　　该系统设计充分利用计算机技术、sbRIO硬件资源，以及图形化编程工具LabVIEW，实现对永磁风力直流发电参数实时检测，具有控制精度高、实时检测、检测结果显示直观、易于操作等特点。

目录

声明

摘要

英文摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究概况

1．3 论文主要研究内容

1．4 论文章节安排

2 永磁风力直流发电机的检测参数和试验方法

2．1 永磁风力直流发电机工作原理

2．2 永磁风力直流发电机检测参数

2．3 永磁风力直流发电机检查试验方法

2．3．1 空载测试

2．3．2 功率特性测试

2．3．3 电压调整率测试

2．3．4 效率测试

2．3．5 超速试验

2．4 风速模拟与仿真的意义

2．5 本章小结

3 检测系统方案设计

3．1 检测系统构成

3．2 永磁风力直流发电机检测系统各组成部分的确定

3．2．1 动力装置的确定

3．2．2 控制方案的确定

3．2．3 运动控制卡的确定

3．2．4 NI sbRIO

3．2．5 数据采集装置的确定

3．2．6 负载的确定

3．3 噪声的抑制和处理

3．3．1 噪声的硬件抑制

3．3．2 噪声的软件抑制

3．4 本章小结

4 检测系统硬件实现

4．1 检测系统各部分的确定

4．1．1 交流伺服电机的确定

4．1．2 驱动器的确定

4．1．3 sbRIO的确定

4．1．4 变送器的确定

4．1．5 电源和负载确定

4．2 检测系统各部分的匹配与连接

4．2．1 计算机与sbRIO-9623

4．2．2 交流伺服电机与驱动器

4．2．3 sbRIO-9623与驱动器

4．2．4 交流伺服电机与发电机

4．2．5 sbRIO-9623、变送器、发电机

4．2．6 检测系统硬件连接实物图

4．3 检测系统硬件调试

4．4 本章小结

5 检测系统软件实现

5．1 系统软件整体设计

5．2 FPGA程序开发

5．2．1 FPGA程序开发流程

5．2．2 FPGA模块I／O口类型

5．2．3 FPGA程序设计

5．3 RT程序开发

5．3．1 RT程序开发流程

5．3．2 RT程序设计

5．3．3 RT模块与FPGA模块的通信

5．4 上位机模块

5．4．1 上位机程序设计

5．4．2 上位机与RT模块的通信

5．5 噪声的抑制

5．6 本章小结

6 对永磁风力直流发电机的测试

6．1 对永磁风力直流发电测试结果与分析

6．1．1 空载测试结果

6．1．2 功率特性测试结果

6．1．3 电压调整率测试结果

6．1．4 效率测试结果

6．1．5 超速试验结果

6．2 实际环境中风速的模拟

6．2．1 风速的数学模型

6．2．2 风能利用率

6．2．3 风速的仿真

6．3 模拟风场中对永磁风力直流发电机的测试

6．4 结论

总结与展望

致谢

参考文献