LM-1型模拟发电机励磁系统的研制

论文摘要

同步发电机模拟励磁系统是用于电力系统动态模拟实验室的主要设备。目前国内动模实验室中使用的模拟励磁装置为模拟控制或者单片机控制,该控制系统除了不能满足对实际电力系统基于DSP控制的微机励磁模拟外,还缺少对失磁故障的模拟,以及远程通信等功能。为此,本文研究开发了以高速数字信号处理器DSP （TMS320LF2812）为控制核的LM-1型微机模拟励磁系统,试验和现场运行表明：该装置模拟励磁功能丰富,实时性好,控制精度和自动化程度高,全面、有效地实现了对实际发电机DSP励磁系统的模拟。本文对该研究开发工作进行了系统的总结,主要内容介绍如下：在查阅大量文献资料的基础上,介绍了国内外实际发电机励磁系统和模拟励磁系统的研究和发展状况,阐述研制新型DSP微机模拟励磁系统的意义,以及本文所完成的主要工作和创新点。然后详细介绍了LM-1型模拟励磁系统的基本原理与硬件结构,硬件部分包括励磁控制电路、主回路和操作回路、负阻器等主要环节。重点介绍了励磁控制电路的工作电源、信号采样处理、同步测频、DSP系统硬件、触发脉冲放大、开入开出量处理、LCD液晶显示与远程通信的硬件电路。仔细阐明了基于控制芯片TMS320LF2812、STC89C58和编译平台CCS3.3的DSP控制系统的软件设计流程,包括DSP主程序,信号采样与处理、数据在线修改、PID调节控制、频率检测与计算、移相触发脉冲、串行远程通信、保护限制、LCD液晶显示子程序。同时还介绍了LCD菜单界面和远程上位机监控软件的原理和流程图。最后完成了对研制完成的模拟励磁系统调试过程,包括调试中遇到的问题及其解决措施等。并进行了LM-1型励磁装置静、动态特性试验和结果分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 发电机励磁系统及模拟励磁的国内外研究现状
• 1.1.1 发电机励磁系统的国内外研究现状
• 1.1.2 发电机模拟励磁的国内外研究现状
• 1.2 研究开发新型微机模拟励磁系统的意义、完成的工作和创新点
• 第2章 LM-1型模拟发电机励磁系统的硬件开发
• 2.1 模拟发电机励磁系统的组成
• 2.2 励磁调节器
• 2.2.1 工作电源
• 2.2.2 LCD液晶板通信与显示电路
• 2.2.3 信号采样处理
• 2.2.4 DSP控制系统
• 2.3 励磁功率单元
• 2.4 主回路和操作回路
• 2.4.1 主回路
• 2.4.2 操作回路
• 2.4.3 屏内接线
• 2.5 负阻器
• 2.5.1 负阻器原理
• 2.5.2 负阻板
• 2.6 本章小结
• 第3章 LM-1型模拟发电机励磁系统的软件开发
• 3.1 DSP控制系统软件设计
• 3.1.1 DSP主程序框架设计
• 3.1.2 信号采样与处理
• 3.1.3 数据在线修改和日历时钟
• 3.1.4 PID调节控制
• 3.1.5 移相触发脉冲
• 3.1.6 串行通信
• 3.1.7 保护限制
• 3.2 单片机STC89C58程序设计与液晶面板菜单介绍
• 3.2.1 单片机STC89C58程序设计
• 3.2.2 液晶面板菜单介绍
• 3.3 远程计算机监控软件设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 调试过程及其常见问题与处理
• 4.1 励磁系统动模调试试验
• 4.1.1 励磁屏柜的检测
• 4.1.2 励磁调节器的调试
• 4.1.3 负阻器的调试
• 4.1.4 励磁系统整机联合调试
• 4.2 采样数据抖动的问题
• 4.3 晶闸管数字移相触发的问题
• 4.4 励磁系统启动和加减负载时抖动的问题
• 4.5 本章小结
• 第5章 模拟励磁系统性能测试与结果分析
• 5.1 静态性能试验
• 5.1.1 开环特性
• 5.1.2 调差系数特性
• 5.1.3 限制特性
• 5.2 动态性能测试
• 5.2.1 切负荷试验
• 5.2.2 空载阶跃试验
• 5.2.3 零起升压试验
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文及主要成果
• 附录B LM-1模拟发电机励磁系统硬件图
• 附录C 程序代码