710KW充电发电机励磁系统的设计与仿真

论文摘要

潜艇的技术水平是衡量一个国家军事、工业、科技水平与综合国力的标志。潜艇是能潜入水下活动和作战的舰艇，隐蔽性、自给力、续航力和突击威力是衡量潜艇的技术水平标志。充电发电机是潜艇能源的生命线，它肩负着潜艇动力电源和照明电源的供应。励磁控制系统是充电发电机的重要组成部分，它的特性好坏直接影响到充电发电机运行的可靠性与稳定性。因此，对于潜艇充电发电机励磁系统的研究具有十分重要的意义。本文首先介绍了发电机励磁系统和控制策略的发展现状，对现有的励磁方式和控制方法进行比较和分析，确定了本课题的总体方案。其次，针对充电发电机的性能特点，详细介绍了本次励磁系统设计的基本思想和系统构成，以及系统的性能指标。再次，本文对励磁系统进行了硬件设计和软件设计。其中硬件设计包括：硬件系统结构框图，电源电路图，信号检测与处理电路，功率输出级电路，短路励磁电路，单片机外围电路。软件设计包括：系统所需要实现的功能设计，调节规律的设计以及相应的故障判断与处理程序，电压、电流调节程序等流程图。系统设计中考虑到系统的稳定性问题，对系统采用了多种提高系统可靠性的措施。最后，本文对系统进行了仿真研究。采用MATLAB软件，利用Simulink所提供的平台，完成对电力系统控制的仿真。仿真结果验证了本次设计的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 发电机励磁系统的发展与分类
• 1.2.1 励磁系统的发展
• 1.2.2 半导体励磁系统的分类
• 1.2.3 几种典型励磁系统简介
• 1.3 自动励磁调节器（ZLT）的发展
• 1.3.1 器件的发展
• 1.3.2 控制策略的发展
• 1.3.3 励磁调节装置控制方法的实现
• 1.4 本论文的主要工作
• 2 充电发电机的励磁系统的特点及原理
• 2.1 充电发电机的特点及其工作原理
• 2.1.1 充电发电机系统的特点
• 2.1.2 充电发电机的工作原理
• 2.2 励磁系统的构成
• 2.3 励磁系统功能
• 2.3.1 蓄电池充电
• 2.3.2 励磁调节器的技术指标
• 3 充电发电机励磁系统的设计
• 3.1 充电发电机励磁系统的硬件设计
• 3.1.1 硬件系统结构框图
• 3.1.2 单片机的选型及其特点
• 3.1.3 电源电路
• 3.1.4 信号检测与处理
• 3.1.5 功率输出级电路
• 3.1.6 短路励磁
• 3.1.7 单片机外围电路
• 3.2 充电发电机励磁系统的软件设计
• 3.2.1 励磁控制系统的软件任务
• 3.2.2 调节规律的设计
• 3.2.3 流程图
• 3.3 提高系统可靠性措施
• 4 系统仿真
• 4.1 MATLAB/Simulink/SPB简介
• 4.1.1 MATLAB简介
• 4.1.2 Simolink简介
• 4.1.3 SPB电力系统模块工具箱简介
• 4.2 仿真模型的建立
• 4.2.1 基于SPB建立的励磁系统仿真模型
• 4.2.2 励磁系统仿真模型的参数设定
• 4.2.3 励磁调节器原理图
• 4.3 仿真研究
• 4.3.1 机端电压扰动仿真实验
• 4.3.2 三相短路仿真实验
• 4.3.3 仿真结果分析与结论
• 5 总结
• 参考文献
• 附录1 运行方式原理图
• 在学研究成果
• 致谢