基于斩波控制的励磁系统研究及通信功能实现

论文摘要

随着经济的增长和技术理论的创新,智能电网、微网理论逐渐成为广大科研工作者研究的新方向,尤其是分布式发电系统以其投资少、单机容量小、发电灵活等优点,逐渐成为满足负荷增长需求、提高能源综合利用效率和供电可靠性的有效途径之一。由于分布式发电系统的单机发电容量较小,因此需要的励磁机相对来说也是中小型的,所以对中小型励磁系统的研究具有一定的现实意义。本文基于此,对励磁控制装置进行分析研究,并将励磁主回路以不可控整流桥和直流斩波的控制方式代替传统上的全控型整流桥,这样不仅不需要严格的三相相序控制,也有利于维护和检修。励磁控制装置除了要具有良好的技术指标和可靠性之外,还应具备良好的通信系统和友好的人机交互界面,能够简洁明了的显示系统的状态信息并能收发监控网的操作控制指令和当前系统状态。随着数字控制技术、计算机电子技术的飞速发展,电力系统自动化程度不断提高,数字式励磁控制逐渐成为发展趋势,其核心控制芯片逐渐开始采用新型的微处理器,例如单片机、DSP等,这些处理器的应用,不仅提高了系统性能,也为通信功能的扩展提供条件。本文针对一个基于LM3S818的单片机励磁控制装置,对其通讯功能的实现进行研究,给出了详尽的硬件设计方案,并完成了人机交互界面的设计,最终在电路板上实现了通信端口的设计并和上位机进行信息交互。本文针对通信的实现介绍比较详细,对于其他基于单片机的通信系统开发也具有一定的借鉴和参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 励磁控制方式的发展现状
• 1.2.1 单变量控制方式
• 1.2.2 多变量控制方式
• 1.2.3 非线性控制方式
• 1.3 励磁系统的主要功能
• 1.3.1 调节机端电压
• 1.3.2 调节并列运行发电机间的无功功率分配
• 1.3.3 提高电力系统运行稳定性
• 1.3.4 改善电力系统的运行条件
• 1.4 励磁装置的通信功能
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第2章 基于直流斩波励磁系统的控制策略
• 2.1 励磁变压器接线方式
• 2.2 励磁主回路的设计
• 2.2.1 整流电路设计
• 2.2.2 直流斩波电路设计
• 2.2.3 励磁装置功率因数的计算
• 2.2.4 起立问题
• 2.3 暂态过程分析计算
• 2.3.1 同步发电机电磁暂态方程
• 2.3.2 无励磁调节时同步发电机三相短路暂态过程
• 2.3.3 强励时同步发电机三相短路暂态过程
• 2.3.4 暂态过程中励磁电流的计算
• 2.3.5 励磁电压响应比
• 2.4 建立模型及仿真验证
• 2.4.1 建立励磁控制模型
• 2.4.2 IGBT触发角控制及仿真验证
• 2.5 小结
• 第3章 在平台上的串口通信硬件设计
• 3.1 基于LM3S818的通信系统设计
• 3.2 RS-232串口通信接口电路设计
• 3.3 USB串口通信接口电路设计
• 3.4 小结
• 第4章 人机交互界面的设计
• 4.1 计算机监控系统设计
• 4.2 界面显示程序设计
• 4.3 通信模块设计
• 4.3.1 通信的发送过程
• 4.3.2 通信的接收过程
• 4.4 小结
• 第5章 调试及结果
• 5.1 硬件通信电路调试
• 5.2 数据通信显示界面
• 5.3 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作
• 致谢