基于T2X160S2-4交流发电机数字励磁调节器的研究

论文摘要

随着电力系统的发展,对励磁调节器的要求也越来越高;同时随着计算机和大规模集成电路的发展,微机型励磁调节器将逐步取代模拟式励磁调节器,并且单片机越来越普遍,它具有体积小专用性强等优点,为构成专业控制系统提供了有利条件。 发电机在正常运行时,负载总是不断变化的,而不同容量的负载,以及功率因数的不同,对发电机励磁磁场的作用是不同的,对同步发电机的内部阻抗也是不一样的。要维持同步发电机的端电压为一定水平,就必须根据负载的大小及负载的性质调节同步发电机的励磁电流。显然,这一调节过程只有通过自动电压调节器才能实现。本系统主要完成上述功能。 本系统以单片机作为控制核心,以PID控制为主要的控制思想,将原有的依靠模拟电路实现各项功能的励磁调节系统改造成数控励磁调节系统。本论文介绍了三相全控桥式整流电路的工作原理,所选用的MCS—51系列单片机的性能特点;并且对于系统的硬件及软件设计进行了详细的解释,包括三相全控桥主电路的选择、保护电路的设计、触发模块的设计、检测模块的设计等以及软件的控制思想和编程方法;还提出了对于实验过程中出现的各种干扰情况所给予的相应的抑制措施。本系统的设计充分利用了单片机的优点,使得通用性得到了提高。设计完成的控制板投入到发电机中基本能够完成船舶电站教学的各项实验要求。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 数字励磁调节器研究的必要性
• 1.1.1 实验室励磁调节器现状
• 1.1.2 同步发电机励磁自动控制系统介绍
• 1.1.3 励磁控制系统的任务及作用
• 1.2 国内外研究动态和趋势
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 本论文主要工作
• 第2章 控制算法的分析
• 2.1 励磁控制系统的数学模型
• 2.1.1 各环节的传递函数
• 2.1.2 励磁控制系统传递函数框图
• 2.2 数字PID控制的基本算法[4]
• 2.2.1 理想微分PID控制
• 2.2.2 实际微分PID控制
• 2.2.3 积分分离
• 2.3 对控制算法的分析、评价
• 2.4 控制参数的整定
• 2.4.1 采样周期的选取
• 2.4.2 PID参数的整定
• 第3章 数字励磁调节器的硬件设计
• 3.1 系统整体结构
• 3.2 89C51单片机的性能[35]
• 3.3 数字励磁调节器的结构及功能
• 3.3.1 数据采集部分的硬件设计
• 3.3.2 功率因数测量[16]
• 3.3.3 显示部分的硬件设计
• 3.3.4 同步设计
• 3.3.5 脉冲触发及功率放大硬件设计
• 3.3.6 三相桥式全控整流电路
• 3.3.7 起励设计
• 3.3.8 键盘和报警部分设计
• 3.4 硬件抗干扰设计
• 3.4.1 干扰的来源和传播途径
• 3.4.2 硬件抗干扰
• 第4章 数字励磁调节器的软件实现
• 4.1 系统软件的设计思路
• 4.1.1 模拟量采集软件设计
• 4.1.2 中断处理
• 4.1.3 PID调节软件设计
• 4.1.4 按键软件设计
• 4.2 软件抗干扰设计
• 4.2.1 对输入输出数据进行检查
• 4.2.2 对运算结果进行核对[32]
• 4.2.3 自动检测
• 4.2.4 接口芯片初始化
• 4.2.5 软件滤波
• 4.2.6 指令冗余技术
• 第5章 数字励磁调节器的调试
• 5.1 调试的必要性
• 5.2 数字励磁调节器的调试
• 5.2.1 系统采样信号的调试
• 5.2.2 触发信号的调试
• 5.2.3 整机调试
• 5.3 实验运行情况记录
• 5.3.1 手动调压功能实验
• 5.3.2 自动调压功能实验
• 第6章 结论
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 参考文献
• 研究生履历