发电机励磁控制装置的设计毕业设计

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1、广西大学本科毕业设计单片机在同步发电机励磁控制系统中的应用目录第一章引论1第一节课题的提出1第二节励磁控制系统技术的发展1第三节本课题研究的内容3第二章励磁控制系统原理5第一节励磁控制系统基本原理与数学模型5第二节调节励磁的基本任务8第三节控制算法研究11第三章励磁系统的硬件设计17第一节单片机选型17第二节系统的总硬件框图19第三节系统的主控制回路设计20第四节其他外围电路设计28第四章励磁系统的软件设计31第一节软件开发工具简介31第二节系统控制主要子程序流程图33第五章系统抗干扰措施37第一节硬件抗干扰措施

2、37第二节软件抗干扰措施37第六章总结39参考文献40致谢41附录同步发电机励磁控制装置的设计电路图42-42-广西大学本科毕业设计单片机在同步发电机励磁控制系统中的应用第一章引论第一节课题的提出励磁系统是同步发电机中最核心、最主要的组成部分之一，也是经典的同步发电机中最有发展前途的部分之一。随着科学技术的不断发展、生产的不断现代化，国民经济各部门都往高速化、自动化方向发展，对发电机供电质量的要求也越来越高。电压、频率和波形是电网电能质量的三大指标，而电压是否稳定是三大指标之首。电网电压水平取决于发电机的调节和控

3、制系统的功能，随着电力系统自动化水平的不断提高，同步发电机的自动控制越来越与电力系统的自动控制紧密地联系在一起。励磁装置是发电厂的重要控制设备，电力系统要求它除了维持发电机电压恒定和进行无功调节外，还必须保证电力系统的动态和暂态稳定性。因此，励磁系统性能的好坏和运行的可靠性，直接影响同步发电机系统的供电质量及其运行的可靠性和稳定性。目前，己经投入实际使用的微机型励磁控制装置的控制核心使用的多为传统的单片机(如51系列、96系列)或工控机，由于运算精度和速度有限，速度等各种性能指标很低，满足不了高标准供电电网调节的

4、要求。并且，它对动态过程的控制也不尽如人意。本文提出了适用于中小型同步发电机的励磁系统控制方案，并利用AVR高档单片机研制出励磁控制系统装置。由ATMEL公司生产的Atmega系列单片机功能强大、稳定性高、精度高、运算速度快，使得该励磁调节系统具有体积小、造价低、功能齐全、可靠性高、维护方便等众多优点，对于装备有同步发电机设备的中小企业及私人企业来说是理想的励磁控制装置。第二节励磁控制系统技术的发展自50年代以来，随着时代的进展，不论是在控制理论还是在电子器件的研制和实际应用方面，均取得长足的进展，这些成果进一步

5、促进了励磁控制技术的发展。随着电力电子技术的飞速发展，控制要求的不断提高和控制理论的不断发展，用常规模拟-42-广西大学本科毕业设计单片机在同步发电机励磁控制系统中的应用励磁控制方法实现所要达到指标愈来愈困难，并且可靠性大大降低，应用微处理器作为控制核心的微机励磁控制就成了最好的选择。国外从20世纪70年代开始研究数字励磁调节器，从80年代中期世界上第一台数字式励磁调节器（digital-basedexcitationregulator简称DER）问世以来，国内外的众多生产厂家纷纷研制并不断推出新的产品，大大推动

6、了DER的发展和应用。国外瑞士BBC公司、英国Rolls-Royce工业动力集团公司、ABB公司、加拿大CGE公司、奥地利ELIN公司以及德国SIEMENS公司等均生产DER，这些公司具有很强的科研开发能力。DER用的硬件一般自制专用控制板，10多年以来，我国在引入大容量发电机组的同时，也引入了一定数量的DER。从DER的硬件构成来看，分为单CPU系统和多CPU系统以及模拟—数字混合系统(数字部分采用PLC)等三种。单CPU系统的特点是快速、总体集成度高，因而成本也高。主要生产厂家有ABB公司和我国的大部分生产厂

7、家。多CPU系统兼有并行处理的特点，可满足快速要求，调节器功能分配给不同的CPU单元，软件编程简化，缺点也是明显的。多CPU需要一个多机并行的管理系统。采用多CPU厂家主要有英国Rolls-Roy工业动力集团公司、瑞士BHC公司UNITROL-0型励磁调节器(6个CPU)，加拿大CGE公司SILCO型双通道励磁调节器(2个CPU)等等。至于模拟—数字混合系统应该说是一种过渡系统，在国内仍受到一部分用户的青睐，但无论如何数字式励磁调节器己成为复杂的多功能励磁系统的首选，是最新励磁调节器的发展方向。在农村电力系统中，

8、发电机的励磁方式主要是直流机励磁系统、电抗移相式和电抗分流式相复励励磁系统。采用直流机励磁方式的发电机电压稳定性差，且由于换相器产生火花使系统维护工作量大，故障率高，因而发电机的供电可靠性降低，严重的影响了电网的电压质量；相复励模拟控制励磁方式虽然稳压性能较好，但由于农村电网电压波动较大，经常造成这种励磁方式的发电机出现无功震荡的情况，为了不使发电机出现因无功过载而跳闸，