同步发电机数字式励磁控制系统设计

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1、42<电气开关>(2011．No．4)文章编号：1004—289X(2011)04—0042—04同步发电机数字式励磁控制系统的设计刘军华(湘电集团特种电气事业部，湖南湘潭411101)摘要：首先概述了励磁系统的作用以及励磁系统的发展，阐述了课题研究的背景。提出了现代电力系统对同步发电机励磁系统的要求和励磁系统的发展趋势，最后重点研究了基于DSP的励磁系统总体设计方案。各主要功能模块的硬、软件设计。关键词：励磁；DsP；控制系统中图分类号：TM92l文献标识码：BTheDesignofanExci

2、tationControlSystemofaSynchronizationGeneratorL1UJun—hua(TheSpecialElectricalDepartmentofXiangtanElectricalGroup，Xiangtan411101，China)Abstract：First，thepapersummarizestheefectanddevelopmentofanexcitationsystem，statesthebackgroundoftheoutsidereseal~han

3、dputsforwardthemordenpowersystemtotherequirementsofsynchronizationgeneratorexcitationsystemanddevelopmenttrendsoftheexcitationsystem．Finally，theoveralldesignplanoftheexcitationsystembasedDSPandthehardwareand~fiwareofthemainfunctionalmodulesarestudied．

4、Keywords：excitation；DSP；controlsystem。节器是用8098单片机组成，但功能简单，仅作电压调1课题的背景及意义节用，无法用于其他同步发电机，因为作为现代数字式国外微机励磁控制器进入实用是在上世纪80年电压调节器应具有以下基本功能：代。这期间，日本东芝公司、加拿大通用公司、瑞士(1)自动电压调节(AVR)——其稳态电压调整率ABB公司、日本三菱公司、奥地利ELIN公司、德国sI-达到较高值。EMENS公司、英国GEC公司和ROLLS—ROY公司等(2)稳定性——即P

5、ID参数应能针对不同发电机相继生产出微机励磁调节器，这些大公司均具有很强参数过行灵活设置。的科研开发能力，励磁控制器所用的计算机系统都以(3)无功功萼萎／功率因数控制——用于发电机和高速微处理器为核心，采用自行研制的专用控制板组电力系统并网。成，具有结构紧凑、可靠性高的优点，其中许多产品已(4)并列补偿——用于两台或多台发电机并联或用于我国大型水电、火电和核电厂中，这些微机励磁控并网运行。制器大多采用PID控制，各种控制、限制功能较完善，(5)保护功能——如过励限制、磁场过电压、过电装置整体制造水

6、平高。流、发电机过电压、励磁机旋转二极管故障等。目前国内微机励磁控制器的研制和开发有多个单(6)通讯功能——应能支持RS一485或CAN通讯。位开展了研制，其中南京自动化研究所、清华大学、华综上所述，为了提高同步发电机的控制水平以及公中科技大学研制的产品已在应用中，但其功能简单，可司的技术水平，研制新型数字式自动调压器迫在眉睫。靠性以及生产制造工艺与国外相比存在很大差距。2励磁控制器的总体结构及工作原理我公司2002年与湖南大学合作，研制了1套用于几十kW的双绕组发电机励磁控制用的调节器。该调本文

7、设计的励磁控制器应用最成熟的PID控制算<电气开关>(2011．No．4)43法实现对恒机端电压的控制。励磁控制系统的总体结大小。当发电机机端电压的测量值低于给定值时，增构如图l所示。大励磁电流，使机端电压上升；反之，减小励磁电流，从而达到控制和调节发电机机端电压和无功功率的目的。控制器还将根据现场输人的操作和状态信号进行．!：，4、T2逻辑判断，实现各种运行方式所需的励磁调节和限制、藤睡保护、检测、故障判断等功能。琴3励磁控制器设计任务分析镞用通0一l电机控制励磁控制器作为同步发电机控制的一个重

8、要辅助起励回路lI．霉一IPwM模块日开量入出块控制设备，由励磁功率单元和励磁控制器单元两部分关输输模整流桥HJI嬖荜莞：!构成。本课题的研究基于励磁控制器的需求和发展趋势，充分利用所选单片机芯片丰富的外设资源，完成励图1励磁控制系统总体结构框图磁控制器各模块的软硬件设计，使励磁控制器的多个在自并励励磁控制系统中，励磁电源取自发电机功能数字化地整合为一体，功能较为齐备，结构简单，机端电压，发电机正常运转之前，不能提供励磁电流，提高励磁控制系统的可靠性。在对现有的国内外励磁所以发电机