基于模糊控制的数字式自动准同期装置

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1、基于模糊控制的数字式自动准同期装置胡国强，贺仁睦，涂晔海(华北电力大学电气工程学院，北京102206)摘要：介绍了一种以DSP为微处理器的数字式自动准同期装置，采用模糊控制技术对发电机电压和频率进行调节，实现了快速、平稳地达到并网条件；应用线性插值算法预测相角差来自动捕捉合闸时机；除了传统的同期功能外，还具有事件记录、录波等功能。经测试，该装置能实现高精度、快速、可靠、平稳的并网操作。关键词：准同期；DSP；模糊控制；调节；线性插值中图分类号：TM762文献标识码：A文章编号：1007-2691(2004)04-0010-06HUGuo-qiang,H

2、ERen-mu,TUYe-hai(SchoolofElectricalEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China)ThispaperpresentsadigitalautomaticsynchronizerwhichadoptsDSPasmicroprocessor.Thisdeviceadjuststhegeneratorvoltageandfrequencybymeansoffuzzycontroltechnologyinordertoachieveswitch

3、conditionrapidlyandsmoothly.Thispaperalsoprovidesawayofforecastingdifferenceofanglebyadoptingthelinearinterpolationmethodwhichcangraspsynchronizationopportunityrapidlyandreliablyandhasthefunctionsofeventrecordandwaverecord.Thetestingindicatesthatthisdevicecanrealizesynchronizati

4、onoperationwithhigh-accuracy,rapidnessandreliability.synchronization;DSP;fuzzycontrol;adjustment;linearinterpolation把模糊控制技术应用到发电机电压和频率调节中的方法还尚未见公开报道。本文介绍了一种以DSP为微处理器，使用模糊控制技术调节发电机电压和频率来快速、平稳达到并网条件，以线性插值算法预测相角差来自动捕捉合闸时机，并具有事件记录、录波等功能的数字式自动准同期装置，达到高精度、快速、可靠、平稳的并网操作。引言同步发电机的并列操作在电力

5、系统中是一项重要而经常的操作，它直接涉及到系统运行的稳定和发电机的安全。现有的微机准同期装置多为8位单片机数字式，虽然能完成自动同期操作，但是调试困难、精度低，并且只有传统的同期功能，已难以适应现代电力系统的发展[1]。随着数据处理和综合自动化技术的发展，采用数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)芯片作为微处理器成为当前自动准同期装置发展的方向。对发电机电压和频率的调节，一般是根据频差值、电压差值的大小和方向，确定相应的调节量对机组进行调节[2]。准同期并列的基本原理并列的理想条件为待并发电机和电网两侧电压的3个状态量全

6、部相等，即待并发电机频率与系统频率相等；发电机电压与母线电压幅值相等；相角差收稿日期：2003-12-03.作者简介：胡国强(1974－),男,华北电力大学电气工程学院博士研究生.=模糊控制的应用当电压差和频率差其中之一不满足并列条件时，要发出调节脉冲进行调节，以使其快速达到并列条件。本装置采用模糊逻辑控制理论，以偏差的绝对值及变化率为变量进行高速运算获取适应被控对象工况的控制量来调节调速器和励磁系统达到调节频率和电压的目的。根据同期的特点，以调节频率（速度）为例说明模糊控制算法的应用。设调速脉冲如图2所示。为零。但实际并列操作中，并列的条件允许有一定

7、的偏离。本文介绍的同期装置在同步发电机和电网按准同期方式并列操作时，必须满足下述3个条件：（1）待并发电机电压G与电网电压X的电压差S=GX应小于允许值，即S≤0.5%X；（2）待并发电机电压频率G与电网电压频率X的频率差X应小于允许值，即≤0.1Hz；G（3）在并列断路器主触头闭合瞬间，发电机与电网的电压相位差=≤1°。X应小于允许值，即G在实现时，利用DSP实时采集发电机和电网并列的所需信息，并对待并发电机的电压和频率作出自动调节，使得发电机与电网的电压幅值差、频率差能同时满足并列条件，然后快速捕捉合闸时机，在脉动电势S到达两电压向量重合之前一定时

8、间YJ（越前时间）发出合闸指令，实现准同期自动图调速脉冲图2中，为调速脉冲周期；1为调速脉冲宽