数字式同步发电机励磁系统的研究与设计

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩

2、印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要励磁控制系统在同步发电机组中起着非常重要的作用，励磁调节器的性能影响着电力系统的稳定性，随着电力系统的发展，励磁调节器也取得了很大的进步，无论是在稳定性方面还是在功率等级方面，励磁调节器的自身特性有了很大程度的提升。近些年，随着计算机控制技术的迅猛发展，励磁调节系统也逐渐由数字式控制系统代替传统的模拟

3、式控制系统，数字式励磁系统成为了现代励磁控制的必然发展趋势。由于数字式励磁系统采用软件编程进行控制，可实现先进的智能控制算法，使励磁控制器的控制性能有很大幅度的提升。综上所述，数字励磁调节器具有控制精确、功能强大、体积小巧、方便调试和升级等优点。随着电力电子技术的发展，全控型器件的耐压等级及通流能力都有了很大的提高，相对于半控型的可控硅而言，全控型器件的通断可由PWM控制。本设计中利用全控器件的三相电压型整流器（VSR）代替传统的可控硅整流器，达到减小整流器输入端的谐波含量，提高的功率因数的目的。分析

4、了三相电压型整流器在三相ABC坐标系、两相静止坐标系、两相旋转d-q坐标系下的数学模型，对三相全控型整流器采用电压空间矢量（SVPWM）控制的方法，并列出了SVPWM的具体控制步骤及仿真模型。励磁调节器采用自并励励磁方式，发电机并网前调节励磁电流环，使发电机机端电压符合并网条件，并网后加入与功率有关的反馈量，从而实现并网后发电机输出的无功功率调节。励磁调节系统是一个非线性系统，发电机的功率因数与励磁电流及整流器输出电压之间没有确定的数学表达式，因此采用Fuzzy-PI控制算法对功率因数环进行控制，综合

5、模糊控制和PI控制的优势使受控系统有更佳的控制效果，对励磁电流环采用改进PID控制算法，使励磁电流可以更好的跟踪发电机系统变化。采用MATLAB软件对整个励磁系统进行了建模仿真，结果表明本文设计的励磁控制器的控制效果良好，符合设计要求。本文完成了自并励数字式励磁调节器的硬件设计，采用TI公司的TMS320F28335DSP作为系统的主控制芯片，利用其快速的计算能力提高系统的实时控制性能，论文中给出了部分硬件系统设计逻辑框图、电路原理图以及软件流程图。关键词：三相电压型PWM整流器SVPWM数字式励磁F

6、uzzy-PI控制DSPABSTRACTInsynchronousgenerators,theexcitationsystemplaysanimportantrole,andtheexcitationregulatoraffectsthestabilityoftheelectricpowersystem.Withthedevelopmentofthepowersystem,theperformanceoftheexcitationregulatormadeagreatprogressinstabili

7、tyandpowerlevel.Inrecentyears,astherapiddevelopmentofcomputercontroltechnology,theanalogcontrolsystemofexcitationregulatorisgraduallyreplacedbythedigitalcontrolsystem,anddigitalexcitationbecomesthedevelopmenttrendofthemodernexcitationsystem.Digitalexcit

8、ationregulatorusesthesoftwareprogramtocontrol,sothecontrolperformanceoftheexcitationcontrollerhasbeensignificantlyupgradedandtheintelligentcontrolalgorithmcanbeachieved.Insummary,digitalexcitationregulatorhastheadvantagesofprecis