基于S7-200可编程序控制器同步发电机无刷励磁调节器的研究

摘要

励磁系统是同步发电机的重要组成部分,直接影响发电机的运行特性.该文介绍了一种基于S7-200可编程序控制器的同步发电机微机励磁调节器的设计与研究.为提高调节器运行的可靠性和安全性,该设计采用了双通道结构,即由两个硬件结构完全相同而又相互独立的通道组成,该文论述了微机励磁调节器的硬件组成,详细介绍了采用S7-200的主控单元的设计和信号转换电路(定子电流有功/无功转换、移相触发、频/压转换电路)的设计.调节器的软件采用Step 7-Micro/Win 32标准工具软件的梯形图语言编写,文中论述了调节器的软件组成,详细介绍了异步定时中断的模块化设计方案,分别介绍了限制功能的实现、PID回路指令的使用、PID运算的改进和参数整定,以及串行通信的格式和上位机的界面制作.该调节器具有恒端电压、恒励磁电流、恒无功、恒功率因数等运行方式.为使调节器功能进一步完善和同步发电机及电力系统的稳定运行,该文用MATLAB语言提供的仿真工具Simulink对附加电力系统稳定器(PSS)的同步发电机系统进行了建模和仿真,为励磁系统和PSS的参数设计以及系统校验提供仿真依据.根据无刷励磁系统特点,提出一种电磁式无刷励磁同步发电机转子两点接地或匝间短路的检测方法,并详细介绍了电路的设计.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

1同步发电机励磁系统概述

1.1同步发电机励磁控制系统的任务

1.1.1控制发电机端电压

1.1.2控制无功功率的分配

1.1.3提高同步发电机并联运行的稳定性

1.1.4同步发电机的保护

1.2同步发电机励磁系统的基本组成

1.3同步发电机励磁调节器发展概况

1.4采用可编程序控制器的励磁调节系统的优点

1.5论文的主要工作

2同步发电机微机励磁调节器的硬件系统

2.1微机励磁调节器硬件系统原理

2.2基于S7-200可编程序控制器的主控单元设计

2.2.1 S7-200的结构和工作原理

2.2.2主控单元的硬件设计

2.3信号转换电路设计

2.3.1定子电流有功/无功转换电路

2.3.2移相触发单元设计

2.3.3频/压转换电路

2.4双通道的连接与切换

2.5无刷励磁同步发电机转子两点接地检测电路设计

3微机励磁调节器软件系统设计与研究

3.1软件系统总体设计

3.2通道调节原理和限制功能的实现

3.2.1 AVR运行方式和AER运行方式的调节原理及相互跟踪

3.2.2限制功能的实现

3.3微机励磁调节器PID控制规律的分析

3.3.1 PID回路指令和数字式PID算法

3.3.2 PID回路使用和回路间的无扰动切换

3.3.3 PID调节器的设计

3.4微机励磁调节器的串行通信

3.4.1自由口指令和通信指令格式概述

3.4.2 PLC执行程序过程

3.4.3串行通信的设置和界面制作

4附加电力系统稳定器(PSS)的同步发电机系统仿真

4.1系统仿真工具Simulink简介

4.2电力系统稳定器的作用原理和模型

4.2.1电力系统稳定器的作用原理

4.2.2电力系统稳定器的原理

4.3励磁调节系统的数学模型

4.4同步发电机的数学模型及其基本方程式

4.5仿真计算实例

5系统实验

5.1实验系统

5.2实验内容与结果

结论

参考文献

在学期间发表的论文

致 谢