基于CAN通讯燃气发电机组并机控制系统研究

摘要

在经济发展快速的今天，人们对发电量的要求在随时变化，为了使电力系统稳定运行，电量合理利用不浪费资源，两台甚至多台发电机组联合运行的情况被越来越多地应用到电源使用中。
　　本文在对燃气发电机组的特性进行探究的基础上，确定了基于CAN通讯燃气发电机组并机控制系统的总体方案。对控制系统的CAN总线通讯进行了设计，包括CAN报文的分配和CAN通讯的软件、硬件电路，并对整个报文发送和返回过程的传输时间周期进行了计算和验证。
　　本文对并机同步，负载分配转移和解列卸载各过程进行理论分析。在并机同步过程，给出发电机端电压幅值不等、发动机转速不同和相位不同的最大可接受范围，为并机同步条件判断提供理论参考数据。在负载分配转移过程，给出功率分配理论值，为分配的理论目标值提供参考。在解列卸载过程，给出各机组发动机转速和发电机端电压应当的变化趋势，为解列卸载操作提供理论指导。
　　本文对燃气发电机组并机控制系统的最小系统、电压采集电路、电流采集电路、相位采集电路、调压调速输出电路和合闸驱动电路进行设计，并对各电路所需的底层软件进行配置和编写。用State flow建立主函数的控制算法流程，运用RTW自动代码生成技术生成软件的主函数部分。
　　本文完成并机控制器实验平台的搭建，在平台上对控制系统进行了软硬件的联合调试。搭建试验用台架，在台架上完成系统标定和试验任务。增加修正系数提高电压计算值精确度，标定了调压特性曲线和调速特性曲线。进行手动和自动地发电机组并机、负载分配转移和解列卸载试验，对手动和自动并机试验数据进行了比较。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 论文背景及意义

1．2 燃气发电机组并机控制系统国内外发展及研究现状

1．2．1 燃气发电机组控制器发展现状

1．2．2 燃气发电机组控制系统研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 基于CAN通讯燃气发电机组并机控制系统总体方案设计

2．1 燃气发电机组工作原理与控制过程分析

2．2 控制系统结构设计及其工作原理分析

2．3 控制系统CAN总线通讯设计

2．3．1 现场总线及系统现场总线方案

2．3．2 CAN通讯协议和Modbus协议制定

2．3．3 CAN通讯硬件软件设计

2．3．4 CAN通讯性能验证

2．4 本章小结

3 燃气发电机组并机控制策略研究

3．1 并机过程控制策略研究

3．1．1 发电机组间相位差控制策略研究

3．1．2 发动机转速控制策略研究

3．1．3 电机电压控制策略研究

3．2 并机负载分配策略研究

3．2．1 有功功率分配控制策略研究

3．2．2 无功功率分配控制策略研究

3．3 机组解列卸载控制策略研究

3．4 本章小结

4 燃气发电机组并机控制器硬件开发

4．1 主控芯片要求及选型设计

4．2 信号采集电路设计

4．2．1 电压信号采集电路设计

4．2．2 电流信号采集电路设计

4．2．3 相位信号采集电路设计

4．3 执行信号输出电路设计

4．3．1 发动机调速、发电机调压控制信号输出电路设计

4．3．2 合闸驱动电路设计

4．4 本章小结

5 燃气发电机组并机控制器软件开发

5．1 开发环境和RTW自动代码生成

5．2 燃气发电机组并机控制系统软件总体流程

5．3 输入量计算处理软件开发

5．3．1 转速测量软件开发

5．3．2 电压、电流和功率测量软件开发

5．4 发动机调速、发电机调压输出软件开发

5．5 负载转移软件开发

5．6 本章小结

6 燃气发电机组并机控制器调试和台架试验

6．1 燃气发电机组并机控制器软硬件调试

6．1．1 并机控制器实验平台及调试方案

6．1．2 并机控制器软硬件性能调试

6．2 燃气发电机组并机台架试验研究

6．2．1 试验台架搭建

6．2．2 燃气发电机组性能标定试验

6．2．3 两台燃气发电机组并机试验

6．3 本章小结

7．1 全文总结

7．2 工作展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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