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數(shù)字式柴油發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的研究
2017-11-4 閱讀(560)
柴油發(fā)電機是一種獨立的中小型發(fā)電設(shè)備，目前在中小型發(fā)電機上使用的還是模擬勵磁控制器，模擬勵磁控制器不利于實現(xiàn)高精度、強適應性的勵磁控制，數(shù)字式勵磁控制器具有精度高、反應快、控制算法適應性強等優(yōu)點，因此數(shù)字式勵磁控制器在近幾年有著取代模擬勵磁控制器的趨勢。
本文首先介紹了柴油發(fā)電機組的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以及發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的發(fā)展，簡要介紹了柴油發(fā)電機組的組成，研究了中小型同步發(fā)電機的勵磁方案，分析對比各種勵磁方案的優(yōu)缺點，說明了柴油發(fā)電機選用無刷勵磁方式作為其勵磁方案的原因。 在分析了柴油發(fā)電機勵磁控制器的作用和性能指標后，本文對柴油發(fā)電機的勵磁功率主回路進行了詳細設(shè)計，包括基于IGBT的開關(guān)式勵磁功率單元、起勵、滅磁、整流橋保護和IGBT驅(qū)動與保護等電路的設(shè)計，并給出了二極管、勵磁變壓器的選型參數(shù)和依據(jù)。
本文采用DSP芯片TMS320F2812作為勵磁控制器的控制芯片。在硬件設(shè)計中，充分利用了TMS320F2812芯片豐富的外設(shè)資源，并把具有可靠性高的頻率檢測、多通道交直流信號采樣、具有光電藕合器的開關(guān)量輸入輸出和人機接口等電路有機地整合為一體。在軟件設(shè)計中，遵循結(jié)構(gòu)化、模塊化、自頂向下、逐步細化的編程思想，開發(fā)了可讀性強的頻率檢測、數(shù)據(jù)采集與計算、PWM脈沖產(chǎn)生和勵磁限制保護等模塊，并把它們無縫地嵌入到總體軟件框架之中。
zui后，本文給出了勵磁系統(tǒng)的數(shù)學模型，并提出了模糊PID控制算法，與以常規(guī)PID為控制算法的勵磁系統(tǒng)作了仿真對比，在起勵運行與電壓給定發(fā)生變化時，對兩者的機端電壓波形進行了對比分析，結(jié)果表明采用模糊PID控制算法的勵磁系統(tǒng)在改善發(fā)電機系統(tǒng)的動態(tài)性能方面優(yōu)于采用常規(guī)PID控制算法的勵磁系統(tǒng)。
