[发明专利]一种发电机原动系统动态仿真装置

说明书

技术领域

本发明专利属于电力电子技术与计算机控制领域，涉及一种发电机原动系统动态仿真装置。

背景技术

发电机原动系统仿真模型是电力系统动态模拟的重要设备之一，主要应用于科研院所和电力自动化设备生产企业的电力系统科学研究、电力新技术新设备的研发和电力产品检验与测量，以及高等院校的科研与实验教学。

目前国内外采用的仿真装置多为模拟控制或数/模控制，存在控制系统元器件数量多与结构复杂、电子元器件容易老化、易受环境温度影响、抗干扰能力差与自动化程度低等缺点，。未实现与PC机全面通信功能以及遥测、遥控等功能，PI参数的确定采用传统方法，系统调试与维护复杂，不能满足研究人员对电动机仿真装置的要求，国内外电力系统动态模拟概况具体参见表1。

表1：国内外电力系统动态模拟概况

发明内容

本发明专利所要解决的技术问题是提供一种发电机原动系统动态仿真装置，本装置采用微处理器为核心的数字处理系统，可实现发电机原动系统的动态仿真、直观显示各种数据参数、并可与上位机通信，即在上位机上进行远程监测和控制。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种发电机原动系统动态仿真装置，其特征在于，包括主回路、操作回路和控制电路；

所述的主回路包括为直流电动机供电的三相可控整流器和控制该可控整流器开闭的开关；

所述的操作回路驱动主回路上的开关，同时与控制电路电连接；

所述的控制电路包括微处理器、信号采集电路、用于给三相可控整流器的各晶闸管提供触发脉冲的触发电路、用于连接操作回路的继电保护与开关量输出电路；所述的信号采集电路、触发电路以及继电保护与开关信号输出电路均与微处理器连接；

所述的信号采集电路包括电枢电流采集电路、电枢电压采集电路、励磁电流采集电路、同步信号发生电路和测速脉冲采集电路。

所述的微处理器还通过通信电路与上位机通信连接。

所述的通信电路采用R485通信电路。

所述的同步信号发生电路由单相同步变压器、比较器、光耦隔离器和施密特触发器依次串接组成。

所述的比较器采用LM339芯片，所述的施密特触发器采用74LVC14芯片。

所述的微处理器为DSP。

所述的DSP采用TMS320LF2407A芯片。

本发明所具有的有益效果：

本装置采用DSP直接数字信号处理器，优于单片机微处理器，可提高微机控制系统快速处理信息的能力、计算的精度、发电机原动系统模拟准确度，以及减少系统硬件的数量，提高系统运行的可靠性。

本装置采用LCD液晶中文数据实时显示，使用户能更直观地进行监视、参数调整和控制等操作。

本装置具有R485串行通讯接口，可用来与PC机连接，以便于监控人员对该放置装置进行远程监控。

本装置与国内外发电机原动系统仿真装置主要技术性能对比见表2。

表2：国内外发电机原动系统仿真装置主要技术性能对比

附图说明

图1为本发明的主电路结构示意图；

图2为本发明的继电保护与测量电路图；

图3为脉冲放大电路图；

图4为操作回路接线图；

图5为数字控制原理框图；

图6为电枢电流、电枢电压、励磁电流检测电路；

图7为时钟电路；

图8为复位电路；

图9为存储器扩展电路；

图10按键电路；

图11为下位机通讯电路；

图12为同步信号发生电路；

图13为脉冲功率放大电路；

图14为继电器驱动电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

运用电力系统物理模拟和数学仿真基本理论以及物理相似基本定理，建立了发电机原动系统(调速器、管道特性和原动机自平衡特性)通用仿真(数学)模型，突破纯硬件仿真和全模拟控制的传统思想，采用基于微机控制的原动系统动态仿真方法，运用硬件仿真与软件仿真、模拟控制与数字控制以及数学模拟与物理模拟相结合的方法并利用通信技术，实现了发电机原动系统动态特性仿真。

该装置对电力系统的真实原动机(水轮机和汽轮机)及其调速器进行模拟，由数字控制部分、操作回路和主回路组成，如图1所示。数字控制部分完成原动机调速器的仿真，主回路以及直流电动机完成对原动机即水轮机和汽轮机自平衡特性的仿真，它们共同完成原动机及其调速系统的仿真。