[实用新型]基于DSP的同步发电机模拟励磁系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电力系统及其自动化技术领域，涉及一种基于DSP的同步发电机模拟励磁系统。

背景技术

同步发电机模拟励磁系统是电力系统动态模拟的重要设备之一，主要应用于科研院和电力自动化设备生产企业的科学研究，电力新技术新设备的研发和电力产品检验和测量，以及高等院校的科研和实验教学。

由于经济性和安全性的原因，电力系统的故障试验一般不在实际电力系统而在电力系统动态模拟实验室进行。同步发电机原模拟励磁系统，是电力系统动态模拟的重要设备之一，对于研究电力系统中的大干扰问题和机电暂态过程，具有不可忽略的作用。目前模拟励磁系统的研究还落后于励磁系统，虽然有全数字控制的模拟励磁系统产品，但仍存在着如下几个问题：

(1)控制核心采用196单片机，与专用电机控制芯片TMS320F2812DSP相比数据处理速度、精度、片内集成的专业外设等差距很大。

(2)人机界面差，采用数码管和指示灯来显示参数和状态，与大屏幕LCD显示器相比人机界面不够友好。

(3)与上位机通信系统采用的是RS232接口，传输速度小，距离短，抗干扰能力差。

(4)模拟发电机的控制方式少，保护限制功能不够完善，没有模拟发电机运行过程中所出现的许多故障问题，比如发电机断线、励磁变断线失磁等。

因此，有必要对现有的模拟励磁系统进行改造设计。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提出一种基于DSP的同步发电机模拟励磁系统，该基于DSP的同步发电机模拟励磁系统性价比高、易于实施、具有很高的实用价值。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种基于DSP的同步发电机模拟励磁系统，三相整流桥的直流侧和负阻器均串接到同步发电机的励磁回路中；DSP的PWM端口通过脉冲驱动电路与三相整流桥的触发端相接；

同步发电机端电压信号、同步发电机端电流信号、励磁电压信号、励磁电流信号均接入到DSP的AD输入端口，电压同步信号接DSP的CAP输入端。

DSP通过串行通信接口与上位机通信连接。

DSP与LCD显示器相接。

三相整流桥为三相全控整流桥，电压同步信号为同步发电机端电压信号经过零比较器后输出的信号，用于跟踪电压过零点。

有益效果：

本实用新型的基于DSP的同步发电机模拟励磁系统，以32位的高速专用DSP芯片TM3202812为控制核心，在DSP芯片中，可以采用免疫算法对控制参数进行优化整定；而且在模拟励磁系统中加入了功角测量功能。

利用DSP的高速数据处理能力，在不增加硬件，只利用实时、精确的采样据，实现了功角的精确计算，可以显著提供同步发电机模拟励磁系统的控制精度。本系统采用RS-485通信接口与上位机通信，比现有RS-232通信速度和距离都有很大提高；采用大屏幕LCD显示器，比现有LED数码管和指示灯，有更好的人机界面，并用单片机实现了DSP与LCD屏间的串并行转换，增加了传输的可靠性。使用户能直观的进行参数调整等操作。

附图说明

图1是同步发电机模拟励磁系统的主回路示意图；

图2是同步发电机模拟励磁系统的总体电路框图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

实施例1：

如图1和图2所示，一种基于DSP的同步发电机模拟励磁系统，三相整流桥的直流侧和负阻器均串接到同步发电机的励磁回路中；DSP的PWM端口通过脉冲驱动电路与三相整流桥的触发端相接；同步发电机端电压信号、同步发电机端电流信号、励磁电压信号、励磁电流信号均接入到DSP的AD输入端口，电压同步信号接DSP的CAP输入端。DSP通过串行通信接口与上位机通信连接。DSP与LCD显示器相接。

脉冲驱动电路为现有的常用电路。

三相交流电源经可控整流器变换为直流电源，由控制电路产生触发脉冲调节直流电压。

同步发电机模拟励磁系统的主回路的设计思想是：励磁调节器从模拟同步发电机采集所需信号，控制励磁功率单元的输出即控制模拟同步发电机的励磁电流，负阻器串接在励磁绕组回路中，增大励磁绕组时间常数。

本励磁系统是对15KVA机组设计的，励磁电流为3.5A，励磁电压为200V。