[实用新型]基于物联网的智能型同步发电机励磁电源终端

说明书

技术领域

本实用新型涉及同步发电机的电源终端，具体的说是一种物联网的同步发电机励磁电源终端。

背景技术

同步电机的工业应用非常广泛，而励磁电源则是驱动同步电机正常运转的核心部件。在同步电机的不同运行状态下，励磁电源终端需要准确地输出合适的励磁电流，以保持同步电机的正常运转。对于励磁电源产品，经过几十年的发展，其主电路结构已经相对成熟，改进的空间不大，现在产品的发展方向是智能化和信息化。然而，目前制约国内厂家的关键问题是，不能将最新的硬件技术和先进的控制算法快速融入产品，跟上智能化、信息化的时代发展潮流。

对于同步电机，在起动、欠压、欠励、过励、失步、再同步、停机等不同的运行状态下，需要励磁电源不投励、投全励、强励、灭磁以及逆变馈电等不同的工作模式。并且针对不同的工业需求，励磁电源还需要在恒电压、恒电流、恒功率因数以及恒无功等不同控制方式下运行。因此，根据电机的运行特性和励磁电源的工作状态，智能地切换励磁电源的控制方式，合理地调配系统的控制参数，最终实现励磁电源的智能控制非常必要。

另外，随着计算机网络技术的不断发展，物联网、云计算等高新技术已经逐渐成熟，越来越广泛的应用到工业和民用产品中。传统的工业产品多采用485总线和CAN总线作为通信方式，现在很多工业产品开始采用速度更快、无线通信更方便、网络拓展更容易的以太网作为通信工具。通过以太网络，可以很方便地与上位机通信，不仅可以将设备的运行状态信息快速地发送到监控计算机，为企业信息融合和现代化管理提供便利；也很容易实现跨地区、跨国界的远程监控，方便设备的故障诊断和系统升级。

发明内容

现有技术不能实时远程监控同步发电机励磁电源运行状态，当同步发电机励磁电源终端出现故障时，人们不能及时有效的发现解决故障，本发明将同步发电机励磁电源终端和互联网有效结合起来，实现对电源终端实时的识别、管理和控制。

本项发明旨在为同步电机提供网络化的智能型励磁电源终端，为工业生产提高生产效率、降低能耗、改善信息化水平打下良好的基础。

同步发电机励磁电源是基于可控硅三相全桥整流技术，设计同步电机励磁电源终端的控制主电路、模拟信号和数字信号的采集与处理。以DSP芯片为核心数据计算处理器，ARM芯片为交互控制处理器，设计功能强大的励磁电源控制电路。统筹安排各功能模块，研制功能强大的同步电机励磁电源终端。

1、励磁控制技术

为了提高同步电机及机组的动态稳定性，减少电机由于电网或负载等突然波动而导致电机失步的机率，确保工艺生产的连续性与稳定性，引入了转子励磁电流负反馈与定子功率因数负反馈相结合的双闭环控制系统，从而使整机的性能指标大大提高。具体表现在：当供给励磁系统的电源发生波动时，励磁控制器电流环能迅速作出反应，自动调整可控硅触发导前角，使励磁电流基本保持恒定；当励磁绕组直流电阻随温度变化时，励磁控制器电流环将自动改变可控硅触发导前角，维持励磁电流恒定；当同步电机定子供电电源和负载发生波动时，励磁控制器的功率因数环迅速作出反应，自动加大或减小励磁电流给定值，在一定的范围内保持同步电机功率因数恒定。系统闭环控制结构图如图1所示。

以上均为全数字式闭环调节，并引入了比例积分调节器，使系统在保持良好的稳定性的同时，具有较好的动态性能。PI调节器的参数除可理论计算外，还可通过励磁装置的用户接口进行在线修改。为了实现双闭环励磁调节，需要可控硅整流主回路、触发脉冲形成及放大电路、DSP处理器及外围电路、信号测取电路等硬件的支撑；同时还需要合理配置保护类软件、测量运算类软件、控制类软件等软件程序。为了使主机具有更高的可靠性，控制部分设置了双通道功能，每个励磁控制器配有完成双闭环励磁控制的所有软硬件，主机设有故障巡检、定位、报警和自动切换功能，使整机具有极高的运行可靠性。

2、智能控制策略

针对恒电压、恒电流、恒功率因数、恒无功等不同控制方式以及不投励、投全励、强励、灭磁以及逆变馈电等不同工作模式，统计、分析各种控制方式和工作模式下励磁控制系统的输入输出特性，实验和总结不同工况、干扰以及故障情况下系统的控制参数，建立详细、全面的状态规则库。对规则库进行分析和归纳，设计合理的模糊系统推理机制。当励磁电源终端的运行状态发生变化时，通过模糊系统推理确定当前的控制策略，自适应地调节控制参数，完成励磁电压、电流、功率因数等系统输出的最优控制。并且，在同步电机励磁电源终端实际运行的过程中，可以对规则库中没有出现的运行状态进行实时记录，然后分析、总结和归纳新的规则，使系统具备自学习能力，提高励磁电源终端的智能化水平。