交流励磁发电机励磁控制系统的研究

交流励磁发电机具有改善电力系统稳定性、转子转速可变、可以深度进相运 行而不失步等优良特性，尤其适用于抽水蓄能电站等场合，是国内外电力系统研 究的一个重点。交流励磁发电机系统在国外已得到成功运行，但是，到目前为止， 我国还没有实用的机组投入工业运行。 励磁控制系统在发挥交流励磁发电机的优良特性方面起着关键作用，因此， 研究一个具有高可靠性、适于工业现场应用的全数字模块化微机励磁控制系统是 本文的主要研究目的。 本文首先研究了交流励磁发电机的三相静止坐标系数学模型和两相旋转坐标 系数学模型及定子电压定向的矢量控制策略。分析了交流励磁发电机的有功功率 和无功功率调节过程。 本文通过对交流励磁发电机励磁装置的核心电路交-交变频器的研究，提出了 便于微机实现的改进的余弦交点算法。 本文利用PC104工控微机设计了主控微机系统。嵌入式工业控制PC104系列 微机产品具有模块化、低功耗、高抗干扰性等特点，并且，与现有通用微型计算 机系统保持软硬件兼容，可以充分利用现有的PC总线的软硬件资源，大大减少产 品的一次开发费用，降低开发风险，缩短产品开发周期，提高产品性能。 本文在系统内微机模块之间的数据通讯方面充分利用了CAN串行网络总线。 CAN总线既解决了一般串行通讯口（如RS232、RS485类）在自动装置中多微机 之间的数据通讯的低速率问题，又解决了很多设计方案所选用的双端口存储器类 并行总线的结构复杂、易受干扰等弊端。实现了整个装置的硬件模块化结构，使 得整个励磁装置结构简单、可靠性高，并具有很强的实时性和灵活性。在下位机 的设计中，采用了微控制器87C196KD和高集成度可编程系统器件PSD501，使 该系统结构紧凑，设计灵活、抗干扰能力强。 本文还编制了仿真程序对交流励磁发电机和交-交变频器的动态过程进行了 仿真，为进一步的励磁系统联调奠定了基础。