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自备电源高压发电机励磁系统设计

作　者: 程欢
导　师: 于克训
学　校: 华中科技大学
专　业: 电机与电器
关键词: 自备电源高压发电机励磁控制系统 DSP 变系数PID
分类号: TM31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 18次
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内容摘要

本文是作者在参与课题车载自备电源系统中的重要部分,即高压发电机励磁控制的基础上,对独立运行不并网的同步发电机的励磁及其控制系统进行的研究。高压发电机作为自备电源系统的主力发电机,担负着自备电源系统能否正常工作的重责。该课题所研究的高压发电机励磁系统,由于高压发电机的特殊性,电压频率波动幅度较大,为了保证发电机端电压维持在一定水平,必须根据负载的大小和性质,通过自动励磁调节器同步调节其励磁电流和励磁电压。本文通过理论分析、数值仿真对高压发电机励磁控制系统进行了研究。本文在对自备电源系统的工作原理深入了解的基础之上,充分了解了同步发电机励磁控制方式和控制算法的国内外发展水平。针对本文所提的高压发电机励磁控制系统,分析并确定其具体所需的励磁方式、励磁主电路拓扑结构、控制算法等,详细阐述了主电路拓扑的工作原理,并计算励磁电源主电路的各个参数,其中高频变压器的设计,对于整个系统的良好工作显得尤其关键和重要。并且使用Matlab对励磁主电路系统进行仿真,验证主电路拓扑的合理性和适用性。在详细设计阶段,首先是硬件设计,主要是DSP2407的外围接口电路原理图的设计。在软件设计方面,对励磁系统采用了变系数PID的控制方法,搭建了励磁系统数学模型并进行阶跃响应的仿真分析;对励磁控制系统的运行控制进行了详细的设计,给出了控制流程;最后分析了在软件设计中存在需要注意的问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 引言  8
  1.2 同步发电机励磁系统的发展与现状  8-11
  1.3 课题研究的主要内容和技术关键  11-13
2 预计达到的技术要求和技术方案  13-16
  2.1 励磁系统的设计要求  13
  2.2 励磁系统技术方案确定  13-16
3 励磁系统主电路的分析设计  16-23
  3.1 励磁系统主电路拓扑结构设计  16
  3.2 励磁系统主要性能参数指标  16-17
  3.3 励磁系统主电路原理分析和理论计算  17-21
  3.4 高频变压器的分析和设计  21-22
  3.5 本章小结  22-23
4 励磁系统控制电路分析设计  23-38
  4.1 控制电路结构分析  23-24
  4.2 基于DSP2407 的PWM 的实现分析  24-25
  4.3 硬件电路设计  25-35
  4.4 电磁兼容设计  35-37
  4.5 本章小结  37-38
5 励磁系统控制策略及软件设计  38-49
  5.1 系统控制策略及相关算法实现  38-43
  5.2 励磁控制器设计与仿真  43-46
  5.3 励磁控制系统软件设计  46-48
  5.4 本章小结  48-49
6 励磁系统仿真研究和波形分析  49-52
  6.1 高压发电机 12000r/min 空载工作状态时的波形  50-51
  6.2 高压发电机 8000r/min 额定负载工作状态时的波形  51
  6.3 本章小结  51-52
7 总结与展望  52-54
  7.1 本文总结  52-53
  7.2 课题展望  53-54
致谢  54-56
参考文献  56-58

自备电源高压发电机励磁系统设计

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