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同步发电机新型励磁系统控制方式的研究

作　者: 曹楠
导　师: 余英
学　校: 中国电力科学研究院
专　业: 计算机应用技术
关键词: 励磁系统控制 阻尼调节 剩余力矩 数字仿真 动模实验
分类号: TM31
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 216次
引　用: 1次
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内容摘要


本文从同步发电机的机电作用机制的研究入手，指出了在电力系统中并联运行的发电机转子的摆动，归根到底是转子相对于其定子电流形成的旋转磁场间的相对运动。形成定子旋转磁场的电流由两个因素决定：一是转子电流的磁势，一是定子电流的磁势。而发电机定子电流的大小及相位在很大程度上受电力系统的电气联系情况制约。在dq0坐标系里，它们可以随转子的位置分解为d轴和q轴两个分量。研究发现，同步电机转子相对于其定子旋转磁场摆动时，如果发电机物理有效电势E’(E’_q)因电枢反应随功率角的增大而减少(这主要是定子电流纵轴分量I_d的影响)，则会引起对摆动的负阻尼。针对这一物理事实，可以得出结论：①I_d的变化反映了转子的摆动，用它作为励磁阻尼调节的信号是最能反映物理实际的。d~2I_d/dt~2即可视为转子振荡中的剩余力矩(即引起摆动的动力矩)的等价量；②利用d~2I_d/dt~2为控制信号构成励磁调节，可以有效地产生阻尼转子摆动的作用，并且这种作用对于发电机运行的系统环境变化有很好的稳健性。本文在这一理论呈述的基础上完成了对新型励磁调节器的设计，并在电力系统数字仿真平台上进行了验证，并提出了励磁调节能力的适应性问题。为了准备动模实验的验证，本文介绍了样机设计制作中软、硬件设计制作的进展，目前动模实验的样机已经即将完成。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 课题的研究背景  8-9
  1.2 励磁控制方式的发展现状  9-11
    1.2.1 国外励磁控制的发展过程  9-10
    1.2.2 国内励磁控制的发展状况  10-11
  1.3 本课题研究所涉及的基本问题  11-12
  1.4 本课题所研究的主要内容  12-14
第二章 与新型励磁控制策略相关的理论和概念的探讨  14-28
  2.1 电力系统中各发电机组励磁调节的稳健性基础  15
  2.2 同步发电机组在电力系统中运行的同步稳定性概念  15-20
  2.3 同步发电机的负阻尼及可能的其它振荡机制  20-24
    2.3.1 发电机组在运行中其自身固有的阻尼(负阻尼)机制  21-23
    2.3.2 由于发电机电压调节而产生的负阻尼  23-24
    2.3.3 电力系统振荡的模态  24
  2.4 关于同步发电机的转子振荡的其它探讨  24-28
第三章 新型励磁调节器中调节方式的研究  28-39
  3.1 控制的依据  28-33
  3.2 控制策略的探讨  33-36
  3.3 调节器参数整定原则  36-37
  3.4 对本课题所制定的新型励磁控制方式的评价  37-39
第四章 基于新型励磁控制系统设计思路的数字仿真  39-51
  4.1 数字仿真的意义  39
  4.2 PSASP电力系统综合分析程序简介  39-43
    4.2.1 PSASP的计算功能简介  40-41
    4.2.2 PSASP的用户自定义(UD)及程序接口(UPI)  41-43
  4.3 仿真模型的建立  43-45
    4.3.1 电力系统基本网络模型的建立  43-44
    4.3.2 新型励磁调节系统模型的建立  44-45
  4.4 滤波问题及其解决方法  45-47
  4.5 仿真结果分析  47-51
第五章 新型励磁控制系统的工程实现  51-68
  5.1 新型励磁调节器的硬件结构图  51-52
  5.2 新型励磁调节器硬件设计中所涉及的问题及解决方法  52-58
    5.2.1 硬件设计中核心芯片的选取  52
    5.2.2 正序滤过电路  52-54
    5.2.3 数据采样、数据精度及其校正环节  54-56
    5.2.4 外部数据程序空间的扩展  56-57
    5.2.5 关于设计可靠性问题的讨论  57-58
  5.3 基于TMS320F240编程的软件设计  58-67
    5.3.1 CCS环境  58-59
    5.3.2 C语言和汇编语言的联合使用  59-60
    5.3.3 TMS320F240的程序组织模式  60
    5.3.4 系统软件设计流程  60-67
  5.4 小结  67-68
第六章 总结  68-69
附录一  69-77
附录二  77-79
附录三  79-116
参考文献  116-119
致谢  119-120
攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果  120

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 发电机、大型发电机组（总论）
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