本科生毕业论文(设计)

调研报告

题 目： 同步发电机数字式励磁 调速系统的研究与设计

学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师：

完成时间：

同步发电机数字式励磁调速系统的研究与设计

一、课题介绍

（1）主要目标任务

综合运用所学知识，利用以DSP为核心的芯片设计一个同步发电机励磁调速系统，有很好的人机接口和运算控制功能，数字式调速系统除了可以实现模拟式调节器PID调节、PSS（电力系统稳定器）附加控制和线性最优控制外，还可以实现模拟式调节器难以实现的自校正调节、非线性最优励磁控制（NOEC）、自适应控制及模糊控制等；具有非常重要的现实意义。通过此设计还可以提高学生的创新能力，使学生的理论知识与实践水平跨上一个新的台阶，为以后的工作打下良好的基础。

通过本设计，培养学生综合运用所学知识，独立分析问题与解决问题的能力；培养学生创新意识与创新能力；学到如何独立构造一个系统，掌握可编程器件实际知识与工程设计的基本技能（理论分析、试验研究、查阅文献、使用计算机及语言文字表达等），为走上工作岗位打下良好的基础。 （2）设计基本要求

1、技术要求：

（1）设计方案正确，能正确实现系统的功能； （2）模拟量输入参数分辨率12位；

（3）超调量小于5％的额定值；起励时间小于4S；振荡次数小于3次；

（4）空载机端电压调节范围：70%-130%额定值，励磁电流调节范围：70%-130%额定值；

（5）可控硅移相范围：20°-90°，触发脉冲为脉冲列，电压响应时间上升小于10s，下降小于3s；

2、文本要求：

（1）语言简洁，表达清楚，逻辑性强； （2）各种绘制正确，符合规范；

（3）设计课题调研报告、开题报告和设计报告的字数、文本格式等要 符合学院规范。

（3）简要工作原理

本系统以TMS32LF2407 DSP为控制核心的微机励磁调节器，本设计采用智能选

择PID（比例－积分－微分控制）+PSS（电力系统稳定器）控制的控制策略实现微机励磁调节器提供了必要的理论支持。整个硬件平台的设计，包括电源模块、采样模块、电平匹配模块、扩展SRAM模块、SCI和CAN（控制器区域网络）通信模块、键盘和LCD显示模块等各个模块的详细设计。同时与硬件对应的软件模块设计，包括SCI通信模块、CAN通信模块、PWM产生模块、FFT算法实现模块的详细设计。最后，用MATLAB仿真PID控制算法，得到PID的整定参数，它们都证明了相关设计的有效性。

二、课题文献综述

1、《DSP励磁控制器的研穷与开发》 （1）作者：刘毅力 ，石引峰 ，朱伟江。

（2）摘要：励磁控制器的设计应该简单可靠，DSP励磁控制器充分利用了TMS32OLF24O7 DSP控制器芯片强大的数据处理能力、丰富的片内外设和高速的实时控制能力，不仅具有信息采集、数据处理、数据传输和控制功能，而且使仪器具备了在线监测及故障记忆功能。简要介绍了控制器的软件设计和硬件结构。 （3）关键词：DSP；励磁；励磁控制器；USB

（4）主要内容：本文通过研究并开发了一种能够适应水力发电厂发展要求的DSP励磁控制器。该控制器具有一定的智能信息处理能力、具有良好的人机界面、具有高度的可靠性和现场通信能力(如选用CAN总线)。DSP微机励磁控制器是一种性能可靠的励磁控制器装置。励磁调节器主要包括调差单元、测量比较单元、综合放大单元、移相触发单元及稳压电源等环节。辅助装置部分则主要包括欠励磁限制器，过励磁限制器、励磁电流延时限制器等。本文在信号调理单元对DSP励磁系统的交流采样方式和触发脉冲单元做了一些介绍。

2 、《 发电机励磁系统的设计理念》 （1）作者：熊兴德

（2）摘 要：为使发电机组安全可靠运行，探讨了发电机励磁系统的设计理念对 用于励磁系统4种主要调节控制方式分别进行了分析和论述。

（3）关键词：发电机；励磁系统；设计；控制

（4）主要内容：本文对励磁系统的调节控制方式和功率元件设计做了介绍。励磁系统具有多种调节控制方式，主要有以下4种：(1)比例积分微分方式(PID)；(2)电力系统镇定器方式(PSS)；(3)线性最优控制方式(LOEC)；(4)非线性最优控制方式(NOEC)。

3 、《基于DSP的微机励磁调节器的设计与实现》 （1）作者：容太平 区干生

（2）摘要：论述了基于DSP(Digital Signal Processubg)芯片TMS320LF2407的微机励磁调节器的设计原理及实现过程．利用DSP芯片可快速执行傅氏算法的优点，通过采用同步采样ADC芯片AIXS8364实行交流同步采样的方法，对同步发电机出口端的定子电压、电流进行准确测量．通过PID和最优控制的方法，得到精确的PWM控制信号输出，并且利用DSP芯片上的串行通信接口SCI和CAN控制器接口，实现多机之间和与上位机之间的调试和监控通信。

(3)关键词：微机励磁调节器；DSP；同步采样；AD68364；CAN总线

(4)主要内容：为了满足微机励磁调节器的新的应用需要，本文研究了采用数字信号处理器(DSP)芯片TMS320LF2407A(下面简称为2407A)，设计出了一套新的微机励磁调节器，其特点主要反映在2407A与系统的融合、交流同步采样和CAN 总线通信的硬件和软件的实现方面。讲述了励磁调速系统的原理，主要包括电压调节原理和交流同步采样原理。阐述了励磁电动机的工作原理。系统的硬件设计的主要模块。它利用DSP芯片可快速执行傅氏算法的优点，通过采用同步采样ADC芯片ADS7864实行交流同步采样的方法，对同步发电机出口端的定子电压、电流进行准确测量；通过PID和最优控制的方法，得到精确的PWM控制信号输出；并且利用DSP芯片上的串行通信接口SCI和CAN控制器接口，实现多机之间和与上位机之间的调试和监控通信。

4 、《同步发电机励磁控制系统设计与分析》 （1）作者：李丽华

（2）摘要：优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，而且可以有效的提高发电机及其相连的电力系统的经济技术指标。励磁控制系统应承担电力系统电压控制、无功分配和提高同步发电机并列运行的稳定性的任务。励磁系统的种类很多，但主要可分为他励系统和自励系统两大类。自并励方式是自励系统中最简单的一种