对同步发电机进行励磁控制,并通过MATLAB 仿真对电容C 和电感L 进行整定。

三、方案选择与论证

实现对同步发电机励磁调速控制的方法很多,我们可以使用模拟式调节器,也可以使用数字式调节器,调速系统已经经历了很长一段时间,出现了电磁型、半导体型调节器，均属于模拟式（即模拟量控制）的调节器，其电压偏差的测量、综合放大、移相触发和调差环节，全由相应的硬件（电气器件）完成。要实现自动升压、低励限制、过励限制、系统稳定器PSS(Power SystemStabilization)等多种控制功能，必须增加相应功能的硬件电路。所以，其元器件将大大增加、电路将更复杂、运行操作更繁琐、维护更困难。所以现在已经不采用这种设计方法。随着大规模集成电路和微机技术的迅猛发展，由硬件和软件组成的微机（即数字量控制）励磁调节器,已经成为当今设计励磁调节器的主流。

我们可以使用基于80C196KC的微机励磁调节器，可以采用一种基于单片机87C196KD和可编程外围器件PSD813F1的同步发电机微机励磁调节，者使用一块电动机专用的DSP芯片来设计一个同步发电机励磁调速系统每一种方案都有其独特的地方。 1、方案一

(1)硬件组成：单片机（80C196KC)，PWM斩波控制器，霍尔传感器，A/D转换器，看门狗电路，串行通信接口，LED显示器

（2）工作原理：采用80C196KC单片机作为控制核心，霍尔传感器将发电机机端电压与控制系统隔离并转化为与之成正比的模拟电压信号，经快速A／D转换，读人CPU；励磁电流由80C196的PWM输出控制H桥斩波实现，电流的大小由PWM 的占空比决定；扩展的继电保护控制用于系统的各种保护输出；另外还设有硬件看门狗电路和串行通讯接口等。

(3）系统原理框图

2、方案二

MOSFET管构成的 桥式电路 励磁回路 等效电路 G PWM控制及换向 控制驱动回路 霍尔电压及 电流传感器 波形 整定 互锁电路及 光电隔离 采样保持器及 12位A/D转换器 频率 检测 继电保护控制 单片机控制 键盘 LED显示 （1）硬件组成：87C195KD，PSD813F1,LED显示，脉冲放大，采样滤波。触发单

元，光电耦合，继电器隔离，A/D转换器

（2）工作原理：微机励磁调节器采集反映发电机运行工况的4类模拟量，即发电机端电压Ud，定子电流Id，励磁电压Uf和励磁电流If。这些量由信号变压器转换为直流电压，直接送入87C196KD的4路l0位A／D转换器进行转换，给定值由数字信号产生。单片机是以中断方式连续对4个量进行采样，并将采集的数据转换成3字节浮点数装入指定的RAM单元，供控制调节程序使用。对于发电机的额定参数、PID调节参数及一些控制参数则由键盘预置，存人PSD813F1的E2PROM中，以实现电压和电流信号的量程变换，由显示器实现显示。调节器的控制调节程序按可变参数的PID进行调节计算，求得晶闸管导通角，并经非线性校正后由同步中断程序输出。 (3)系统原理框图

3、方案三

G 隔离单元 CPU 87C196KD PSD 831F1 62256RAM 键盘控制 采样滤波 脉冲放大 开关量输入 LED显示 触发单元 （1）硬件组成：TMS320F2407A DSP芯片,电源和后备电源模块，输入信号转换模块，采集模块，电平匹配模块，扩展SRAM模块，SCI(SerialCommunications Interface)和CAN通信模块，键盘,LCD显示器和隔离放大模块。

（2）工作原理：本励磁调节器以2407 DSP芯片为核心，外部包括多个模

块，如系统原理框图所示。系统的工作原理是：发电机组定子出口端电压、电流经过变压器和变流器输入到输入信号转换模块，输出一5～+5 V信号给采样模块；同时励磁电压、电流经输入信号转换模块变换为0～3．3V的信号，供给2407的A/D变换器输入端。2407对采样的结果根据控制参数、工作方式、限制保护条件进行控制算法运算，得到结果后，作为输入送给事件管理器(EVA)，输出PWM信号；同时，有关的警告信号或显示信息送给键盘和LCD显示模块来显示。PWM信号经PWM输出放大模块，输出后直接驱动可控硅的触发极，控制励磁电流大小，从而控制定子电压。另外，2407还可以与现场调试手提电脑或监控电脑进行通信，交换数据。 （3）系统原理框图

三相 电流 电压、

采 样 模 块 扩展 SARM模块 远程监控PC机 CAN 现场调 试电脑 SCI DSP TMS320LF 2407 CAN,SCI 通信模块 输出到

电平匹配模块 PWM输出光电 隔离放大模块 可控硅

输入信号 转换模块 励磁 电压、电流 键盘和LCD 显示模块 最终方案论述：

通过分析以上3个方案,可以知道：

（1）每个方案都采用了不同的处理器，方案一只采用单一的单片机控制,利用霍尔传感器将发电机机端电压与控制系统隔离并转化为与之成正比的模拟电压信号，经快速A/D转换，读人CPU；励磁电流由80C196的PWM输出控制H桥斩波实现，电流的大小由PWM 的占空比决定；扩展的继电保护控制用于系统的各种保护输出；另外还设有硬件看门狗电路和串行通讯接口等。通过采集模拟量来对发电机励磁系统进行控制。方案二同样采用单片机控制，通过单片机以中断方式连续对4个量进行采样，并将采集的数据转换成3字节浮点数装入指定的RAM单元，供控制调节程序使用。对于发电机的额定参数、PID调节参数及一些控制参数则由键盘预置， 存人PSD813F1的E PROM 中，以实现电压和电流信号的量程变换，由显示器实现显示。在方案三中以TMS320F2407的控制芯片为核心进行设计，当发电机组定子出口端电压、电流经过变压器和变流器输入到输入信号转换模块，输出一5～+5 V信号给采样模块；采用了交流采样模块设计，同时励磁电压、电流经输入信号转换模块变换为0～3．3V的信号，供给2407的A/D变换器输入端。2407对采样的结果根据控制参数、工作方式、限制保护条件进行控制算法运算，得