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基于主从DSP结构的同步发电机励磁系统仿真测试仪设计与实现

作　者: 谭健华
导　师: 周建中
学　校: 华中科技大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 励磁系统实时数字仿真仿真测试仪主从DSP结构
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 77次
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内容摘要

同步发电机的励磁控制对机组乃至整个电力系统的安全稳定运行发挥着极其重要的作用,因此,有必要在设计、制造、运行及维护等各个阶段对励磁调节器进行全面的静动态特性测试,以一种经济有效地测试手段获得其良好的调节性能。传统的工业现场测试和物理动态模拟测试都具有一定的局限性,已难以满足现代励磁调节器的测试需要。随着计算机技术、自动化技术以及电力系统数字仿真技术的发展,励磁调节器的测试手段逐渐向实时数字仿真测试发展。基于实时数字仿真的测试技术可以方便有效地完成励磁调节器的闭环试验,无论对于工程应用还是理论研究都具有重要的意义。本文在研究励磁控制系统数字仿真的基础上,提出了一种基于主从DSP结构的励磁系统仿真测试仪设计方案,通过硬件接口与励磁调节器构成闭环控制,以实时数字仿真的方式实现对励磁设备的静动态特性测试,满足现代励磁调节器在生产及检修过程中的测试需要。本文首先通过对同步发电机励磁控制系统的分析,建立了基于单机无穷大系统的仿真模型,重点对比了模型求解的多种算法,并进行了初步的离线仿真研究以验证模型的有效性;其次,详细分析了仿真测试仪与励磁调节器的仿真接口以及实现数字仿真测试的技术条件,在此基础上提出了基于主从DSP结构的励磁系统仿真测试仪总体设计方案,并重点阐述了主从DSP设计的可行性与必要性。在详细设计部分,文中先对仿真测试仪的硬件电路设计作了分析,着重介绍了核心主控板上双DSP的外围电路及相互通信的硬件设计、USB通信接口设计、ADC与DAC的扩展设计等。接着,分析研究了系统软件设计中的关键技术,给出了DAC数据产生算法,可控硅触发角测量等问题的解决方案;描述了主从DSP的程序设计流程;阐述了USB通信中的软件设计。最后,文中总结了课题研究的成果,提出了系统设计与实现中有待改进的问题,展望了下一步需要继续开展的研究工作。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题研究背景和意义  9-10
  1.2 国内外相关工作的研究现状  10-14
  1.3 本文主要内容和结构安排  14-15
2 同步发电机励磁系统仿真模型研究  15-35
  2.1 单机无穷大系统模型  15-20
  2.2 励磁系统模型  20-23
  2.3 仿真模型求解算法研究  23-30
  2.4 仿真实例分析  30-35
3 系统需求分析与总体设计  35-44
  3.1 同步发电机励磁系统实时仿真测试的基本原理  35-36
  3.2 仿真测试系统需求分析  36-39
  3.3 励磁系统仿真测试仪总体设计  39-44
4 系统硬件电路设计与实现  44-58
  4.1 核心主控板的设计与实现  44-54
  4.2 信号调理板电路设计  54-57
  4.3 功率放大电路设计  57-58
5 系统软件设计与实现  58-72
  5.1 软件设计中的关键技术研究  58-64
  5.2 DSP 软件开发  64-67
  5.3 USB 通信中的软件设计与研究  67-72
6 全文总结与展望  72-74
  6.1 主要的研究工作及成果  72
  6.2 工作展望  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-80
附录1 攻读学位期间参与的科研项目  80

基于主从DSP结构的同步发电机励磁系统仿真测试仪设计与实现

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