柴油发电机并联控制器仿真及其设计

发布时间：2017-03-27 22:06

  本文关键词：柴油发电机并联控制器仿真及其设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代电力设备要求其电源能够在满足不断电的情况下,供电可靠性也要不断提高。由此,人们对备用电源的要求也越来越高。柴油发电机作为现代电力设备中的应急电源,也随之越来越受关注。柴油发电机受到广泛的关注,人们对其控制要求也越来越高,其控制器也随之进入人们关注视线中。市场现有控制器已经渐渐不能满足更高的控制要求了,灵活性差,不能够随着负载的变化自动切换机组数量,不能快速对电网和负载的变化做出反应。以现有柴油发电机控制器为基础,在硬件和软件等方面都进行改善,提高柴油发电机的控制精度和增加其智能监控等功能,设计一款可移植的、灵活性较强的并联控制器。论文先介绍了柴油发电机的构成以及各模块的物理量。根据柴油机的构成,参照各模块的物理量,建立柴油机的数学模型。根据柴油发电机组系统需求,搭建同步发电机的无刷相复励励磁系统。根据柴油机和同步发电机的数学模型和柴油机转速特性,建立柴油发电机的无差特性调速系统。在调速方法上以模糊PID算法取代传统的PID算法,在突加负载或者卸载情况下,具有更好的调速特性和更快的功率调整特性。在Matlab软件中以柴油发电机的有差特性调速系统为基础,运用软件中自带的Stateflow模块,搭建柴油发电机双机并联控制的仿真模型,完全模拟现实柴油发电机的工作流程和有可能出现的故障,双机同时启动,共同带载,实现功率的平均分配。负载突减,控制器仿真模型根据检测到的数据,自动减少机组数量。电网来电自动进行并网、解列等。根据Matlab软件中搭建的控制器仿真模型和并联运行的仿真理论和实验结果,在实验室中以直流电动机替代柴油机搭建并联控制器的硬件实验平台。论文中以美国TI公司型号为TMS320F28335的DSP为主控芯片,连接外围电源转换电路、采样、通讯、显示和动作执行等电路完成并联控制器的硬件设计。在实验平台上验证控制器硬件的可行性。以AT89S52单片机为主控芯片,设计柴油发电机的模拟执行器,实现柴油机转速与电压的控制。以CCS3.3为软件编译平台,完成控制器软件的编写,其中包括捕获程序、电能质量芯片校验程序和数据读取程序、CAN总线通讯程序、显示程序、动作程序等。结合实验室硬件平台和设计的机组控制器,实现其启停、并网、并机、显示、通讯等功能。在keil3软件上完成AT89S52单片机程序的编写,实现对电压和转速的控制。对设计的控制器进行单机的现场调试,能够实现基本参数采集和显示功能并对机组状态作出判断。
【关键词】：柴油发电机 并联控制器 Matlab仿真 TMS320F28335
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM314
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 柴油发电机组的组成11-12
• 1.2 课题研究背景及意义12
• 1.3 国内外现状与发展动态12-14
• 1.3.1 国外现状与发展动态13
• 1.3.2 国内现状与发展动态13-14
• 1.4 本文研究内容14-15
• 第二章 柴油发电机仿真模型与调速控制15-33
• 2.1 柴油机模型的建立15-21
• 2.1.1 柴油机本体模型的建立15-19
• 2.1.2 柴油机燃油及热力环节19
• 2.1.3 柴油机油门执行机构19-20
• 2.1.4 转速传感器模型20-21
• 2.2 同步发电机励磁模型的建立21-23
• 2.2.1 同步发电机励磁系统简介21
• 2.2.2 相复励无刷励磁原理21-22
• 2.2.3 相复励无刷励磁系统数学模型22-23
• 2.3 柴油机调速模型设计23-30
• 2.3.1 柴油发电机模糊PID调速设计24-27
• 2.3.2 仿真结果与分析27-30
• 2.4 本章小结30-33
• 第三章 柴油发电机双机并联自动运行仿真设计33-45
• 3.1 Stateflow简介33-34
• 3.2 两台柴油发电机并联自动控制系统仿真34-40
• 3.2.1 控制器仿真模型的搭建34-35
• 3.2.2 电网参数测量和状态监测35-36
• 3.2.3 柴油发电机启动36-37
• 3.2.4 柴油发电机双机并车37
• 3.2.5 柴油发电机组的功率分配37-39
• 3.2.6 柴油发电机带载并网39
• 3.2.7 柴油发电机解列、停机39-40
• 3.3 仿真结果40-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 并联控制器实验平台及硬件设计45-61
• 4.1 主电路设计46
• 4.2 执行器设计46-50
• 4.2.1 直流电机调速电路设计46-49
• 4.2.2 同步发电机励磁电路设计49-50
• 4.3 并联控制器硬件设计50-60
• 4.3.1 参数采集模块50-56
• 4.3.2 保护模块56
• 4.3.3 通讯模块56-57
• 4.3.4 屏幕显示模块57-59
• 4.3.5 执行模块59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 实验平台的软件设计及实验结果61-75
• 5.1 模拟执行器的软件设计61-66
• 5.1.1 执行器软件设计主体61
• 5.1.2 执行器的主程序设计61-62
• 5.1.3 执行器中断程序的设计62-66
• 5.2 并联控制器的软件设计66-72
• 5.2.1 控制器软件设计思路66-67
• 5.2.2 主程序的设计67
• 5.2.3 控制器子程序的设计67-71
• 5.2.4 控制器中断程序的设计71-72
• 5.2.5 显示屏程序设计72
• 5.3 本章小结72-75
• 第六章 实验结果及分析75-83
• 6.1 机组启动和停止模拟实验75-77
• 6.2 控制器实验结果与分析77-81
• 6.3 本章小结81-83
• 总结与展望83-85
• 参考 文献85-89
• 附录89-91
• 致谢91-93
• 作者在攻读硕士学位期间的研究成果93

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄俊;柴油发电机停机困难等故障的解决[J];供用电;2003年03期

2 陈RW;;关于应急柴油发电机启动信号来源的探讨[J];建筑电气;2006年03期

3 林德荣;;用同期指示灯法实现柴油发电机的准同期并列[J];医疗装备;2006年12期

4 冯倩;;浅析柴油发电机房的通风与冷却[J];科技情报开发与经济;2010年24期

5 蔡远峰;;柴油发电机运行过程中存在的问题及其对策[J];中国高新技术企业;2011年07期

6 高晓东;;简述柴油发电机的日常运行维护与故障消除[J];科技资讯;2011年26期

7 邓扬;;柴油发电机手动发电改远程控制发电[J];视听;2011年05期

8 涂志平;;船舶柴油发电机跳电故障的排除[J];中国修船;2012年02期

9 王新泉;;浅谈柴油发电机的故障检修与保养管理[J];机电信息;2012年27期

10 仝真;;柴油发电机的应用研究[J];科技资讯;2012年32期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孙巍;;空冷式柴油发电机房通风设计的探讨[A];2014年8月建筑科技与管理学术交流会论文集[C];2014年

2 杨冠鲁;刘钊;;采用最优控制抑制柴油无刷发电机的频率扰动[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年

3 唐晓智;;地下柴油发电机房通风问题的探讨[A];全国暖通空调制冷1998年学术年会资料集（1）[C];1998年

4 刘贵廷;;柴油发电机房(风冷)通风设计[A];山东省暖通空调制冷2007年学术年会论文集[C];2007年

5 杨钢;;柴油发电机房降噪的建筑设计策略[A];运输噪声的预测与控制——2009全国环境声学学术会议论文集[C];2009年

6 曾东升;李欣;王政;杨康骏;;核电厂柴油发电机房的通风与冷却系统设计[A];中国核科学技术进展报告（第二卷）——中国核学会2011年学术年会论文集第3册（核能动力分卷（下））[C];2011年

7 崔峧昕;;大亚湾、岭澳核电站1/2LHP-LHQ应急柴油发电机冷却水进出口管段改造抗震分析[A];中国核动力研究设计院科学技术年报（2009）[C];2011年

8 姜毅;;柴油发电机房通风设计[A];全国暖通空调制冷2002年学术年会论文集[C];2002年

9 张立强;朱孟子;;CPR核电厂柴油发电机满负荷启动试验改进研究[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

10 魏爱萍;;风柴互补供电系统在加油趸船上的应用[A];中国农业机械工业协会风能设备分会中小型风能设备与应用2012年度论文集（上）[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 商信;柴油发电机 苏丹有商机[N];中国机电日报;2000年

2 本报评论员 王雪莲;拉闸限电不是只要数据漂亮[N];中国联合商报;2010年

3 本报记者 索寒雪　薛凌;大限之后将出用电高峰[N];中国经营报;2010年

4 报道组 叶宁　谭孝军 记者 徐晓恩;永康：柴油发电机断货[N];浙江日报;2011年

5 本报记者 陈颖;工人连夜加班 车间当成“家”[N];贵阳日报;2008年

6 记者 陈南辉 通讯员 邓煜阳;南昌局：253台柴油发电机处于备战状态[N];人民铁道;2013年

7 高峰邋通讯员 丁飞;延边销售员工一小发明日均节油40升[N];中国石油报;2007年

8 刘贞yN;沪东中华LNG船1号船柴油发电机动车[N];中国船舶报;2006年

9 记者 吴复民 徐寿松;小发电卷土重来电还不越发越荒[N];新华每日电讯;2004年

10 记者 邓立圣;我国首台MAN18V32／40柴油发电机下线[N];中国电力报;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张泽龙;数据中心供电系统中柴油发电机与UPS兼容性研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 刘洋;基于智能PID的小功率柴油发电机调速器的研制[D];电子科技大学;2014年

3 李强;基于Win CE的柴油发电机燃油消耗监测系统的设计[D];南京农业大学;2014年

4 魏超;CAT3516C型柴油发电机仿真研究与实现[D];大连海事大学;2016年

5 刘民;柴油发电机并联控制器仿真及其设计[D];太原理工大学;2016年

6 杨勇;柴油发电机并联控制器的研究[D];太原理工大学;2015年

7 黄睿;柴油发电机电子调速器的设计与研究[D];上海交通大学;2009年

8 冯守智;1MW柴油发电机电磁设计与瞬态分析[D];哈尔滨理工大学;2014年

9 张广栋;柴油发电机励磁控制器的研制[D];南昌大学;2008年

10 邹伟华;基于MSP430单片机的柴油发电机监控器的设计[D];南京理工大学;2004年

  本文关键词：柴油发电机并联控制器仿真及其设计，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：271155