基于DSP的同步发电机半实物实时仿真模型研究
发布时间：2021-11-02 03:12
大型同步发电机励磁系统作为电力系统中重要的组成部分,其性能好坏直接决定着电力系统是否可靠和稳定。但该控制系统内部比较复杂,传递函数与设备参数的确定需经过大量的数学推导与实际工况的分析。现阶段,对于励磁调节器的参数最终整定是在真实机组上完成的,这种方式往往试验成本高,工况种类单一。同时,某些试验如涉及系统的短路故障试验和系统稳定性试验等在实际中是无法实现的。由此,本文提出一种以半实物仿真的方式验证实际励磁装置控制算法是否正确、保护功能是否完善。在半实物仿真过程中,励磁调节器为真实存在的实物,其余部分为虚拟的数学模型。本文围绕半实物实时仿真系统设计,重点对所建立模型的准确性,系统的实时性,模型生成代码的移植与优化以及硬件平台的功能需求进行研究。相比于其它半实物仿真平台,本文所设计的系统实时性更强,模型建立的精确度更高。为正确模拟大型同步发电机工况,本分首先对同步发电机较为详细的九阶数学模型进行分析研究。从同步发电机原始方程出发,通过对标幺值系统的选取规则的详细分析,得到十分简洁的数学模型。再通过分析数学模型与实用参数间的关系,确立其仿真模型参数。其次,为了完善电力系统并验证同步发电机模型的...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
同步发电机系统仿真模型
图 3-12 同步发电机系统仿真模型同步发电机模型作为本课题的核心研究内容，在搭建仿真模型时，将同步发电机分成电磁模块、机械模块和电源模块三个部分进行建模，其中电磁模块和机械模块分别对应数学模型中的电磁方程和机械方程，电源模块仿照同步发电机定子星形绕组建立。电磁模块的输入量为转速eω ，dq 轴电压dqU和励磁电压fU ，输出量为定子电流dqI，磁链dqΨ等，建模基于同步发电机的磁链方程与电压方程，且假定定子电压为已知量，求得定子电流。图中六个小模块分别对应七阶电磁方程中除零轴以外的六个绕组，内部为各个轴的电压方程，计算得到各个绕组的磁链值。图中中间部分为磁链矩阵运算，输入电抗系数矩阵并进行相应运算即可得到各个绕组的电流值。在电磁模块的输入和输出处，还需要编辑派克变换模块和逆变换模块，从而实现外部三相定子电压abcU 输入，定子电流abcI 输出。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文模拟同步发电机定子三相绕组，将相电流输入电气线路并测量相电压反馈进入数学运算模块，以此将模型串接起来。若需要电机输出实际值，则在电流输出处乘以对应的电流基值，在电压测量处除以对应电压基值即可。将上述电磁模块、机械模块、电源模块按照对应的输入输出量连接起来，并编写经典派克变换和逆变换矩阵，设置观测总线后进行封装，得到的同步发电机模块输入量为励磁电压及功率，输出量为三相机端电压，并配有测量端口。同步发电机建模完成后，需要建立同步发电机在以机械功率为输入量时所连接的原动机与调速器模块。对于汽轮机和水轮机的转换，在同步发电机模块中改动相应的 H 绕组以及对应的系数矩阵并输入不同电机参数即可完成。下面以汽轮机工频调速器为代表，其仿真模型如图 3-14 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向水下无人作战系统的MAS建模与仿真研究综述[J]. 梁洪涛,康凤举,傅妍芳. 系统仿真学报. 2018(11)
[2]基于模型设计的DSP电机控制代码开发[J]. 逄海萍,郭浩. 微特电机. 2017(03)
[3]双核DSP-TMS320C6657的核间通信方法[J]. 张洪坤,金立左. 工业控制计算机. 2017(02)
[4]船舶电力系统中同步发电机的实测建模[J]. 赵顺利,陈红涛,梁春芳,朱铁林,杨智勇. 船电技术. 2016(12)
[5]面向大型同步发电机组的起励系统设计[J]. 霍乾涛,刘国华,王海军,马腾宇,徐春建. 电力系统自动化. 2016(15)
[6]基于RTDS的数字与物理混合仿真接口设计与实现[J]. 蔡海青,郭琦,张建设,伍文聪,周寅,黄立滨,郭海平,钱坤. 南方电网技术. 2015(11)
[7]发电机励磁系统的实测与建模研究[J]. 龙凌霄,熊大年,杨昊. 陕西电力. 2015(03)
[8]大型抽水蓄能机组微机数字式励磁系统现场调试[J]. 黄勇. 四川水力发电. 2013(03)
[9]船舶电力系统中同步发电机数学建模与仿真[J]. 孙才勤,王贝贝,张灵杰,许建. 大连海事大学学报. 2013(01)
[10]同步发电机数学模型物理含义解析[J]. 邓玲,桂实,王正风,高涛. 东北电力技术. 2012(12)
博士论文
[1]用于电力系统稳定分析的同步发电机数学模型研究[D]. 许国瑞.华北电力大学 2014
[2]同步发电机励磁数字动态仿真测试系统的研究[D]. 崔建华.河北工业大学 2000
硕士论文
[1]风力发电半实物仿真系统及风电集群分布式协同控制研究[D]. 刘航.浙江大学 2017
[2]火电厂发电机组数字式励磁调节器的研究[D]. 吴蔡茂.哈尔滨工业大学 2016
[3]同步发电机励磁装置在线测试数字仿真系统的研究[D]. 李成龙.河北工业大学 2015
[4]船舶同步发电机参数自适应数字式励磁调节器研究与设计[D]. 付佳杰.大连海事大学 2012
[5]实时半实物仿真平台关键技术研究与实现[D]. 单勇.国防科学技术大学 2010
[6]基于Simulink的一体化实时半实物仿真平台的研究与实现[D]. 徐林.国防科学技术大学 2008
[7]同步发电机励磁控制系统的仿真研究[D]. 吴斌.南昌大学 2007
[8]同步发电机励磁系统单元建模与仿真的研究[D]. 卞宁.河北工业大学 2007
本文编号：3471223
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
同步发电机系统仿真模型
图 3-12 同步发电机系统仿真模型同步发电机模型作为本课题的核心研究内容，在搭建仿真模型时，将同步发电机分成电磁模块、机械模块和电源模块三个部分进行建模，其中电磁模块和机械模块分别对应数学模型中的电磁方程和机械方程，电源模块仿照同步发电机定子星形绕组建立。电磁模块的输入量为转速eω ，dq 轴电压dqU和励磁电压fU ，输出量为定子电流dqI，磁链dqΨ等，建模基于同步发电机的磁链方程与电压方程，且假定定子电压为已知量，求得定子电流。图中六个小模块分别对应七阶电磁方程中除零轴以外的六个绕组，内部为各个轴的电压方程，计算得到各个绕组的磁链值。图中中间部分为磁链矩阵运算，输入电抗系数矩阵并进行相应运算即可得到各个绕组的电流值。在电磁模块的输入和输出处，还需要编辑派克变换模块和逆变换模块，从而实现外部三相定子电压abcU 输入，定子电流abcI 输出。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文模拟同步发电机定子三相绕组，将相电流输入电气线路并测量相电压反馈进入数学运算模块，以此将模型串接起来。若需要电机输出实际值，则在电流输出处乘以对应的电流基值，在电压测量处除以对应电压基值即可。将上述电磁模块、机械模块、电源模块按照对应的输入输出量连接起来，并编写经典派克变换和逆变换矩阵，设置观测总线后进行封装，得到的同步发电机模块输入量为励磁电压及功率，输出量为三相机端电压，并配有测量端口。同步发电机建模完成后，需要建立同步发电机在以机械功率为输入量时所连接的原动机与调速器模块。对于汽轮机和水轮机的转换，在同步发电机模块中改动相应的 H 绕组以及对应的系数矩阵并输入不同电机参数即可完成。下面以汽轮机工频调速器为代表，其仿真模型如图 3-14 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向水下无人作战系统的MAS建模与仿真研究综述[J]. 梁洪涛,康凤举,傅妍芳. 系统仿真学报. 2018(11)
[2]基于模型设计的DSP电机控制代码开发[J]. 逄海萍,郭浩. 微特电机. 2017(03)
[3]双核DSP-TMS320C6657的核间通信方法[J]. 张洪坤,金立左. 工业控制计算机. 2017(02)
[4]船舶电力系统中同步发电机的实测建模[J]. 赵顺利,陈红涛,梁春芳,朱铁林,杨智勇. 船电技术. 2016(12)
[5]面向大型同步发电机组的起励系统设计[J]. 霍乾涛,刘国华,王海军,马腾宇,徐春建. 电力系统自动化. 2016(15)
[6]基于RTDS的数字与物理混合仿真接口设计与实现[J]. 蔡海青,郭琦,张建设,伍文聪,周寅,黄立滨,郭海平,钱坤. 南方电网技术. 2015(11)
[7]发电机励磁系统的实测与建模研究[J]. 龙凌霄,熊大年,杨昊. 陕西电力. 2015(03)
[8]大型抽水蓄能机组微机数字式励磁系统现场调试[J]. 黄勇. 四川水力发电. 2013(03)
[9]船舶电力系统中同步发电机数学建模与仿真[J]. 孙才勤,王贝贝,张灵杰,许建. 大连海事大学学报. 2013(01)
[10]同步发电机数学模型物理含义解析[J]. 邓玲,桂实,王正风,高涛. 东北电力技术. 2012(12)
博士论文
[1]用于电力系统稳定分析的同步发电机数学模型研究[D]. 许国瑞.华北电力大学 2014
[2]同步发电机励磁数字动态仿真测试系统的研究[D]. 崔建华.河北工业大学 2000
硕士论文
[1]风力发电半实物仿真系统及风电集群分布式协同控制研究[D]. 刘航.浙江大学 2017
[2]火电厂发电机组数字式励磁调节器的研究[D]. 吴蔡茂.哈尔滨工业大学 2016
[3]同步发电机励磁装置在线测试数字仿真系统的研究[D]. 李成龙.河北工业大学 2015
[4]船舶同步发电机参数自适应数字式励磁调节器研究与设计[D]. 付佳杰.大连海事大学 2012
[5]实时半实物仿真平台关键技术研究与实现[D]. 单勇.国防科学技术大学 2010
[6]基于Simulink的一体化实时半实物仿真平台的研究与实现[D]. 徐林.国防科学技术大学 2008
[7]同步发电机励磁控制系统的仿真研究[D]. 吴斌.南昌大学 2007
[8]同步发电机励磁系统单元建模与仿真的研究[D]. 卞宁.河北工业大学 2007
本文编号：3471223
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