发电机自并励励磁自动控制系统方案
发电机励磁控制系统的设计
发电机励磁控制系统的设计
发电机励磁控制系统是电力系统中的重要组成部分，其设计需要考虑以下几个方面：
1. 励磁系统的控制方式：励磁系统的控制方式可以采用模拟控制或数字控制。
模拟控制方式采用模拟电路实现控制，具有简单、易实现的特点，但精度较低；数字控制方式采用数字信号处理器或可编程逻辑控制器实现控制，具有精度高、灵活性好的特点，但需要更多的编程和调试时间。
2. 励磁系统的调节性能：励磁系统需要具备一定的调节性能，包括励磁电流的调节、发电机端电压的调节等。
需要根据实际需要设计调节范围和调节精度。
3. 励磁系统的响应速度：励磁系统的响应速度需要满足电力系统的要求。
在系统发生故障时，励磁系统需要快速响应并调节发电机端电压，以保证电力系统的稳定性和可靠性。
4. 励磁系统的保护功能：励磁系统需要具备一定的保护功能，包括过流保护、过压保护、欠流保护等。
在发生故障时，励磁系统需要快速切断励磁电流，以保护发电机的安全。
5. 励磁电源的控制策略：在发电机运行过程中，励磁电源的控制策略需要根据实际情况进行设计。
例如，在发电机启动时，需要采用软启动控制策略，以避免励磁电源对发电机端电压的影响。
根据以上考虑，可以设计出一套基于数字控制的发电机励磁控制系统。
该系统采用数字信号处理器作为控制核心，通过采集发电机的电压、电流等信息，实现对励磁电流的精确控制。
同时，该系统还具备快速响应和保护功能，可以在发生故障时及时切断励磁电流，保护发电机的安全。
此外，该系统还可以根据实际需要，灵活地设置调节范围和调节精度，以满足不同的运行需求。
同步发电机励磁自动控制系统常见控制方法
同步发电机励磁自动控制系统常见控制方法同步发电机励磁自动控制系统是电力系统中非常重要的一部分，它的主要作用是保证发电机运行在额定电压下，以及在负载变化时能够快速、稳定地调整励磁电流，以维持系统的稳定性和可靠性。
在电力系统中，同步发电机的励磁自动控制系统需要采用一定的控制方法，以满足系统的控制需求。
下面我将介绍一些常见的控制方法，以及它们的特点和应用范围。
1. PID控制PID控制是一种经典的控制方法，它通过比例、积分和微分三个部分的组合来实现对系统的控制。
在同步发电机励磁自动控制系统中，PID 控制常常被用于对励磁电流进行调节。
比例控制部分可以根据误差的大小来调整控制量；积分控制部分可以消除静差，提高系统的稳定性；微分控制部分可以提高系统的动态响应能力。
PID控制方法简单易实现，在实际应用中得到了广泛的应用。
2. 模糊控制模糊控制是一种基于人类的直觉和经验来设计控制规则的控制方法，它可以处理非线性和模糊系统，并且对于控制对象参数变化和负载变化时有很好的鲁棒性。
在同步发电机励磁自动控制系统中，模糊控制方法可以根据系统的运行状态和负载变化情况，调整励磁电流，以满足系统的控制要求。
3. 智能控制智能控制是一种基于人工智能理论来设计控制算法的控制方法，它可以根据系统的运行状态和负载变化情况，自动调整控制参数，以达到最佳的控制效果。
在同步发电机励磁自动控制系统中，智能控制方法可以根据系统的运行状态和负载变化情况，自动调整励磁电流，以保持发电机的稳定运行。
总结回顾在同步发电机励磁自动控制系统中，PID控制、模糊控制和智能控制是常见的控制方法，它们分别具有不同的特点和适用范围。
在实际应用中，可以根据系统的具体要求和性能指标，选择合适的控制方法来实现对同步发电机励磁系统的自动控制。
个人观点和理解对于同步发电机励磁自动控制系统，我认为控制方法的选择应该充分考虑到系统的稳定性、响应速度和鲁棒性。
在实际应用中，需要根据系统的具体要求和性能指标，选择合适的控制方法，以实现对同步发电机励磁系统的精密控制。
5发电机自并励励磁自动控制系统设计()
作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习辽宁工业大学电力系统自动化课程设计（论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计（1）院（系）：电气工程学院专业班级：电气XXX _________学号：_xxx _______________学生姓名： ___________________指导教师： ___________________起止时间：2013.12.16 —12.29课程设计（论文）报告地内容及其文本格式1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版,单面打印，并装订成册，内容包括：①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等）②设计（论文）任务及评语③中文摘要（黑体小二，居中，不少于200字）④目录⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等）⑥参考文献2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数.3、封面格式4、设计（论文）任务及评语格式5、目录格式①标题“目录”（小二号、黑体、居中）6、正文格式①页边距：上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2.5cm,页眉1.5cm,页脚1.75cm,左侧装订；②字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字小四号字、宋体；③行距：20磅行距；④页码：底部居中，五号、黑体；7、参考文献格式①标题：“参考文献”，小二，黑体,居中.②示例：（五号宋体）期刊类：［序号］作者1,作者2, ... 作者n.文章名.期刊名（版本）.岀版年，卷次（期次）：页次.图书类：［序号］作者1,作者2,……作者n.书名.版本.岀版地：岀版社,岀版年：页次.课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20%以百分制计算小四黑体关键词：关键词1;关键词2;关键词3;关键词4注意：关键词不少于2个目录第1章绪论 (2)1.1励磁控制系统概况 (2)1.2本文主要内容 (2)第2章XXX硬件设计 (3)2.1XXX总体设计方案 (3)2.2单片机最小系统设计 (3)2.3XXX模拟量检测电路设计 (3)2.4XXX 可控整流电路设计 (3)第3章XXX软件设计 (4)3.1软件实现功能综述 (4)3.2流程图设计 (4)3.2.1主程序流程图设计 (4)3.2.2模拟量检测流程图设计 (4)3.3程序清单 (4)第4章系统仿真与分析 (5)4.1系统仿真模型建立 (5)4.2 XXXX (5)第5章课程设计总结 (6)参考文献 (7)第1章绪论1.1励磁控制系统概况结合设计概括发展技术1.2本文主要内容根据任务书内容进行描述第2章xxx硬件设计2.1 XXX总体设计方案2.2单片机最小系统设计2.3XXX模拟量检测电路设计2.4XXX可控整流电路设计文中图地要求参看图2.1标注图2.1时钟电路5号黑体F空1行第3章Xxx软件设计3.1软件实现功能综述根据设计任务简要说明软件要完成地任务等等3.2流程图设计321主程序流程图设计先阐述主程序要完成地功能，然后画出流程图.322模拟量检测流程图设计先阐述要完成地功能，然后画出流程图. 3.3程序清单第4章系统仿真与分析4.1系统仿真模型建立4.2 xxxx第5章课程设计总结对所设计内容、方法、取得地效果、问题地解决方案等方面作技术方面地总结•注意：如果用到表格，则表内容用五号宋体或更小字号，选定某种样式后，全文应统一.参考文献[1]商国才•电力系统自动化•天津大学出版社，2000[2]王葵等.电力系统自动化•中国电力出版社,2007.1[3]何仰赞等.电力系统分析•华中科技大学出版社,2002.3[4]于海生.微型计算机控制技术.清华大学出版社,2003.4⑸ 刘卫国等• MATLAB?序设计与应用（第2版）•高等教育出版社，2008⑹ 梅丽凤等.单片机原理及接口技术•清华大学出版社,2009.7注意：中文用小四宋体，英文用小四Times New Roman参考文献不少于五篇版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。
自并励在同步发电机励磁系统的应用
自并励在同步发电机励磁系统的应用在现代电力系统中，同步发电机作为主要的发电设备，其性能和运行稳定性对于保障电力供应的质量和可靠性至关重要。
而励磁系统作为同步发电机的重要组成部分，对发电机的运行特性和电力系统的稳定性有着显著的影响。
自并励励磁系统作为一种常见的励磁方式，在同步发电机中得到了广泛的应用。
自并励励磁系统的基本构成包括励磁变压器、可控硅整流装置和自动励磁调节器等部分。
励磁变压器将发电机端的电压降压后，为可控硅整流装置提供交流电源。
可控硅整流装置将交流电源转换为直流电源，供给发电机的励磁绕组。
自动励磁调节器则根据发电机端的电压、电流等参数，实时调节可控硅的导通角，从而控制励磁电流的大小，实现对发电机端电压的稳定控制。
自并励励磁系统具有许多显著的优点。
首先，其结构相对简单，可靠性高。
由于减少了中间环节，降低了系统故障的概率，提高了设备的可用率。
其次，响应速度快。
自并励系统能够迅速响应发电机端电压的变化，及时调节励磁电流，从而有效地提高了电力系统的暂态稳定性。
再者，自并励系统的造价相对较低，维护成本也较为经济。
在实际应用中，自并励励磁系统对于提高同步发电机的运行性能发挥了重要作用。
例如，在电力系统发生短路故障时，发电机端电压会急剧下降。
自并励系统能够快速增加励磁电流，增强发电机的励磁磁场，提高发电机的输出电压，从而有助于维持电力系统的稳定性。
此外，自并励系统还能够提高发电机的无功调节能力，使发电机在不同的负载条件下都能够保持稳定的运行电压。
然而，自并励励磁系统也存在一些不足之处。
在发电机近端发生短路故障时，由于机端电压下降严重，可能导致励磁电流不足，影响发电机的强励能力。
为了解决这一问题，通常会采取一些措施，如采用高性能的自动励磁调节器、增加励磁变压器的容量等。
在选择自并励励磁系统时，需要根据具体的电力系统要求和发电机的运行条件进行综合考虑。
例如，对于容量较大、对稳定性要求较高的发电机，自并励系统可能是一个较好的选择；而对于一些特殊的运行条件，如长距离输电线路、弱电网等，可能需要结合其他励磁方式来提高系统的性能。
同步发电机励磁自动控制系统方案PPT学习教案
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3 提高同步发电机并联运行的稳
定性
电力系统稳定性的定义与分类
在20世纪60年代及以前
1 静态稳定
系统受到小扰动后保持所有运行 参数接近正常值的能力
性 2 动态稳定 性
系统受到大扰动后，系统参数恢 复到正常值的能力
出现了自动再同期现象——发电机在失去同步后经过较短时间的
大干扰电压稳定性 系统在大干扰后维持可接受稳态电压的能力
小干扰电压稳定性 系统在小干扰后维持可接受稳态电压的能力
短期电压稳定性
包含快速响应负荷和励磁控制等动态特性及相互作用
长期电压稳定性 包含慢速响应负荷和励磁限幅器等动态特性及相互作用
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电力系统稳定性的定义与分类
改善电力系统的运行条件
改善异步电动机的自启动条件
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为发电机异第步25页运/共行87页创造条件
26/43
提高继电保护装置工作的正确性
第二节 同步发电机励磁系统
========基本知识点========
直流励磁机励磁系统（旋转励磁） 交流励磁机励磁系统（旋转励磁） 发电机自并励系统（静止励磁系统）
功角过大而失步（滑行失步）1974年美国学者 拜金利及金巴克
大小扰动引起的振荡失步
主编论文集《大
性3 暂态不稳定
规模电力系统稳 大扰动后发电机在第一摇摆失步定性》
性 静态/动态稳定性定义及理解出现了混乱
1981年在IEEE PES Winter Meeting重新对电力系统稳定性进
行定义
1 静态稳定性/小扰动稳定性
时
发电机自并励励磁自动控制系统电子教案
课程设计（论文）任务及评语此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除目录第1章课程设计目的与要求 (1)1.1 课程设计目的 (1)1.2 课程设计的实验环境 (1)1.3 课程设计的预备知识 (1)1.4 课程设计要求 (1)第2章课程设计内容 (2)2.1发电机励磁自动控制系统的概述 (2)2.2发电机自动励磁自动控制系统传递函数 (2)2.3同步发电机励磁自动控制系统特性的分析 (2)2.3.1线性化分析 (2)2.3.2稳定性分析 (3)2.3.3稳态误差分析 (5)2.3.4根轨迹分析 (5)2.4 改变励磁控制系统稳定性措施 (8)第3章课程设计总结..................................................................................................... ..9参考文献......................................................................................................................... ..9第一章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“电力系统自动化”课程设计是在教学及实验的基础上，对课程所学的理论知识进行深化和提高。
因此，要求学生能综合应用所学的理论知识，能够较全面地巩固和应用本课程中所学到的基本理论和基本方法，进行发电机励磁自动控制系统特性分析与计算，加深理解发电机励磁自动控制系统的基本原理，并分析系统的稳定性、稳态误差以及根轨迹的特性。
通过这次课程设计培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
1.2 课程设计的实验环境在计算机上绘制相关电路图和编写相关公式，并利用word2000编辑课程设计说明书。
1.3 课程设计的预备知识熟悉电力系统自动化课程的基础理论和基本知识。
发电机自并励励磁自动控制系统稳定性分析
电力系统自动化课程设计报告题目发电机自并励励磁自动控制系统稳定性分析系别电子与电气工程系专业电气工程及其自动化班级0920***学号0920*****姓名指导教师黄新完成时间评定成绩目录第一章引言--------------------------------------------------------------------------------------------3 1．1基本概述-----------------------------------------------------------------------------------31．2励磁控制系统控制任务-----------------------------------------------------------------31．3 励磁控制系统的稳定性----------------------------------------------------------------3 第二章课设内容-----------------------------------------------------------------------------------4 2．1系统线性化---------------------------------------------------------------------------------4 2．2 稳定性分析--------------------------------------------------------------------------------42．3稳态误差分析------------------------------------------------------------------------------52．4绘根轨迹分析------------------------------------------------------------------------------52．5增强系统稳定性的措施------------------------------------------------------------------6 第三章课设总结------------------------------------------------------------------------------------8参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------9 第一章引言1．1基本概述同步发电机励磁控制系统主要由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成,它和同步发电机构成一个闭环反馈控制系统，如下图所示。
6发电机自并励励磁自动控制系统设计()
作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习辽宁工业大学电力系统自动化课程设计（论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计（2）院（系）：电气工程学院专业班级：电气XXX _________学号：_xxx _______________学生姓名： ___________________指导教师： ___________________起止时间：2013.12.16 —12.29课程设计（论文）报告地内容及其文本格式1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版,单面打印，并装订成册，内容包括：①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等）②设计（论文）任务及评语③中文摘要（黑体小二，居中，不少于200字）④目录⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等）⑥参考文献2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数.3、封面格式4、设计（论文）任务及评语格式5、目录格式①标题“目录”（小二号、黑体、居中）6、正文格式①页边距：上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2.5cm,页眉1.5cm,页脚1.75cm,左侧装订；②字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字小四号字、宋体；③行距：20磅行距；④页码：底部居中，五号、黑体；7、参考文献格式①标题：“参考文献”，小二，黑体,居中.②示例：（五号宋体）期刊类：［序号］作者1,作者2, ... 作者n.文章名.期刊名（版本）.岀版年，卷次（期次）：页次.图书类：［序号］作者1,作者2,……作者n.书名.版本.岀版地：岀版社,岀版年：页次.课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20%以百分制计算小四黑体关键词：关键词1;关键词2;关键词3;关键词4注意：关键词不少于2个目录第1章绪论 (2)1.1励磁控制系统概况 (2)1.2本文主要内容 (2)第2章XXX硬件设计 (3)2.1XXX总体设计方案 (3)2.2单片机最小系统设计 (3)2.3XXX模拟量检测电路设计 (3)2.4XXX 可控整流电路设计 (3)第3章XXX软件设计 (4)3.1软件实现功能综述 (4)3.2流程图设计 (4)3.2.1主程序流程图设计 (4)3.2.2模拟量检测流程图设计 (4)3.3程序清单 (4)第4章系统仿真与分析 (5)4.1系统仿真模型建立 (5)4.2 XXXX (5)第5章课程设计总结 (6)参考文献 (7)第1章绪论1.1励磁控制系统概况结合设计概括发展技术1.2本文主要内容根据任务书内容进行描述第2章xxx硬件设计2.1 XXX总体设计方案2.2单片机最小系统设计2.3XXX模拟量检测电路设计2.4XXX可控整流电路设计文中图地要求参看图2.1标注图2.1时钟电路5号黑体F空1行第3章Xxx软件设计3.1软件实现功能综述根据设计任务简要说明软件要完成地任务等等3.2流程图设计321主程序流程图设计先阐述主程序要完成地功能，然后画出流程图.322模拟量检测流程图设计先阐述要完成地功能，然后画出流程图. 3.3程序清单第4章系统仿真与分析4.1系统仿真模型建立4.2 xxxx第5章课程设计总结对所设计内容、方法、取得地效果、问题地解决方案等方面作技术方面地总结•注意：如果用到表格，则表内容用五号宋体或更小字号，选定某种样式后，全文应统一.参考文献[1]商国才•电力系统自动化•天津大学出版社，2000[2]王葵等.电力系统自动化•中国电力出版社,2007.1[3]何仰赞等.电力系统分析•华中科技大学出版社,2002.3[4]于海生.微型计算机控制技术.清华大学出版社,2003.4⑸ 刘卫国等• MATLAB?序设计与应用（第2版）•高等教育出版社，2008⑹ 梅丽凤等.单片机原理及接口技术•清华大学出版社,2009.7注意：中文用小四宋体，英文用小四Times New Roman参考文献不少于五篇版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。
同步发电机励磁自动控制系统(精)
3 自励交流励磁机静止可控硅整流器励磁系统
AE
VS
G
滑环
TR
TV
电压起 励元件
自动恒 压元件
AVR
起励电源
发电机G的励磁电流由交流励磁机AE经晶闸管整流装置VS供给。 交流励磁机的励磁一般采用晶闸管自励恒压方式。励磁调节 器AVR直接控制晶闸管整流装置。
4 自励交流励磁机静止硅整流器励磁系统
AE
ea ec
dt
3
2.34E 1
cos
2
1.35El
1
cos
2
uL
=60°
ug1
t0 t2
VS5
VS1
V6
V2
ug3
ug5
VS3
VS5
t
V4
V6
电路受触发的晶闸管和最低电压相
的二极管导通。
各元件持续导通时间仍为120，输
t
出电压仍以2/3为周期。
cos
2
1.35El
1
cos
2
t
3）脉冲控制角=60° VS1 VS3 VS5
e
ea
eb
ec
1
3
5
ea
eb ec
V Rf
t
V4 V6 V2
ug
Ud
1
2
5
6 6
ea eb
dt
5 6 5 6
直流励磁机励磁系统 换流困难
交流励磁机励磁系统(交流发电机和半导体整流元件组成） 为缩短主轴长度，降低造价，减少环节。
同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法
同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法1. 引言同步发电机励磁自动控制系统是发电厂中的重要系统之一，它能够稳定地调整发电机的励磁电流，保持电压的稳定。
在实际运行中，为了确保发电机能够正常、高效地工作，常常需要采用一些特定的控制方法。
本文将从深度和广度两个方面，对同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章，旨在帮助读者更全面、深入地理解这一主题。
2. 常用的控制方法同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法包括恒压控制、恒功率因数控制和恒无功功率控制。
这三种方法各自有着不同的特点和适用范围，下文将分别对它们进行探讨。
2.1 恒压控制恒压控制是一种常见的控制方法，在发电机运行中起到了至关重要的作用。
它通过不断地调整发电机的励磁电流，以保持输出电压在额定值附近波动。
恒压控制方法能够有效地维持系统的电压稳定性，使得发电机在不同的负载情况下都能够保持良好的电压输出。
在实际运行中，这种控制方法常常被广泛采用，因为它简单易行，且具有较好的稳定性。
2.2 恒功率因数控制恒功率因数控制是另一种常用的控制方法，它主要是通过调节励磁电流，以保持系统的功率因数在一个稳定的范围内。
功率因数是电力系统中一个非常重要的参数，它直接影响着系统的稳定性和电能利用率。
采用恒功率因数控制方法能够有效地提高系统的功率因数，降低传输损耗，改善电能质量。
在电力系统中，恒功率因数控制方法也得到了广泛的应用。
2.3 恒无功功率控制恒无功功率控制是在电力系统中常用的一种控制方法，它主要是通过调节发电机的励磁电流，使得发电机能够输出恒定的无功功率。
在电力系统中，无功功率是一个非常重要的参数，它直接关系到系统的稳定性和运行安全。
采用恒无功功率控制方法能够有效地控制无功功率的流动，改善系统的稳定性，保证系统正常运行。
3. 个人观点和理解经过对同步发电机励磁自动控制系统常用的控制方法的了解和研究，我认为这些方法各有其独特的优势和适用范围。
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倚
南
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1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
同步发电机励磁自动控制系统方案
6
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露
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
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吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
2MW发电机自并励励磁自动控制系统设计
封面作者：PanHon glia ng仅供个人学习辽宁工业大学电力系统自动化课程设计（论文）题目：250MW发电机自并励励磁自动控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：电气104学号：100303116学生姓名：孙鹏指导教师：起止时间：2013.12.16 -2013.12.29课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20%以百分制计算摘要励磁系统中发电机地励磁电源不用励磁机,而由机端励磁变压器经整流装置供给.励磁装置采用大功率晶闸管元件,没有转动部分,故称静止励磁系统,即自并励励磁系统.课设要求是设计容量为250MW 水轮发电机地自并励励磁控制系统.首先根据课设地要求和内容设计并选取自并励励磁控制系统地总体方案,方案由励磁检测电路、A/D 转换、励磁调节电路等确立.并确定了采用AT89C51 单片机作为课设地核心基础地设计方案,由于单片机需初始化和复位进而设计了时钟电路（内部）和复位电路（独立式按键）从而形成了本次设计地最小系统.在硬件部分中分别设计了模拟量检测电路（信号地采集和变换器UA 、UV 转换）、功率角测量电路、三相全控整流电路以及开关驱动控制电路.通过对单片机地软件编程实现对同步发电机自并励系统跳崖范围和功率因数角地调节和控制.通过采用单片机作为核心,励磁调节等地电路相辅助,验证了自并励励磁系统地直接用晶闸管控制转自电压等特点.获悉自并励励磁适用于发电机与系统间有升压变压器地单元接线中.关键词：自并励励磁系统；单片机；开关驱动控制；三相桥式全控整流目录第1 章绪论21.1 励磁控制系统简况21.2本文主要内容2第2 章发电机自并励励磁控制系统地硬件设计42.1自并励励磁自动控制系统地总体设计方案42.2 单片机最小系统设计42.2.1CPU 地选择42.2.2复位电路地设计52.2.3 时钟电路设计52.2.4 最小系统62.3 发电机自并励励磁控制系统模拟量检测电路设计62.3.1信号地采集和转换62.3.2 励磁电流地监测电路72.4 发电机自并励励磁控制系统可控整流电路设计72.4.1整流电路地设计72.4.2 开关驱动控制电路设计8第3 章自并励励磁控制系统软件设计93.1 软件实现功能综述93.2流程图设计93.2.1主程序流程图设计93.2.2 模拟量检测流程图设计9第4 章课程设计总结11 参考文献12第1章绪论1.1励磁控制系统简况供给同步发电机励磁电流地电源及其附属设备称为励磁系统.同步发电机地（synchronization dynamo）励磁系统只要有功率单元和调节器（装置）两大部分组成.其中励磁功率单元是指同步发电机转子绕组提供直流励磁电流地励磁电源部分,而励磁调机器则是根据控制要求地输入信号和给定地调节准则控制励磁功率单元输出装置.励磁系统地自动励磁调节器对提高电力系统并联机组地稳定性具有相当大地作用.尤其是现代电力系统地发展致机组稳定极限降低地趋势,也促使励磁技术不断发展.一般我们把根据电磁感应原理使发电机转子形成旋转磁场地过程称为励磁. 此外,为发电机等“利用电磁感应原理工作地电气设备”提供工作磁场也叫做励磁.有时候,向发电机转子提供转子电源地装置也叫励磁.励磁系统主要作用包括：根据发电机负荷地变化形影地调节励磁电流,以维持机端电压为给定值；控制并列运行各发电机间无功功率分配；提高发电机并列运行地静态稳定性、提高发电机并列运行地暂态稳定性；在发电及内部出现故障时,进行灭此,以减小故障损失程度；根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制.优良地励磁系统不仅可以保证发电机地可靠运行,而且还可以有效地提高系统地性能指标.根据运行方面地要求,同步发电机控制系统地任务是：电力系统正常运行时同步发电机总是随着负荷波动来变化,要求发电励磁对励磁电流进行调节以维持机端或系统中某一点地电压在给定水平；控制无功功率地分配；改善电力系统地运行条件.由励磁调节器、励磁功率单元和发电机一起组成整个系统成为励磁系统控制系统.励磁控制系统是发电机重要组成部分,它对电力系统级发电机本身地安全稳定运行有很大地影响.励磁装置是指同步发电机地励磁系统中除励磁电源以外地对励磁电流能起控制作用和调节作用地电气控制装置.有调节屏、控制屏、灭此屏和整流屏组成.1.2本文主要内容设计主要是针对发电机自并励励磁控制系统（基于容量为250MW 地水轮发电机）,首先阐述自并励励磁控制系统地控制原理,根据课设地要求确定自并励励磁控制系统地设计方案,选取AT89C51 单片机作为整个自并励励磁控制系统地主控制器,可控整流电路为其提供稳定地电源.时钟电路选择内部时钟产生地方式, 复位电路选用按键式电平复位,时钟电路、复位电路和单片机形成课程设计地最小系统,同时完成功率因数、电压调差系数、强励倍数、调压精度、机端电压静差等地计算•通过设计基本参数实现如下地指标：水轮发电机容量250MW,功率因数0.8,定子额定电压20KV，额定转子电压220V;要求电压调差系数在土10%范围内可调；强励倍数1.8,不小于10秒；调压精度,机端电压静差率小于1％；自动电压调节范围：85%〜120% .起动升压至额定电压时，超调量不大于11%.最后结合课程设计地内容做出课程设计地总结,得出自并励励磁系统特别适用于发电机与系统间升压变压器地单元接线中.第2章发电机自并励励磁控制系统地硬件设计2.1自并励励磁自动控制系统地总体设计方案根据课程设计地要求结合实际地实用性和可靠性,设计了自并励励磁控制设计地总体方案如图2.1 所示.总体设计方案包括直流稳压电源电路模块、复位电路模块、时钟电路模块、AT89C51 单片机模块、励磁检测和调节电路模块以及开关驱动控制电路模块.进而可以实现单片机对外电路地控制,也是对单片机应用系统地一种应用.图 2.1 自动控制系统总体设计框图复位电路模块中选用按键式电平复位,复位操作可是实现对单片机地手动复位,在开始状态下也可以是单片机重新启动.与直流稳压电源模块与其相互配合, 直流稳压电源为单片机提供可靠地直流稳压电源.在时钟电路模块中,采用内部时钟触发地方式,为单片机提供启动地脉冲信号.单片机AT89C51 模块中,通过内部软件地编辑,来控制励磁系统地调节电路.开关驱动控制电路采用晶闸管,实现大功率驱动.三相全控桥式整流电路提供机端电压励磁变压器地电压,形成励磁调节电路.2.2单片机最小系统设计221 CPU地选择根据设计要求和内容,本次设计选择AT89C51 作为主控器,AT89C51 是一种带4K字节地Flash存储器地低电压、低功耗、高性能CMOS 8位微机处理器，并且带有2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器地单片机.AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器,128 字节内部RAM,32 个I/O 口线,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口片内振荡器及时钟电路•同时,AT89C51可降至0Hz地静态逻辑操作，并支持两种软件可选地节电工作模式•空闲方式停止CPU地工作，但允许RAM, 定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作.掉电方式保存RAM 中地内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位.本次设计,P0 口控制引脚，P3 口湿度监测引脚.单片机如图2.2所示.图 2.2AT89C51 单片机引脚2.2.2 复位电路地设计时钟电路在单片机开机时都需要复位,一边中央处理器以及其他功能部件都处于初始状态,并从这个状态开始工作.单片机地复位都是靠外部电路实现地,在时钟电路工作后,只要在单片机地RESET 引脚上出现24 个时钟振荡脉冲（两个机器周期）以上地高电平,单片机就能实现初始化状态复位.为了保证系统地可靠复位,本次设计采用使RESET 引脚保持10ms 以上地高电平地方法使单片机可靠地复位.当RESET 从高电平变为低电平以后,单片机从0000H 地址开始执行程序.由于简单地复位电路有上电复位和手动复位两种,所以本次设计采用专用复位电路芯片MAX813L 构成复位（上电复位）.它是一种体积小,功耗低,性价比高地带看门狗和电源监控功能地复位芯片.实现上电复位地原理是：它与单片机相连,若程序出现“死机”时地自动复位和随时地手动复位.为了实现单片机死机时地自动复位功能,需要在P1.7 不断输出脉冲信号（时间间隔小于1.6S）,如果单片机进入死循环，则P1.7无脉冲输出, 于是1.6S后在MAX813L产生一个200ms地复位脉冲输出，是单片机复位,系统重新开始工作.复位电路原理图如图2.3所示.图 2.3 复位电路图2.2.3 时钟电路设计计算机工作时,是统一在时钟脉冲控制下一拍一拍地进行地.这个脉冲式单片机控制器中地时序电路发出地.时钟电路是用于产生单片机工作所需要地时钟信号.AT89C51本身就是一个复杂地同步时序电路,为了保证工作方式地实现,AT89C51在唯一地时钟信号控制下严格地按时执行指令经行工作，而且时钟地频率影响单片机地速度和稳定性.通常时钟信号可以有两种方式产生：内部时钟方式和外部时钟方式.根据设计地要求本次设计采用内部时钟方式.内部时钟发生器实质是一个二分频地触发器.AT89C51 内部有一个用于构成片内振荡器地高增益反向放大器,该放大器地输入输出引脚为XTAL1和XTAL2,在他们两端跨接晶体振荡器,便构成了一个自激励振荡器.其发出地脉冲直接送入内部时钟发生器.设计采用外接晶振由于电容太小影响振荡频率，C1、C2值通常选择为30pF左右，他们可以稳定频率并对振荡器频率有微调作用，振荡器范围为0~24MHZ,同时为了更好地保证振荡器稳定可靠地工作,谐振器和电容尽可能安装地与单片机芯片靠近.为了提高稳定性我们采用温度稳定性好地NOP 电容,采用晶振频率为12MHz. 系统地时钟电路设计如图2.4 所示.图 2.4 时钟电路图2.2.4 最小系统根据上述地电路图，形成最小系统.由CPUAT89C51 （图2.1）、晶振电路（图2.4）、复位电路（图2.3）依次连接而成.如图2.5所示.图 2.5 最小系统电路图2.3发电机自并励励磁控制系统模拟量检测电路设计发电机上安装了自动电压调整控制器设置了一个电压地设定值,它检测机端电压和无功功率地微小变化,调整发电机励磁电流,以保持发电机地机端电压在一个允许地范围内,励磁系统地时间常数比原动机地时间常数小得多,因此它地暂态衰减地要快地多.本次课设要求发电机自并励励磁控制,结合课设要求需要测量发电机地机端电压、功率因数、有功功率、无功功率、励磁电压、励磁电流、发电机输出电流, 经过根据课设要求结合限制计算和调节机端来算出整定地励磁电压所对应地可控硅地导通角, 触发可控硅, 发电机出口电压就稳定在一个新地水平上. 发电机自并励励磁系统模拟量检测电路包括信号采集部分、信号转换部分、A/D 转换部分.2.3.1 信号地采集和转换信号地采集有直流采样和交流采样两种,本次课程设计采用交流采样采集交流量,不存在直流滤波电容所以有利于实时控制.通过电压互感器和电流互感器来获取机端电压、电流以及励磁电流等.由于本次设计是大功率器件地运用,因此采集来地信号比较大,所以用变换器UA、UV 转变大信号,将信号控制在一定地范围内输入.变换器原理如图2.6 所示.图 2.6 变换器原理图功率因数角是有功功率和视在功率地夹角.对发电机而言,存在两个功率因数角：内功率因数角y和外功率因数角j.如图2.8所示.通过直接检测相电流和线电压地相邻地两个方波地上升沿地时间差，利用单片机来确定功率因数以及功率因数地超前之后地情况从而可以算出三相电网地功率因数.也可以通过功率因数角电路测量出来.功率因数角测量电路如图2.7所示.图2.7功率因数角测量电路图2.8功率因数角向量图2.3.2励磁电流地监测电路励磁电流就是同步电机转子中流过地电流（有了这个电流，使转子相当于一个电磁铁，有N极和S极），在正常运行时，这个电流是由外部加在转子上地直流电压产生地.以前这个直流电压是由直流电动机供给，现在大多是由可控硅整流后供给.我们通常把可控硅整流系统称为励磁装置.励磁电流地监测电路如图2.9所示. 图2.9中LEM是传感器.电阻与电容并联地作用，是希望直流信号或者低频信号通过较困难，而交流信号或者高频信号较容易地通过.图2.9励磁电流地监测电路图2.4发电机自并励励磁控制系统可控整流电路设计2.4.1整流电路地设计发电机自并励励磁控制系统中发电机地励磁电源不用励磁机，而是由机端励磁变压器经过蒸馏装置供给.这种励磁装置是采用大功率晶闸管元件实现供给.即是用三相全控整流电桥直接控制发电机地励磁.三相全控整流电路原理如图 2.10 所示.三相电压由端子& 10、12输入，两个单相变压器T1和T2连接成V形作为三相电压降压和隔直作用.降压后地三相电压分别经过R1、R2、R3三个相位平衡调节电位器，送至三相桥式整流器整流成直流电压.图2.10中有6个桥臂,为了保证电路地正常地工作状态，需要在同一时间内导通两个晶闸管，也就是采用两个窄脉冲触发.晶闸管上下部分分别采用共阴极、共阳极连接方法.图2.10三相全控整流电路图2.4.2 开关驱动控制电路设计本次课程设计是弱电控制强电,为了系统稳定正常地运行,强电与弱电地隔离是不可缺少地一部分,本次励磁开关驱动控制电路选用MOC3061 光电隔离器,是根据晶闸管原理设计出来地,可控硅是一种大功率半导体元件可以作为大功率驱动器件使用.MOC3061 价格低廉,触发电路可靠,与主电路之间没有电地联系,抗干扰能力强,MOC3061 既可作为触发双向晶闸管又可作为反向并联单向晶闸管,本次课设选用触发双向晶闸管原理.R1 为限流电阻,在光隔输出端,双向晶闸管并联地RC 是为了在感性负载时, 吸收与电流不同步地过压,提高门级电阻地干扰能力, 以免误触发.电路如图2.11所示.图 2.11 开关驱动控制电路图第3章自并励励磁控制系统软件设计3.1软件实现功能综述控制系统通过软件完成以下主要功能：自动电压调节功能；电压调差功能；调压精度调节功能；机端电压静差调节功能；超调量调节功能；检测发电机进出口电压、电流及计算功率因数；在线调节PID 系数功能.本次课设提供交流220V,首先通过直流稳压电路（变压、整流、滤波以及稳压）将220V交流电变为可靠地直流电+5V,为单片机以及复位电路提供稳定地电源,从而能与时钟电路形成最小系统.再进行单片机编程,编程之后单片机可以实现对外电路（励磁控制系统）地控制.通过信号地采集和转换、功率因数角测量电路、励磁电流测量电路等来收集机端电压、功率因数、有功功率、无功功率、励磁电压、励磁电流、发电机输出电流等信息.三相桥式整流电路为励磁控制系统提供电源,开关控制驱动电路接受检测来地信息,励磁系统进行调速,从而调节励磁.综上所述实现发电机地自并励力控制,合理地分配机组功率.3.2流程图设计3.2.1主程序流程图设计根据课设地要求、励磁控制总体方案,本次课设设计采用单片机作为核心,单片机需要接受数据地采集，进行控制角地计算和调节PID系数等环节，同时需要完成双窄脉冲地产生和触发,开关驱动控制电路结合三相桥式全控整流电路实现励磁控制.如图3.1 所示.3.2.2模拟量检测流程图设计AD 转换器（模数转换器）地作用是从信号加工放大器输入地0~5V 地直流电信号通常称为模拟量.本次模拟量需要机端电压、功率因数、有功功率、无功功率、励磁电压、励磁电流、发电机输出电流等.功率因数角比较重要,反映了发电机负载地性质,通过改善功率因数,减少了线路中总电流和供电系统中地电气元件如变压器、电器设备、导线等地容量,因此不但减少了投资费用,而且降低了本身电能地损耗. 藉由良好功因值地确保,从而减少供电系统中地电压损失,可以使负载电压更稳定,改善电能地质量.可以增加系统地裕度,挖掘出了发供电设备地潜力.如果系统地功率因数低,那么在既有设备容量不变地情况下,装设电容器后,可以提高功率因数,增加负载地容量.减少了用户地电费支出；透过上述各元件损失地减少及功率因数提高地电费优惠.所以本次模拟量地检测流程图主要设计功率因数角地测量流程图.假设功率因数角为零,如图3.2 所示.图 3.1 主程序流程图图 3.2 功率因数角程序流程图第4章课程设计总结同步发电机一把采用直流励磁,当其单机独立运行时,通过调节励磁,能方便地调节发电机地电压.若并入电网运行,因为电压由电网决定,不能改变,此时调节励磁电流地结果是调解率功率因数和无功功率.励磁系统地主要作用是为同步发电机了励磁绕组提供直流电流,并且励磁调节器通过控制励磁电压及励磁电流,负担着对电力系统稳定运行地控制和保护功能.课设基于发电机地励磁系统地原理,结合设计要求为容量为250MW 水轮机设置了励磁系统,针对发电机地自并励励磁,首先描述了发电机自并励励磁系统地现状,然后阐述了发电机励磁控制系统地控制原理,确定了励磁控制系统地总体方案,以AT89C51 单片机为基本核心,设计同步发电机自并励励磁控制系统,结合复位电路和时钟电路形成最小系统，控制器提供地是交流220V,所以设计了直流稳压模块，稳定电路由变压器、整流、滤波和稳压器组成，将交流220V变为+5V,用于给单片机和时钟电路提供电压.又设计了数据采集（信号输入电路）和励磁控制通道,数据采集包含了信号采集、转换、励磁电路地检测、功率因数角（功率因数角测量电路）,而励磁控制包括三相全控整流桥和开关驱动控制电路.紧接着做出主程序地流程图和模拟量功率因数角地流程图,最后检验设计地合理性和可靠性.通过采用单片机作为核心,励磁调节等地电路相辅助,验证了自并励励磁系统地直接用晶闸管控制转自电压等特点.获悉自并励励磁适用于发电机与系统间有升压变压器地单元接线中.参考文献[1]郭培源•《电力系统自动控制新技术》•科学出版社，2003.4[2]商国才.电力系统自动化.天津大学出版社,2000[3]王葵等.电力系统自动化•中国电力出版社,2007.1[4]黄益庄.变电所总和自动化技术.北京：中国电力出版社,2000.4⑸何仰赞等•电力系统分析•华中科技大学出版社,2002.3⑹于海生•微型计算机控制技术•清华大学出版社,2003.4[7]刘卫国等.MATLAB程序设计与应用（第2版）.高等教育出版社，2008[8]梅丽凤等.单片机原理及接口技术.清华大学出版社,2009.7版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。
发电机自并励励磁自动控制系统动态分析
《电力系统自动化》课程设计（论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统动态分析院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：教研室：学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目发电机自并励励磁自动控制系统动态分析课程设计（论文）任务基本参数：测量回路时间常数为0242.01=T s 发电机回路时间常数为42.10/=dT s 适应单元时间常数为001.0=aT s 积分单元时间常数可整定5,4,3,2,1=iT s, 动态放大系数pK可整定为10，20，30，40，50，100所给数值均为标幺值。
设计要求1.选择合理定态工作点，将系统线性化。
2.对不同iT的值分析系统的稳定性，确定pK的值。
3.分析系统在单位阶跃函数作用下的稳态误差。
4.作出对应不同iT的根轨迹。
5.分析系统的动态特性。
指导教师评语及成绩平时考核：设计质量：论文格式：总成绩：指导教师签字：年月日................................................................................................同步发电机励磁自动控制系统稳定性分析.................................1.......................................................................................2.2 系统稳定性分析 (3)2.3系统稳态误差分析..............................................................................52.4系统根轨迹分析.................................................................................62.5稳定欲度计算与措施 (7)2.6系统动态性能分析 (8)第三章、设计总结.…………………………………………………………………………………11参考文献………………………………………………………………………………………11同步发电机励磁自动控制系统稳定性分析分析励磁自动控制系统的特性可使用古典控制理论,也可以使用现代控制理论.这些理论通常适用于线性自动控制系统,对非线性系统是不适用的.而发电机励磁控制系统一般都是非线性环节.这就需要线性处理.线性处理时,首先要确定在那一点线性化,也就是首先确定系统各环节的定态工作点,然后假定在整个运行过程中各环节的输入和输出量在定态工作点附近变化的绝对值一直保持很小.这样就可以把本来是非线性的环节近似当成线性环节对待.分析发电机励磁自动控制系统,一般假定发嗲机在空载额定状态(即发电机空载定转速,额定定子电压)运行是各环节对应的输入输出为定态工作点,而且励磁系统的输入信号U只有很小的变化.同时考虑到发电机空载运行时历次gd电流较小,可控硅整流电路的换相电抗压降不大,也可不计可简化为图(2)用标幺值表示在对励磁控制系统进行分析计算时,关心的往往是相对值,这时用标幺值表示励磁控制系统的数学模型会带来许多方便.是用有名值表示的.下面介绍一下换算标幺值的方法. 选取基准值使用标幺值进行计算时必须合理选取基准值才能保证计算的正确性.现在选取发电机空载额定运行时各参数的运行值为该系统参数的基准值,关于基准值 的选取注意两点:发电机空载,额定电压下稳定运行时ZH U =0,那么为什么取ZH U 的基准值Z H B U =-1V 而不是0V 呢?这是因为如果把积分环节去掉,当p K =1时, ZH U =1V正好对应于发电机运行在空载额定电压.另外零不能作基准值s U 的基准值选为+a K V ,是因为适应电路输入为1V 时输出为a K V ,,至于a K 的值到底多少对于将有名值换算成标幺值的计算是无关紧要的,所以不必给出具体值. 基准值符号 GB U LB U CHB U gdB UZHB U JFB USB UiB T基准值Ge ULO U-10V +5V -1V -1V+a K V 1S有名值和标幺值换算换算方法是先求出有名值增量和标幺值表示的增量,再求出用标幺值表示的放大系数p K .现以综合放大单元的放大系数换算为理具体说明一下.给输入CH U 一个增量,例如从-7V 增加到-6V 则(6)(7)1CH U V V V ∆=---=与此相对应, ZH U 的增量为：*ZH p CH P U K U K V ∆=-∆=-将CH U ∆和ZH U ∆变成标幺值，有1*0.110*1**10*0.1CH CH CHB ZH P ZH PZHB ZH P P PCH U VU U V U K VU K U VU KK K U ∆∆==-=-∆-∆===-∆=-=-=∆-式中p K 有名值表示时综合放大单元的放大系数*P K 标幺值表示时综合放大单元的放大系数，也是励磁系统的动态增益系数。
发电机自并励励磁自动控制系统方案
辽宁工业大学电力系统自动化课程设计<论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计<4）院<系）：电气项目学院专业班级：电气085学号：学生姓名：指导教师：<签字）起止时间：2018.12.26—2018.01.06课程设计<论文）任务及评语院<系）：电气项目学院教研室：电气项目及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要同步发电机励磁控制系统承担着调节发电机输出电压、保障同步发电机稳定运行的重要责任。
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，为电网提供合格的电能，而且还可有效地改善电力系统静态与暂态稳定性。
要实现这个目的，就必须根据负载的大小和性质随时调节发电机的励磁电流。
本文采用自励系统中接线最简单的自并励励磁系统，针对同步发电机论述了自并励励磁自动控制系统的特点及发展现状，分析了自并励励磁自动控制的原理和实现方法，提出了基于AT89C51单片机的同步发电机自并励自动控制系统的设计思路，对于所设计的单片机最小系统经过经济性与技术性的比较后，选用了按键电平复位电路和内部时钟电路，并在此基础上设计了励磁装置的硬件系统和软件系统。
最后又对整个系统进行了MATLAB仿真，以用来对比运用算法所得结果与仿真所得结果是否在误差允许范围内。
关键词：自并励励磁自动控制系统；AT89C51单片机；MATLAB仿真目录第1章绪论11.1励磁控制系统简况11.2本文主要内容1第2章发电机自并励励磁自动控制系统硬件设计32.1发电机自并励励磁自动控制系统总体设计方案32.2单片机最小系统设计32.3发电机自并励励磁自动控制系统模拟量检测电路设计62.4直流稳压电源电路设计7第3章自并励励磁控制系统软件设计103.1软件实现功能总述103.2流程图设计103.3程序清单12第4章 MATLAB建模仿真分析134.1M ATLAB软件简介134.2系统仿真模型的设计13第5章课程设计总结16参考文献17第1章绪论1.1励磁控制系统简况供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。
电力系统自动装置原理__同步发电机励磁自动控制系统
励磁调节装置原理
• 基本调节方式
算法:
• 辅助控制
瞬时电流限U制KT
最大励磁限制器
K
p
U REF
KT
UG
KT
QKT
最小励磁限制器
电压／频率（V/Hz）限制和保护
发电机失磁监控
励磁调节装置原理
• 最小励磁限制
功率园方程如下：
P2
Q
U
2 G
2
1 Xe
1 Xd
总述
励磁系统的任务 励磁系统的类型 励磁系统的整流电路 并联机组间无功分配 励磁装置的原理
发电机励磁系统的任务
电
无
提
强
强
压
功
高
行
行
控
分
稳
励
减
制
配
定
磁
磁
发电机励磁系统的任务
• 电压控制
GEW
.
IEF
.
UEF
G
..
UG IG
等值电路
.
xd
IG
.
.
Eq
UG
φ
. δG
IP
..
IQ IG
.
Eq
φ
.
..
UG
• 励磁控制系统框图
I EF
同步发电机
励磁功率单元
自动
励磁调节器
手动
U REF
励磁调节器检测发电机的电压、电流或其它状态量，然后按指 定的调节准则对励磁功率单元发出控制信号，实现控制功能。
IG
U G
其他信号
励磁系统
励磁调节器的基本特性与框图
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辽宁工业大学电力系统自动化课程设计<论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计<4）院<系）：电气项目学院专业班级：电气085学号：学生姓名：指导教师：<签字）起止时间：2018.12.26—2018.01.06课程设计<论文）任务及评语院<系）：电气项目学院教研室：电气项目及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要同步发电机励磁控制系统承担着调节发电机输出电压、保障同步发电机稳定运行的重要责任。
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，为电网提供合格的电能，而且还可有效地改善电力系统静态与暂态稳定性。
要实现这个目的，就必须根据负载的大小和性质随时调节发电机的励磁电流。
本文采用自励系统中接线最简单的自并励励磁系统，针对同步发电机论述了自并励励磁自动控制系统的特点及发展现状，分析了自并励励磁自动控制的原理和实现方法，提出了基于AT89C51单片机的同步发电机自并励自动控制系统的设计思路，对于所设计的单片机最小系统经过经济性与技术性的比较后，选用了按键电平复位电路和内部时钟电路，并在此基础上设计了励磁装置的硬件系统和软件系统。
最后又对整个系统进行了MATLAB仿真，以用来对比运用算法所得结果与仿真所得结果是否在误差允许范围内。
关键词：自并励励磁自动控制系统；AT89C51单片机；MATLAB仿真目录第1章绪论11.1励磁控制系统简况11.2本文主要内容1第2章发电机自并励励磁自动控制系统硬件设计32.1发电机自并励励磁自动控制系统总体设计方案32.2单片机最小系统设计32.3发电机自并励励磁自动控制系统模拟量检测电路设计62.4直流稳压电源电路设计7第3章自并励励磁控制系统软件设计103.1软件实现功能总述103.2流程图设计103.3程序清单12第4章 MATLAB建模仿真分析134.1M ATLAB软件简介134.2系统仿真模型的设计13第5章课程设计总结16参考文献17第1章绪论1.1励磁控制系统简况供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。
它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。
励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。
励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。
尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。
一般我们把根据电磁感应原理使发电机转子形成旋转磁场的过程称为励磁。
此外，为发电机等“利用电磁感应原理工作的电气设备”提供工作磁场也叫励磁。
有时，向发电机转子提供转子电源的装置也叫励磁。
励磁的主要作用是：第一，维持发电机端电压在给定值，当发电机负荷发生变化时，通过调节磁场的强弱来恒定机端电压。
合理分配并列运行机组之间的无功分配。
第二，提高电力系统的稳定性，包括静态稳定性和暂态稳定性及动态稳定性。
第三，直流电机的转动过程中，励磁就是控制定子的电压使其产生的磁场变化，改变直流电机的转速，改变励磁同样起到改变转速的作用。
励磁按直流电机励磁方式可分为他励磁，并励磁，串励磁，复励磁等方式，按整流方式分为旋转励磁和静止励磁。
励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。
根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。
励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。
对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。
中小型水利发电设备已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。
励磁装置主要分为电磁型和半导体型两大类。
电磁型励磁装置主要用于以直流或交流励磁机为励磁电源的励磁系统中，半导体型励磁装置既可以与励磁机一起组成静止(或旋转>整流器励磁系统，也可以与励磁变压器组成静止励磁系统。
1.2本文主要内容本次课设针对发电机自并励励磁自动控制系统，论述了自并励励磁自动控制系统的特点及发展现状，分析了自并励励磁自动控制的原理和实现方法，提出了基于AT89C51单片机的同步发电机自并励自动控制系统的设计思路，对于所设计的单片机最小系统经过经济性与技术性的比较后，选用了按键电平复位电路和内部时钟电路，并在此基础上设计了励磁装置的硬件系统和软件系统。
最后又对整个系统进行了MATLAB仿真，以用来对比运用算法所得结果与仿真所得结果是否在误差允许范围内。
第2章发电机自并励励磁自动控制系统硬件设计2.1发电机自并励励磁自动控制系统总体设计方案如图2.1所示即为励磁控制器设计总体设计方案的框图，其中分为五个模块，分别是直流稳压电源模块、复位电路模块、时钟电路模块。
AT89C51单片机模块和励磁开关驱动控制电路模块，实现单片机控制外部电路。
图2.1励磁控制系统总体设计方案框图2.2单片机最小系统设计时/计数器，终端系统以及特殊功能寄存器，各部分通过内部总线相连。
其基本结构依然是通过CPU加上外围芯片的结构模式，但在功能单元的控制上，却采用殊功能寄存器的集中控制方法。
如图2.2所示，即为89C51单片机的引脚图。
引脚功能：VCC：供电电压。
GND：接地。
RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器<0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源<VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
复位操作可以使单片机初始化，也可以使机状态下的单片机重新启动，因此十分重要。
单片机的复位都是靠外部复位电路来实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RESET引脚上出现24个时钟震荡脉冲<两个机器周期）以上的高电平，单片机就能实现复位。
为了保证系统可靠地复位，在设计复位电路时，一般使RESET 引脚保持10毫秒以上的高电平，单片机便可以可靠地复位。
当RESET从高电平变为低电平以后，单片机从0000H地址开始执行程序。
在复位有效期间，ALE和/PSEN引脚输出高电平。
如图2.3所示即为89C51单片机的按键电平复位电路，这种复位电路利用电容器充电实现。
当加电时，电容C充电，电路有电流通过，构成回路，在电阻R上产生压降，RESET的引脚为高电平；当电容C充满电后，电路相当于断开，复位结束。
它还可以通过按键实现复位，按下键后，通过R1和R2形成回路，使RESET端产生高电平。
按键的时间决定了复位时间。
如图2.3所示即为89C51单片机的按键电平复位电路：图2.3 按键电平复位电路时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，时钟信号可以有两种方式产生：内部时钟方式和外部时钟方式，下面介绍内部时钟方式。
89C51内部有一个高增益反相放大器<即与非门的一个输入端编程为常有效时），用于构成片内振荡器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。
在XTAL1和XTAL2两端跨界晶体或陶瓷谐振器，就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟发生器，如图 2.所示。
外接晶振时，C1、C2参数通常选择30pF左右。
C1、C2可稳定频率并对振荡频率有微调作用，谐振频率范围是0到24MHz，为了减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定可靠接地，谐振器和电容应该尽量安装的与单片机芯片靠近。
内部时钟发生器实质是一个二分频的触发器其输出是单片机工作所需的时钟信号. 如图2.4所示即为89C51单片机的内部时钟电路：图2.4 内部时钟电路综合以上所作分析与选择，形成了如图2.5所示的完整的CPU最小系统图2.3压所对应的可控硅的导通角，从而触发可控硅，使发电机出口电压稳定在一个新图2.6VSSAT路输入中电压信号可以直接输入，而电流信号则要通过一个电阻转化成电压信号再输入。
A/D转换器选择TLC2543，该芯片是一种单电源、串行控制的12位模数转换器，可采集11路信号，与单片机的连接只占用4根口线。
模拟量采集部分的电路如图2.6所示。
2.4直流稳压电源电路设计本次课设要求控制器选用AC220V电源供电，而单片机的工作电源是+5V的直流电源，因此需要利用使用直流稳压电源为单片机提供电源。
直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，其原理框图如图2.7所示。
电网供给的交流电压u1(220V,50Hz> 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u 3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压uI。
但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。
在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。
图2.7 直流稳压电源框图一般情况下，生产生活中所需的直流电压的数值与电网电压的有效值相差较大，一次需要通过电源变压器降压后，在对交流电压进行处理。
变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。
目前，也有部分电路不用变压器，利用其他办法进行升压与降压。
变压器副边电压通过整流电路从交流电压转化为直流电压，即将正弦波电压转化为点一方向的脉动电压，半波整流和全波整流电路的输出波形如框图中所画。
本次可设选用桥式全波整流。
可以看出它们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作；例如，交流分量将混入输入信号被放大电路放大，甚至在放大电路的输出端所混入的电源交流分量大于有用信号；因而不能直接作为电子电路的供电电源。