覃平生[1]2003年在《微机控制技术在原动机仿真系统中的应用研究》文中进行了进一步梳理随着微机控制技术的迅速发展，电力系统中原动机仿真系统有待于从传统的模拟式向数字式改进。目前，国内现有的原动机仿真系统，大多采用模拟电路，存在结构复杂、电子元器件容易老化、易受环境温度影响、抗干扰能力差等缺点。本文对该仿真系统中的调速器采用微机数字化设计方案，利用计算机软件去取代模拟电路的功能，可以很好地克服以上缺点。此外，在设计中引入LCD显示，操作直观、便于监视和调整。 本文首先介绍了原动机仿真系统的发展历程、本文主要研究工作、课题来源及意义，然后阐述了原动机仿真系统的数字化实现基础，主要从近年来PID控制的主要研究成果出发，将微机控制技术中有关原动机仿真系统的一些新型实用的控制算法、程序设计和参数整定方法等，引入到原动机仿真系统数字化设计中来。在此基础上，综合了原动机仿真系统数学模型的已有成果，并运用拉氏变换、逆Z变换等数学工具，以仿真原理为依据，求取了便于计算机进行数值运算的差分方程。最后，根据仿真系统的具体功能，以80C196KC单片机作为控制核心，对原动机仿真系统的硬件和软件设计做了详细的介绍，并力求通过从硬件和软件设计两方面来提高控制系统的可靠性。 静态、动态测试实验表明：该控制系统，不仅硬件线路大为简化、体积小、通用性强，能够很好地实现对原型调速器及原动机自平衡特性的仿真，而且与模拟电路的设计方案相比，整个系统的控制精度、可靠性和稳定性等大幅度提高，具有明显的优势。
蒲玉兴[2]2004年在《基于TC787触发芯片的原动机及其调速器仿真系统》文中认为随着微机控制技术的迅速发展，电力系统原动机仿真系统从传统的模拟控制向数字控制转变成为必然的发展趋势。目前，在国内现有的原动机仿真系统中，使用模拟控制电路，存在着结构复杂、电子元器件易老化、易受环境温度影响、抗干扰能力差等不足之处。采用微机数字化方案设计仿真系统中的调速器及基于TC787触发芯片的原动机仿真系统，可以很好地克服以上不足之处。本文介绍了原动机仿真系统的发展历程、课题的来源及意义、国内外的研究状况，阐述了原动机仿真系统的原理，建立了原动机仿真系统数学模型，将微机控制技术中相关的实用控制算法、程序设计方案和参数整定方法等，引入到原动机仿真系统的设计中来，优化了控制系统的结构组成，深入分析了原动机仿真系统中TC787触发芯片的工作原理，增加了原动机仿真系统的测量、显示和保护功能，对印制电路板(PCB)进行了优化设计与制作。该原动机仿真控制系统，硬件控制电路简洁、体积小、适应性增强。因采用液晶显示技术，给用户提供了直观良好的操作界面。经过静态和动态试验表明：能更好地实现对原动机调速器及自平衡特性的仿真，整个系统的控制精度、可靠性和稳定性等都大为提高，各种参数都达到了预期的设计要求，具有明显的性价比优势和生产应用前景。
杜宗林[3]2008年在《基于DSP的全数字控制原动系统仿真器程序及其调试》文中进行了进一步梳理随着科学技术的发展,自动控制技术已经在电力系统中得到了广阔的应用。电力系统原动仿真系统从传统的模拟控制向数字控制转变成为必然的发展趋势。目前,在我国已现有的原动机仿真系统中,已经由模拟控制逐步转向模拟和数字混合控制;但是,模拟电路存在结构复杂、电子元器件容易老化、易受环境温度影响、抗干扰能力差等缺点,这在一定程度上影响着系统的性能,而采用全数字控制的原动机仿真系统可以克服模拟电路的不足,对提高原动机仿真的准确度、可靠性和自动化程度等方面具有重要的理论和实际意义。本文在参考大量文献的基础上,介绍了原动机仿真系统的发展背景、课题的来源及国内外的研究状况,阐述了原动机仿真系统的原理,建立了反映原动机及其调速系统特性的通用数学模型,给出了实现系统功能的程序流程图,对控制、采样、脉冲触发、显示、通信等模块的软件设计思想进行了详细的说明。其中,大部分程序都通过了初步测试。在程序设计中时,根据DSP的特点,将原有微机控制原动机调速系统中相关的实用控制算法,运用到程序设计当中,充分发挥DSP速率快的特点,以提高系统的响应速度和模拟精度。同时,考虑了程序维护和阅读的方便,使用了模块化的设计方法。在软件设计中,吸收了单片机设计中的软件抗干扰经验,以提高系统的可靠性和稳定性。该原动机仿真系统,硬件控制电路简洁、体积更小、集成度更高,增强了系统的适应性。经过硬件和软件联合调试实验结果表明:该控制电路硬件设计方案是可行的,显示、脉冲触发等主要程序设计方案是正确的。
王正富[4]2009年在《具有远程通信功能的新型原动系统仿真器的研究与应用》文中研究指明随着微机控制技术、电力电子技术等的迅速发展,电力系统原动机仿真系统从传统的模拟控制向数字控制转变成为必然发展趋势。在我国过去已有的原动机仿真系统中,使用的大部分都是模拟控制电路,存在结构复杂、电子元器件易老化、易受环境温度影响、抗干扰能力差等缺点,这在一定程度上影响着系统的性能。计算机网络技术的发展,远程控制技术也已经在电力系统中得到了广阔的应用。通过综合自动化控制模式实现对动态模拟实验室的管理是一种必然的发展趋势。而通信协议是实现控制的关键。MODBUS协议是应用于电子控制器上的一种通用语言,具有开放性、易实现、扩展性好、用户范围广等优点,使之成为工业控制领域中应用最广泛的协议之一。本文主要基于以上几点考虑,结合实际研究工作,提出了硬件与软件相结合,基于微机控制实现原动系统动态仿真的理论与技术,建立满足原动系统动态特性仿真准确性与通用性协调统一条件下发电机原动系统的通用数学模型。详细研究和分析了以芯片Intel80C196KC为核心的数字控制原动机及其调速系统仿真器的功能和特点,分析和设计了F-03型原动系统装置的硬件电路,包括一次主回路、操作回路、微机控制电路、串行通信电路、硬件抗干扰电路的选择,并在完成硬件电路设计的基础上,根据新型原动系统仿真器所要实现的功能,采用MCS-96汇编语言编写了系统软件。上位机与单片机之间的通信遵循MODBUS协议,本系统采用串行异步、半双工通讯方式;上位机软件采用VisualBasic6.0语言编写,实现了系统的命令控制、系统参数整定、运行参数监控及状态显示等,成功实现了远程控制,进一步提高了原动系统的自动化程度。最后对系统进行了试验与现场调试,结果表明该系统的硬件设计和软件设计方案是可行的。
刘建新[5]2008年在《发电机动态模拟实验系统的研究与开发》文中指出发电机动态模拟实验系统是基于现代电力系统高度自动化的模拟发电机组运行的综合实验系统,可以为电气类专业实验教学提供一个综合的电力系统物理仿真实验平台,满足开放式,创新性和综合型实验要求,同时为大学生和研究生从事科研工作创造实验条件。论文在对现有电气仿真实验系统深入研究的基础上,充分考虑实验系统的特点和功能,提出了一种适合实验系统的调速、励磁、机组综合控制模式。系统采用开放的模块化体系结构,主要由原动机调速、励磁调节、机组控制、人机接口等模块构成。论文首先介绍了发电机动态模拟实验系统的功能与特点,分析了原动系统与励磁调节器的原理与组成,建立了模拟励磁系统数学模型,在此基础上采用双闭环控制对直流电动机的机械特性进行改造,以模拟原动机自平衡特性;采用可控硅模拟励磁系统的方案,模拟半导体自并励励磁方式、他励励磁方式。设计了基于PLC的原动系统与励磁调节器的模拟实验装置,实现了原动系统、励磁调节器的全数字化,并完成了硬件电路和软件的设计。本文详细阐述了机组自动开停机流程图,并通过宏指令函数实现了触摸屏与PLC的数据交换。介绍了系统监控功能,利用组态软件、PLC自由口通信和ModBus规约实现PLC与上位机的通讯。静态和动态试验表明:实验装置能更好地实现对原动机调速器及自平衡特性、发电机励磁系统的仿真,整个系统的控制精度、可靠性和稳定性等都大为提高,各种参数都达到了预期的设计要求,具有明显的性价比优势和推广应用前景。
陈雄[6]2009年在《基于196单片机控制的新型原动系统仿真器及其软件设计》文中提出原动机仿真系统是用于电力系统动态模拟的重要设备,它对电力系统中的真实原动机(水轮机和汽轮机)及其调速器进行模拟,以便研究电力系统中的大干扰问题和机电暂态过程。目前,国内原动机仿真系统,逐步由模拟控制转向模拟和数字混合控制,这有利于克服模拟电路存在结构复杂、电子元器件容易老化、易受环境温度影响、抗干扰能力差等缺点。对本文调速器仿真系统用微机数字化设计方案,利用计算机软件去取代模拟电路的功能,很好地克服模拟电路的上述缺点,提高了原动仿真系统的可靠性和自动化程度。本文首先介绍了原动机仿真系统的发展历程、本文主要研究工作、课题的来源及意义,然后介绍了原动机仿真系统数字控制部分的硬件结构、原理、特点及系统中用作地址译码PLD芯片的烧制方法。阐述了原动机仿真系统主程序的设计思路和流程,详细介绍了80C196KC的中断资源及中断编程,对系统调速器模型的离散化编程做了详细分析。针对水轮机中的油动机模型在积分环节存在量化误差的问题,提出了“零存整取”的解决方案,在一定程度上解决了水机运行的震荡问题,提高了系统的响应速度和控制精度。对双脉冲测速方案中出现的速度突变和测速死区进行了分析论证,提出了测速齿轮槽口尺寸减小和测速软件限时的解决方案。此外,为提高系统运行的稳定性和可靠性,实现了对模拟量采集中软件和硬件的滤波器设计,并对软件运行抗干扰措施做了详细的阐述。最后,本文对硬件和软件进行了调试,总结了部分软件的调试查错方法,实验结果表明该系统的硬件和软件设计方案是可行的。
张勇军[7]2007年在《小比例船舶电力推进实验装置的仿真研究》文中指出由于电力推进技术发展前景的日益广阔及相关领域技术的不断完善，建设船舶电力推进实验室对开展船舶电力推进相关的研究具有重要意义。本文针对船舶电力推进系统特点，以武汉理工大学能源与动力工程学院船舶电力推进仿真实验室的实验装置为研究平台，利用saber软件对以推进电机和负载电机为主组成的实验装置作系统仿真研究，用实验装置来检验仿真模型的准确性、可靠性、稳定性。该装置由推进变频器、推进电机、负载变频器、负载电机以及控制单元组成。推进变频器、推进电机和推进控制单元组成推进子系统，用于仿真推进电机的特性：负载变频器、负载电机和负裁控制单元组成负载子系统。本文主要内容是对推进系统和负载系统的交流电机SPWM变频调速矢量控制系统进行建模与仿真。变频调速是交流电动机各种调速方式中效率最高、性能最好的调速方法，在整个交流调速中占有重要的地位。本文依据《电机学》、《电力电子技术》等知识，认真总结电机、电压型SPWM变频器等模块的数学模型，根据西门子6se70系列变频器的原理，完成了电压型SPWM变频调速矢量控制系统的建模。由于系统仿真具有可控性、无破坏性、安全、不受外界条件的限制等优点，它能通过建立逼真的仿真模型和在计算机上反复的仿真实验，对复杂问题进行综合分析和比较，可以对照比较各种策略与方案，优化并确定相关参数。在完成对推进系统和负载系统建模之后，再进行组合，达到对整个实验装置的建模，构建一个完整的仿真体系。本文利用SABER软件对实验装置进行仿真，对电力推进船舶各种工况下进行模拟，分析了电压型SPWM变频调速矢量控制系统在螺旋桨自由航行、带载、反转等的动静态特性，得出了一些有意义的结论。同时也利用实验装置对各种工况进行台架的实验，获得在两种不同实验中的特征参数曲线，通过对比来检验仿真系统的准确性、可靠性和稳定性等。
宋海燕[8]2012年在《基于MATLAB的模拟原动系统仿真准确度评估研究》文中认为我国电网日益庞大和复杂，为了保证电力系统安全运行就需要准确掌握其动态特性，这必须借助于电力系统动态仿真工具。模拟原动系统是电力系统动态仿真的主设备，在实验室中对电力系统的真实原动机（主要是水轮机和汽轮机）及其调速器进行模拟，以便于研究电力系统中的大干扰问题和机电暂态过程。因此，研究原动系统的运行与控制规律，将一个能够正确地反映客观事物本来面目的、仿真准确度高的模拟原动系统引入到电力系统动模实验室中来，对于研究电力系统和原动系统以及提高电力系统物理模拟试验的准确性和可信度具有直接的关系和实际意义。目前模拟原动系统的发展更多的是体现在控制技术和运算速度方面，要推动模拟原动系统走向一个更高层次的发展，不能仅从软件和硬件的设计角度来考虑，更应该要进行模拟原动系统的仿真准确度评估，因此，模拟原动系统仿真准确度的研究是推动原动系统仿真发展的动力。本文针对动态模拟实验室中的模拟原动系统，就其仿真准确度的定量评估问题，在查阅大量文献资料的基础上对其进行全面的分析，做了一些具有理论意义的研究。首先，在查阅大量文献资料的基础上，介绍了模拟原动系统和实际原动系统的研究现状，阐述模拟原动系统的仿真准确度评估意义。其次，详细分析了模拟原动系统和实际原动系统的数学模型，构建了模拟原动系统和实际原动系统的MATLAB仿真模型，并对MATLAB仿真的试验条件及参数进行设置，分别进行了模拟原动系统和实际原动系统的动态特性仿真试验。通过试验证明了模拟原动系统的动态特性及其基本规律与实际原动系统相符，在不同的模型参数设定下，通过仿真试验，研究了模型参数对原动系统动态特性的影响。最后，提出了基于MATLAB的模拟原动系统仿真准确度评估方法，以四种评估方法对模拟原动系统的仿真准确度进行定量的实例评估，总结了各种评估方法的优点和缺点，重点分析了结合层次分析法的相似度评估方法，并且通过MATLAB仿真试验验证了各种方法的有效性。仿真准确度的评估数据证明了模型对仿真准确度有重要的影响。
祖映翔[9]2011年在《发电机原动系统高精度动态仿真新方法的研究》文中提出研究发电机原动系统特性对于提高电力系统静态及动态稳定性具有重要意义。目前国内电力系统动态模拟试验室中的原动系统仿真器一般采用单片机作为控制核心,其存在控制电路硬件结构复杂、通用性差、应速度慢、仿真精度低等缺点。本文研究的以DSP(Digital Single Processing)微控制器作为控制核心的新型原动系统仿真器,采用数字和物理联合仿真新方法,较好的克服了上述缺点,可有效提高原动系统仿真精度。发电机原动系统仿真的主要内容包括：原动机自平衡特性及机组惯性；水锤效应及蒸汽容积效应；调速器。本文在参阅大量关于电力系统仿真文献资料以及总结原动系统仿真器已有成果的基础上,阐述了发电机原动系统数字物理联合仿真系统的布局结构和技术路线。仿真系统包括物理仿真子系统、数字仿真子系统和上位机。物理仿真子系统利用经改造的直流电动机模拟原动机,数字仿真子系统利用数字程序模拟调速器和管道特性。接下来,文章总结了发电机原动系统的各环节数学模型,提出了原动系统仿真的原理方法,构建了原动系统仿真的流程框图,并通过在仿真系统增加空载给定通道和负载匹配系数,使得仿真模型能真实反映原动系统的各种特性。文章设计了仿真系统的硬件电路、软件功能及流程图和人机接口。硬件包括主回路和数字控制电路。主电路是系统的能量转换平台,包括电枢供电回路、电枢回路的保护电路、操作回路和测量显示四部分。数字控制电路按功能分为电源板、主板、测量及保护板、脉冲放大板四个模块,详细介绍了各电路模块的设计原理和元器件的选型。在完成了对原动系统数学模型离散化的基础上,设计了调速器数字仿真程序及系统主程序的功能和流程图。人机接口采用专用单片机电路板进行控制,提高了显示效率和可靠性,节约了DSP硬件及软件资源,完成了人机界面和人机接口程序的设计文章最后利用对发电机原动系统仿真数学模型的Matlab仿真,证实了仿真系统与真实原动系统的物理相似性与仿真的准确性。并通过仿真试验,研究了原动系统各环节参数对其静态和动态特性的影响,说明了发电机原动系统仿真的重要意义。
石欣[10]2007年在《基于混沌粒子群算法的同步发电机最优调速控制系统》文中研究指明随着电力系统规模的日益扩大,保证系统运行的可靠性和稳定性,提供合格的电能质量和良好的动态品质具有极其重要的意义。同步发电机调速控制系统是电力系统控制的重要组成部分,它能够起到减小系统频率波动、平衡有功功率、维护系统有功功率稳定等重要作用。同步发电机的调速系统通过调节原动机向发电机输出的机械功率,从而实现功率和频率的调节,保持电网的正常运行频率。运用自动控制理论和优化理论对同步发电机的调速系统进行适当的控制,对于建立动态品质良好、稳定性高的电力系统的有功功率稳定性有重要作用。本文对同步发电机调速控制系统已有研究成果的综合分析的基础上,建立了有调速系统的中间再热式汽轮机数学模型和整个调速控制系统得状态方程。该状态方程的建立,为基于混沌粒子群算法的同步发电机最优调速控制系统的仿真打下了基础。本文在了解和研究传统粒子群算法的优化原理的基础上,针对电力系统的特点,对传统的调速控制系统进行了改进。本文采用了基于混沌搜索的粒子群算法,该算法以粒子群算法作为主体,对种群中的最好粒子进行给定步数的混沌优化搜索,指导粒子群向最优解方向搜索。该算法改善了传统的粒子群算法容易局部收敛,得不到全局最优解和精确度不高的缺点。并在此基础上,本文将混沌粒子群算法用于同步发电机最优调速控制器设计,采用混沌粒子群算法对调速控制器的参数进行优化,设计出基于混沌粒子群算法的同步发电机最优调速器。本文对单机——无穷大系统在机械扰动和叁相短路故障情况下进行仿真试验。通过比较传统的、基于粒子群算法的和基于混沌粒子群算法的调速控制系统频率随时间的变化曲线,可以看出基于改进粒子群算法的调速控制系统具有对工程经验依赖小,简单实用,对于偏离设计运行点的工况,仍能表现出良好的动态调节性能,具有很强的鲁棒性的优点。本文在对单机系统研究的基础上,建立了简单的互联电力系统的模型,并进行仿真分析。通过对互联系统单区域扰动的仿真,进一步证明了基于改进粒子群算法的调速控制系统的优越性。同时,通过比较互联前后故障区域的频率变化情况,验证了网络互联对于提高电力系统频率稳定的积极意义。
参考文献：
[1]. 微机控制技术在原动机仿真系统中的应用研究[D]. 覃平生. 湖南大学. 2003
[2]. 基于TC787触发芯片的原动机及其调速器仿真系统[D]. 蒲玉兴. 湖南大学. 2004
[3]. 基于DSP的全数字控制原动系统仿真器程序及其调试[D]. 杜宗林. 湖南大学. 2008
[4]. 具有远程通信功能的新型原动系统仿真器的研究与应用[D]. 王正富. 湖南大学. 2009
[5]. 发电机动态模拟实验系统的研究与开发[D]. 刘建新. 中南大学. 2008
[6]. 基于196单片机控制的新型原动系统仿真器及其软件设计[D]. 陈雄. 湖南大学. 2009
[7]. 小比例船舶电力推进实验装置的仿真研究[D]. 张勇军. 武汉理工大学. 2007
[8]. 基于MATLAB的模拟原动系统仿真准确度评估研究[D]. 宋海燕. 湖南大学. 2012
[9]. 发电机原动系统高精度动态仿真新方法的研究[D]. 祖映翔. 湖南大学. 2011
[10]. 基于混沌粒子群算法的同步发电机最优调速控制系统[D]. 石欣. 天津大学. 2007
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