交流励磁发电机励磁控制系统设计.pdf

2004年 1月重庆大学学报
第 27卷第 1期 JournalChongqing of University
文章编号:1000—582X(2004)O1-0040—05
交流励磁发电机励磁控制系统的设计
肖庆清,廖勇,姚骏,向大为
(重庆大学电气工程学院,重庆 4013030)
摘要:从交流励磁发电机的基本原理出发,分析了基于动态同步坐标轴系的双通道励磁控制方
法。利用基于高速数字信号处理器的双中央计算单元(CPU)方案,设计实现了交流励磁发电机的励磁
控制系统。针对该控制系统的特点,充分利用了数字信号处理器(DSP)的高速运算能力和方便的外设,
合理设计了控制系统硬件和励磁控制算法软件,双CPU工作共同实现了交流励磁发电机的双通道解耦
励磁控制。通过实验分析,进一步验证了基于动态同步坐标轴系的双通道励磁控制策略。
关键词:交流励磁发电机;动态同步坐标轴系;数字信号处理器;励磁控制器
中图分类号: 文献标识码:A
交流励磁发电机基本结构与绕线式异步电机相块电机控制专用 DSP芯片 TMS320LF2407实现 PWM
似,通过调节转子三相交流励磁电压的幅值、相位及频的控制,采用双端口随机存储器(RAM)实现两 DSP间
率,可以控制励磁磁场大小、相对转子位置和电机转数据交换,用高速数字信号处理器实现了交流励磁发
速。由于增加了励磁控制的自由度,交流励磁发电机电机励磁控制器的设计。通过试验进一步验证了笔者
较传统同步发电机有更优越的运行性能。表现在:1) 设计的励磁控制器满足交流励磁发电机运行控制要
良好的稳定性及转速适应能力;2)独立的有功、无功求,并具有控制精度高、响应速度快的特点。
调节能力;3)较强的进相运行能力⋯。
要使交流励磁发电机能够发挥其良好的调节性 1 动态同步轴系下的双通道解耦控制原理
能、运行的灵活性及可靠性,关键在于应有一套能充分对于单机无穷大系统,定子方按照发电机惯例,转
发挥该电机运行特点的励磁控制系统 J。交流励磁子方按照电动机惯例,转差率 s按照转速低于同步转
发电机的励磁控制策略主要有基于异步电机矢量控制速为正,电磁转矩与转向相反为正,可以得到交流励磁
的励磁控制和双通道励磁控制两种 J,基于动态同步发电机在同步坐标轴系下的稳态电压电流方程式:
轴系的双通道励磁控制系统,由于具有控制模型准确、 U。d — R。一 XZ 0 XM I
无需励磁电流反馈、动态跟踪能力强,使其能在简化控
0 X Z — R。— XM 0 l
制算法的基础上达到良好的控制效果 J。交流励磁
U,d 0 一s M 尺 s ,Td
发电机励磁控制为一多输入、多输出非线性控制系统,
j LsXM 0 一sX
具有大量的、复杂的数字计算,同时发电机转子励磁由 r RIt-,Iq
脉宽调制(PwM)逆变电源供电,在发电机机端电压、式中:XE =五+ ;疋,R 为定、转子电阻; 为定、
电流中含有较重的谐波,为了准确测量机端电压电流, 转子互抗; 。, 为定、转子全电抗;s为转差率; 是
必须采用运算量较大的数字滤波,进一步加大了对电网折算电抗。
CPU运算速度和能力要