小微水电机组综合控制装置的研究与实现

【摘要】：本课题以广西区内丰富的小型水电资源为研究背景,阐述了小微水电对国家能源战略结构的重要意义。实际调研了广西区内已建的小微水电的运营情况以及设备工况,了解了部分在建或规划中小微水电的投资情况,深入分析了目前小微水电的特点和存在的问题,并针对此,设计和开发了种以励磁控制为主,其他功能为辅的小微水电机组综合控制装置。 课题以300kW及以下小微水电小型发电机组为研究对象,针对小微水电机组的运行特点,阐述了小微水电机组综合控制装置设计指标,以及实现各项功能的理论依据。所设计的综合控制装置,在励磁控制功能的基础上,集成了同期控制、保护以及其他功能,实现了采集信号的共享,避免了分立装置重复采集所造成的资源浪费,简化了系统的线路,为小微水电站的自动化改造提供一种方案,具有很高的性价比。课题中,独创的单微机双通道励磁设计是本装置的一大亮点。即在数字励通道磁控制的基础上,附加模拟通道励磁控制,实现了单微机双通道的励磁控制,增强了系统励磁的可靠性。 本课题根据小微水电的实际需求,严格遵守设计规范和要求,对装置软、硬件进行精细化、模块化设计。硬件部分模块主要包括：模拟量插件、I/O插件、模拟通道插件、电源插件、CPU插件、脉冲插件等几部分。该装置以DSP+CPLD作为控制核心,实现AD采样、I/O控制、脉冲控制、并网、保护等功能。在励磁控制中,数字、模拟通道无扰切换的实现也是本课题的个重要内容。 最后,通过小功率实验机组对装置进行试验与调试,对试验波形和数据进行了分析,所得的结论表明,装置的各项性能均满足国家相关标准和要求。 【关键词】：小微水电 励磁 同期 保护 模拟励磁通道 双通道切换 DSP
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TV734.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题的研究意义11-12
• 1.2 小电站综合控制装置的研究现状12-13
• 1.3 论文的主要结构13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第2章 系统设计与工作原理15-36
• 2.1 装置的基本设计原则15
• 2.2 装置的基本结构15-17
• 2.2.1 系统结构15-16
• 2.2.2 装置结构16-17
• 2.3 基本功能配置以及工作原理17-35
• 2.3.1 励磁控制部分工作原理17-25
• 2.3.2 同期控制部分工作原理25-26
• 2.3.3 发电机保护部分工作原理26-35
• 2.3.4 逻辑控制部分工作原理35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 硬件设计与软件设计36-57
• 3.1 硬件设计36-45
• 3.1.1 硬件电路的总体设计36
• 3.1.2 模拟量插件36-39
• 3.1.3 开关量(I/O)插件39-40
• 3.1.4 电源插件40
• 3.1.5 脉冲插件40-42
• 3.1.6 CPU插件42-45
• 3.2 软件设计45-56
• 3.2.1 模拟量采集软件设计45-49
• 3.2.2 励磁控制软件设计49-55
• 3.2.3 并网控制软件设计55-56
• 3.3 本章小结56-57
• 第4章 模拟/数字双通道励磁工作原理57-64
• 4.1 模拟通道插件57-59
• 4.1.1 模拟PID控制电路57
• 4.1.2 模拟通道工作点调整与限幅电路57-58
• 4.1.3 触发脉冲发生电路58
• 4.1.4 整流滤波电路58-59
• 4.2 双通道励磁跟踪、切换原理59-61
• 4.2.1 双通道跟踪原理59-60
• 4.2.2 双通道切换原理60-61
• 4.3 双通道原理软件设计61-62
• 4.3.1 双通道跟踪软件设计61-62
• 4.3.2 双通道切换软件设计62
• 4.4 双通道切换波形分析62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 实验结果及分析64-75
• 5.1 模拟通道励磁试验64-66
• 5.1.1 模拟通道励磁试验方案64
• 5.1.2 模拟通道励磁试验波形及分析64-66
• 5.2 数字通道励磁试验66-68
• 5.2.1 数字通道励磁试验方案66
• 5.2.2 数字励磁通道试验波形及分析66-68
• 5.3 励磁电压波形分析68
• 5.4 同期试验68-70
• 5.4.1 同期试验方案68-69
• 5.4.2 同期试验结果及分析69-70
• 5.5 保护试验70-74
• 5.5.1 保护试验方案70-71
• 5.5.2 保护试验结果及其分析71-74
• 5.6 本章小结74-75
• 第6章 总结与展望75-76
• 6.1 总结75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 附录 作者在攻读硕士学位期间参与的工程项目以及获得的成果80

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