[發明專利]一種同步發電機勵磁系統仿真測試裝置

無效

• 申請號: 201110083215.0
• 申請日: 2011-04-02
• 公開（公告）號: CN102156263A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 周建中;許宗光;賀徽;李超順;譚建華;賴蘇琴;邵宇平;吳想;劉剛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 李賀香

技術領域

本發明涉及一種仿真測試裝置，特別是涉及一種同步發電機勵磁系統仿真測試裝置。

背景技術

隨著電力工業的迅速發展，電力系統的規模不斷擴大，系統運行對于可靠性、安全性和經濟性的要求也越來越高。同步發電機勵磁系統作為電力系統的重要控制部件，其控制任務已從單一維持機端電壓恒定，平衡機組無功出力擴展到了改善電力系統動態和靜態穩定性。因此，提高勵磁調節器的控制性能，是提高電力系統穩定性最有效、最經濟的措施。而大量有效的勵磁調節器的性能試驗是獲得勵磁調節器最佳的控制性能的關鍵。

目前我國勵磁調節器生產廠商普遍缺乏經濟有效地調節器測試方法。通常，勵磁調節器的試驗是在制造廠完成靜態測試和非實際參數動態試驗后，在實際機組上完成參數的最終整定和系統的動態試驗。這種試驗方法必須在工業現場使整臺機組運行起來，故經濟性較差，同時機組必須承受多次啟停和沖擊后才能完成試驗，對設備本身也有危險性。另外，由于不便實現系統短路試驗、斷路試驗和穩定性試驗，勵磁調節器對系統故障的反應只有在系統遇到沖擊時才能知道。另一種測試手段是根據相似原理建立相應的動態模擬實驗室，模擬實際系統的運行，從而實現對勵磁調節器閉環調節性能的測試。但是動態模擬試驗需要投資建設相應的動模實驗室，其成本較高，試驗過程的工作量和工作強度較大，元件的連接方式以及參數的可調整范圍都非常有限，且由于小型實驗發電機工況與大型發電機組大不相同，故控制精度和效果難以保證。因此，傳統測試手段在有效性、安全性和經濟性等方面都具有較大的局限性。

隨著數字實時仿真技術在各個領域中的應用，國內外的科研工作者對于勵磁控制系統的實時數字仿真測試上已進行了大量的研究，并且也提出了多種不同的實現方案：以微機為核心的仿真測試平臺、以處理器為核心的仿真測試平臺、基于電力系統數字仿真軟件的測試平臺、基于MATLAB/SIMULINK的仿真測試平臺。以微機為核心的仿真測試平臺較早提出，其特點是用一臺PC機仿真單機無窮大系統，并通過仿真接口與勵磁調節器構成閉環連接。基于電力系統數字仿真軟件的測試平臺和基于MATLAB/SIMULINK的仿真測試平臺都是以專業的仿真軟件為基礎，配以自行擴展的仿真接口實現，其特點是專業性強，仿真模型建立方便，但成本較高，體積一般較大，不太適合工業現場應用。

在仿真測試平臺的選擇上，主要考慮了功能齊全、微型化基于攜帶、低成本、使用便利等因素，因此以嵌入式處理器為核心的仿真測試平臺是較為理想的實現方案。

發明內容

本發明旨在提供一種模型求解和數據處理能力強，采樣精度高，數據傳輸速度快的同步發電機勵磁系統仿真測試裝置。

本發明的一種同步發電機勵磁系統仿真測試裝置的技術方案如下：

本發明的一種同步發電機勵磁系統仿真測試裝置，包括主控模塊和與所述主控模塊相連的模擬信號測量模塊，開關量輸入模塊，仿真信號輸出模塊，開關量輸出模塊；還包括上位機終端和通訊接口模塊，所述上位機終端通過通訊接口模塊與所述主控模塊相連；所述主控模塊，用于根據所述模擬信號測量模塊和所述開關量輸入模塊傳來的數據進行仿真計算，將計算結果輸出到所述仿真信號輸出模塊和所述開關量輸出模塊，同時將計算結果通過所述通訊接口模塊發送至所述上位機終端；所述模擬信號測量模塊，用于實現輸入模擬信號的調理、隔離、濾波和測量功能；所述開關量輸入模塊，用于實現輸入開關量信號的調理和隔離功能；所述仿真信號輸出模塊，用于實現仿真結果信號的調理、隔離、濾波和功率放大功能；所述開關量輸出模塊，用于實現輸出開關量信號的調理和隔離功能；所述通訊接口模塊，用于實現所述主控模塊和所述上位機終端的數據交互；所述上位機終端，用于發送控制指令和實驗參數，同時接收仿真結果數據，在終端界面上進行記錄和顯示。

優選的，所述主控模塊包括主DSP模塊、從DSP模塊、CPLD邏輯控制模塊、雙口RAM數據共享模塊；所述主DSP模塊，用于在所述CPLD邏輯控制模塊的配合下，實現輸入信號測量、輸出數據發生、與所述通訊接口模塊通訊，并通過所述雙口RAM數據共享模塊控制所述從DSP模塊進行模型實時求解；所述CPLD邏輯控制模塊，用于輔助所述主DSP模塊對外設進行控制和管理，包括外設地址譯碼、開關量監控、開關量輸出、外部中斷控制、A/D轉換中斷控制；所述雙口RAM數據共享模塊，用于所述主DSP模塊和所述從DSP模塊的數據交互和存儲。