基于单片机的同步发电机励磁调节器的设计
基于微机控制系统的发电机励磁调节系统说明书
摘要随着发电机单机容量和电网规模的增大，发电机组及电力系统对励磁控制在快速性、可靠性、多功能性等方面提出了愈来愈高的要求，相应地，励磁控制在理论和实践上也在不断更新、发展和完善。
传统的模拟式励磁调节器已不能满足需要。
近年来，基于微机控制系统的发电机励磁调节系统已逐渐取代模拟式励磁调节器而成为同步发电机励磁调节器的主流。
发电机在正常工作情况下，负载总是不断的变化着。
而不同容量的负载，以及负载的不同功率因数，对同步发电机励磁磁场的作用是不同的，对同步发电机的内部阻抗压降的作用也是不一样的。
要维持同步发电机端电压为一定水平，就必须根据负载的大小及负载的性质随时调节同步发电机的励磁。
显然。
这一调节过程只有通过电压的自动调节装置才能实现。
本系统主要完成上述功能。
本课题中自动励磁系统该采用以80C196MC单片机为核心的触发电路代替目前国内市场上流行的集成化KC系列触发电路。
该电路具有功耗小、功能强、输入阻抗高、抗干扰能力强，移相范围宽（0—177°），外接元件少等优点，而且调试简单、使用可靠。
本文主体分为四个部分。
第一部分是单片微机励磁系统结构，论述基本系统构成及各个部分的作用与相互间的协同工作。
第二部分是基于80C196MC单片机的微机励磁调节器硬件设计。
第三部分是控制算法研究，讨论PID控制在励磁装置中的应用。
关键词:励磁调节器，80C196MC单片机，数字电路，PID控制,ABSTRACTWith the single generator capacit y and power grid scale of the increase, generators and power systems group of excitation control in the fast, reliabilit y, versatility, and other aspects of the increasingly high demand, accordingl y, excitation control in theory And in practice are also constantl y updated, to develop and improve. Traditional analog excitation regulator has been unable to meet the need.In recent years, computer control s ystem based on the excitation-conditioning system has been graduall y replaced analog excitation regulator and a synchronous generator excitation regulator of the mainstream.Generators under normal working condition s, the load always changing. The different capacit y load, and load the different power factor, the synchronous generator excitation magnetic field is different from the role of the internal synchronous generator impedance voltage drop is not the role of the same. To maintain s ynchronous generator terminal voltage to a certain level, it must be based on the size of load and load regulation at any time the nature of the synchronous generator excitation. Obviousl y，This adjustment process is onl y through the automatic adjustment voltage devices can be achieved. This system is mainl y to complete these functions.The subject of the excitation s ystem automaticall y 80C196MC used to trigger circuit as the core of t he domestic market instead of the current popular on the integrated circuit triggered KC series. The power circuit with small, strong function, high input impedance, anti-interference capabilit y and phase-shifting wide range (0-177 °), the advantages of fe wer external components, and debugging simple to use and reliable.This paper is divided into four main parts.The first part is exciting single-chip computer system architecture, on a basic system and various parts of the role and inter-work together.The second part is based on the 80C196MC excitation regulator computer hardware design.The third part is to control the algorithm to discuss the PID control in the application of excitation device.Key words: excitation regulator, 80C196MC microcontroller, digital circuits, PID control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (6)1.1概述 (6)1.2励磁控制系统的任务及作用 (8)1.3研究的目的和意义 (9)1.4国内外研究动态和趋势 (10)1.5设计的内容和方法 (11)1.6对励磁调节器的要求 (12)第二章励磁调节器的硬件组成及功能 (14)2.1励磁调节器的功能和硬件总体框图 (14)2.1.1励磁调节器的基本框图 (14)2.1.2励磁调节器的功能 (15)2.2各测量电路的设计和计算 (15)2.2.1交流电压测量技术 (15)2.2.2励磁电流的测量 (19)2.2.3用霍尔电压传感器测励磁电压 (19)2.2.4发电机频率f测量技术 (22)2.2.5脉冲触发同步电路 (24)2.2.6功率驱动电路 (30)2.3 80C196MC单片机简介 (31)第三章励磁调节器控制算法分析 (37)3.1励磁控制系统的传递函数 (37)3.1.1各环节的传递函数 (37)3.1.2励磁控制系统传递函数框图 (38)3.2介绍数字PID控制的基本算法 (40)3.3对控制算法的评价 (41)3.4参数的整定方法 (42)第四章数字式励磁调节器的软件实现 (43)4.1调节器的软件结构 (43)4.2中断处理 (44)4.3对功率因数采样的数据处理 (46)4.4对功率因数采样数据处理 (50)4.5数据采样 (50)4.5.1用电量变送器测量极端电压、机端电流 (51)4.5.2励磁电压、励磁电流测量模块 (51)4.6对可控硅控制角的计算 (52)4.6.1对PID进行计算 (52)4.6.2无功调差的概念 (53)4.6.3测量有功功率P和无功功率Q (56)4.6.4发电机频率F的测量程序设计 (57)4.6.5励磁限制 (58)4.7系统程序片段 (60)总结 (65)参考文献 (67)英文翻译原文 (69)英文译文 (81)致谢 (90)第一章绪论1.1概述为了实现自动励磁调节需借助自动励磁调节器。
发电机最优励磁控制系统设计讲解
发电机最优励磁控制系统设计1 线性最优控制理论1.1 线性最优控制原理线性最优控制理论所研究的核心问题是选取最优的控制规律，使控制系统在特定指标下的性能为最优。
控制系统框如图1所示。
图1 最优控制框图线性定常系统状态空间方程的一般形式为：()X t AX BU =+ （1）式中，A 为状态系数矩阵；B 为控制系数矩阵；X 为n 维状态向量；U 为r 维控制向量。
如图1所示，如果要改善系统性能，可以引入状态反馈构成闭环系统。
反馈系统的状态向量为：U KX =- （2）式中，K 为状态反馈增益矩阵。
将式（1）和式（2）合并，可以得到：()()X AX B KX A BK X =+-=- （3）可见，最优控制的本质就是如何选取反馈矩阵K ，以使它在给定控制规律下达到特定条件下的最优。
1.2 二次型性能指标假定()y t 为系统的实际响应，()t ξ为系统预期的响应。
最优控制性能指标是使两者的偏差最小，即[]2min 0()()J t y t dt J ξ∞=-=⎰ （4）式中，J 是随函数()y t 而变化的一个泛函数，是在0∞时间内求取偏差平方的积分，称为二次型指标。
如果以()X t 为实际状态向量，以ˆ()X t 为预期状态向量，则要求状态向量偏差最小的二次型性能指标为：ˆˆ()()()()TJ X t X t X t X t dt ∞⎡⎤⎡⎤=--⎣⎦⎣⎦⎰（5）在二次型性能指标中，也需要引入对控制量的约束。
如果没有这个约束，所设计的控制器中，控制量的变化范围可能会很大，难以实现。
引入控制量约束的二次型指标为：{}ˆˆ()()()()()()TT J X t X t Q X t X t U t RU t dt ∞⎡⎤⎡⎤=--+⎣⎦⎣⎦⎰（6） 式中Q 和R 表示状态向量和控制向量的权矩阵。
为了便于分析，通常把系统平衡点置于状态空间的原点，即ˆ()0X t =，则式（6）可以变换为：0()()()()T TJ X t QX t U t RU t dt ∞⎡⎤=+⎣⎦⎰ （7） 以上式作为性能指标设计最优控制系统，可以证明这个最优控制规律是存在且唯一的，表达式为：1()()()T U t R B PX t KX t -=-=- （8）式中，K 为最优反馈增益矩阵。
同步发电机励磁控制系统
预测控制是一种基于模型的控制方法，能够根据系统的历史数据和当前状态预测 未来的行为，实现更精确的控制。
环保与节能要求对励磁控制系统的影响
能效要求
随着能源危机和环保意识的提高，励磁控制系统需要更加注重能效，采用更高效的电机 和节能控制策略，降低能源消耗和排放。
排放要求
励磁控制系统需要符合更严格的排放标准，采用环保型的电机和控制策略，减少对环境 的污染。
转子过电流保护装置
作用
转子过电流保护装置用于监测同 步发电机转子电流，当出现异常 过电流时，及时切断励磁电流， 防止转子烧毁。
工作原理
转子过电流保护装置通过电流传 感器实时监测转子电流，当检测 到过电流时，触发保护动作，快 速切断励磁电流。
组成
转子过电流保护装置由电流传感 器、比较电路和开关器件等部分 组成，各部分协同工作实现转子 过电流保护功能。
根据励磁调节器的控制指令，输出励 磁电流给发电机励磁绕组。
励磁控制系统的功能
电压控制
通过调节励磁电流，维 持发电机端电压在给定
水平。
无功功率调节
根据系统无功需求，调 节励磁电流以改变发电
机无功功率的输出。
增磁与减磁
通过增加或减少励磁电 流来改变发电机的输出
电压。
保护功能
在异常情况下，自动采 取措施保护发电机和励
THANKS
谢谢
Байду номын сангаас
磁系统。
02
CHAPTER
励磁控制系统的主要设备
励磁调节器
作用
励磁调节器是励磁控制系统的核 心，用于调节同步发电机的励磁 电流，以控制机组的无功输出和
电压水平。
工作原理
励磁调节器通过采集发电机电压、 电流等信号，经过运算处理后，输 出控制信号给功率整流器，以调节 励磁电流。
第三章_同步发电机励磁自动调节
动态特性
强励倍数＝ U EFN 励磁电压速度： 通常将励磁电压 在最初0。 内上升 5s 的平均速率定义 为励磁电压响应比。
励磁电压上升速度曲线
电力系统 自动装置原理
U EFq
第二节 同步发电机励磁系统类型
同步发电机的励磁电源为可控的直流电源。 发电机励磁电源必须具备足够的调节容量。并且具有快速 的励磁电压响应速度和具有一定的强励倍数。
系统正常运行时,励磁调节器应能反映发电机电压高 低以维持发电机电压在给定水平；同步发电机端电压 静差率：半导体型的<1%，电磁型的<3%。 励磁调节器应能合理分配机组的无功功率；励磁调节 器应保证同步发电机端电压调差率在下列范围内：半 导体型的±10%，电磁型的± 5%。 对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运 行，要求励磁调节器没有失灵区； 励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励磁等 控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件； 具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化。 电力系统 返回 自动装置原理
IEF
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等值电路
相量图
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电力系统 自动装置原理
IG Eq
& & & E q = U G + jI G X d
PWL系列微机励磁调节装置技术说明书
1、概述励磁调节装置是发电机的重要组成部分，无论是在暂态过程或稳态运行，同步发电机的运行状态在很大程度上与励磁有关，也就是说，一个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，而且可以有效地提高发电机及与其相联的电力系统的技术经济指标。
PWL型微机励磁调节装置，是适用于同步发电机组的新一代的微机励磁调节装置。
我国第一代微机励磁产品采用Z80、8031、8086、8098、80c196等单片机、单板机构成，随着计算机科学的飞速发展，新一代的微机励磁产品CPU多采用DSP高速数字信号处理芯片构成，其主频可达40MHz，运算速度快，硬件设计也更为简单，具有明显的优越性。
PWL型微机励磁调节装置，是南京合凯电气自动化有限责任公司自行研制的高科技产品，它以DSP芯片为核心，具有更简单的硬件结构和极其丰富的软件功能，采用先进的控制理论及全数字化的微机控制技术，该产品具有极高的性能价格比，其主要技术指标均达到或优于部颁“大、中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件”、“大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件”和“大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件”。
2、型号及适用范围调节。
众所周知，发电机励磁控制系统是一个闭环的调节系统，如何保证此系统的稳定及具有优良的动态调节品质是衡量励磁调节装置性能好坏的首要指标，也就是说，对于励磁调节装置，它的灵魂及核心所在是采用何种控制理论及其数学模型，在实际运行中，有的励磁调节装置在一般小干扰情况下运行尚可，但碰到突发事件，就可能出现不能强励，或强励后回不来，以及电网结构比较薄弱时运行不太稳定或静差率太大等，分析下来其实都是数学模型不够完善所至。
目前我国中小机组的励磁系统普遍存在的问题是开环放大倍数太小，造成调节能力很差,在小干扰的情况下发电机电压及无功负荷就会晃动,在大干扰情况下,例如一旦甩负荷就会导致发电机过压，直接威胁到发电机本体的安全。
本装置具有合理的数学模型，以确保发电机在各种运行工况下稳定运行，本装置的电力系统稳定器PSS能明显提高发电机的静稳定极性及大干扰情况下的动态稳定。
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。
第四章 同步发电机自动调节励磁装置
一.同步发电机励磁控制系统的任务
优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供 可靠的电能，而且可以有效地提高系统的技术指标。
电压控制 控制无功功率的分配 提高同步发电机并联运行的稳定性 改善电力系统的运行条件 水轮发电机组要求实行强行减磁
（一）电压控制
电力系统运行时，负荷波动引起电压波动， 需要对励磁电流进行调节以维持机端电压在给 定水平。
两台正调差 特性的发电机并 联运行可以维持 无功电流的稳定 分配，两机能稳 定运行，保持并 联点母线电压在 正常水平。
5.发电机经升压变压器后并联运行
2.测量比较单元：
由三相或多相整流滤波电路和比较桥组成，它将 来自调差单元的电压与给定值比较，输出一个直流电 压偏差信号。
3.综合放大单元
§4.3 同步发电机的常见励磁方式
同步发电机的励磁方式：指发电机直流励磁电流的获 取方式。
按供电方式分类： 他励：指发电机的励磁电源由与发电机无直接电气联 系的电源供给。他励励磁电源不受发电机运行状态的 影响，可靠性高。 自励：指发电机的励磁电源取自发电机本身。自励系 统用静止元件构成，取消了旋转电机，运行维护简单， 但受发电机运行状态的影响较大。
励磁电流IEF_→空载电动势值Eq
系统正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网电 压水平和并联运行机组间无功功率的分配，某些故障情况下， 要求迅速增加励磁电流，以维持电网的电压水平及稳定性。
励磁系统
指与同步发电机励磁电压的建立、调 整及必要时使其电压消失的设备和电路构 成的系统。
励磁系统的构成：
调差系数Ktc
调差系数:发电机无功电流从0增加到额定值时， 机端电压相对下降了多少。
正调差： Ktc>0 负调差： Ktc<0 无调差： Ktc=0 发电机本身具有正调差特性。这种自然调差系数 不可以改变，无法满足发电机运行要求。 引入调差环节后，可以改变发电机的外特性。
同步发电机励磁控制系统的分析与校正
同步发电机励磁控制系统的分析与校正同步发电机励磁控制系统是保证发电机稳定运行的关键部分，它通过控制和调节发电机的励磁电流，实现对发电机输出电压的调节和稳定。
在实际运行中，励磁控制系统可能会出现一些问题，例如：输出电压波动、发电机励磁电流过大或过小等。
本文将对同步发电机励磁控制系统进行分析与校正。
首先，需要对同步发电机励磁控制系统的结构和原理进行分析。
同步发电机励磁控制系统通常由励磁电源、励磁调节器和励磁增益调节器组成。
励磁电源负责提供励磁电流，励磁调节器根据发电机输出电压的变化来调节励磁电流，励磁增益调节器负责调节励磁调节器的增益。
然后，通过对同步发电机励磁控制系统的实际运行情况进行分析，确定需要进行校正的问题。
例如，如果发电机输出电压波动较大，可能是励磁调节器的增益设置不合适，或者励磁电源的稳定性有问题。
如果发电机励磁电流过大或过小，可能是励磁增益调节器的增益设置不合适，或者励磁电源的输出电流能力不足。
接下来，针对分析得到的问题进行校正。
首先，针对发电机输出电压波动较大的情况，可以通过调节励磁调节器的增益来实现校正。
增大增益可以提高励磁调节器对发电机输出电压变化的响应速度，减小增益可以提高励磁调节器的稳定性。
其次，对于发电机励磁电流过大或过小的情况，可以通过调节励磁增益调节器的增益来实现校正。
增大增益可以提高励磁增益调节器对发电机励磁电流变化的响应速度，减小增益可以提高励磁增益调节器的稳定性。
同时，还需要检查励磁电源的输出电流能力是否符合要求，如果不足，需要进行相应的改进和升级。
最后，对校正后的同步发电机励磁控制系统进行测试和验证。
可以通过实际运行的数据和曲线来评估系统的稳定性和性能。
如果发现仍然存在问题，需要进一步分析和校正。
综上所述，同步发电机励磁控制系统的分析与校正是一项重要的工作，通过对系统结构和原理的分析，确定需要进行校正的问题，采取相应的措施进行校正，并进行测试和验证，可以提高同步发电机励磁控制系统的稳定性和性能，保证发电机的正常运行。
同步发电机励磁控制研究综述
同步发电机励磁控制研究综述各位小伙伴！今天咱就来唠唠同步发电机励磁控制这个事儿。
你可别小瞧了它，这可是电力系统里相当重要的一环，就好比是发动机的“心脏起搏器”，对整个系统的稳定运行起着关键作用。
首先呢，咱得搞清楚啥是同步发电机励磁控制。
简单来说，励磁就是给发电机的转子提供一个磁场，让它能和定子绕组相互作用，从而产生电能。
而励磁控制呢，就是要精确地控制这个磁场的大小和方向，让发电机能够稳定、高效地发电。
想象一下，如果这个控制不好，那发电机就像是个调皮的小孩，一会儿发的电多，一会儿又少，整个电力系统都得跟着“闹脾气”，出现电压波动、频率不稳定等各种问题。
早期的励磁控制方法相对比较简单粗暴。
比如说，手动调节励磁电流，这就好比是靠人的感觉去控制，有时候难免会出现偏差。
后来呢，随着科技的发展，自动励磁控制系统就应运而生了。
它就像是一个聪明的小管家，能够根据发电机的运行状态自动调整励磁电流，让发电机始终保持在最佳的工作状态。
现在常用的励磁控制方式有很多种。
比如说，恒机端电压控制，它的目标就是让发电机的输出电压保持稳定，不管负载怎么变化，电压都能稳稳当当的。
这就好比是给发电机装了一个“定海神针”，让它不受外界干扰。
还有一种是功率因数控制，它能根据负载的性质来调整励磁电流，让发电机的功率因数保持在一个合理的范围内，提高发电效率，就像是给发电机安排了一个精明的“理财顾问”，把能量都用在了刀刃上。
励磁控制也不是一帆风顺的。
在实际应用中，它会面临各种各样的挑战。
比如说，电力系统是一个复杂的大网络，各种因素相互影响，这就要求励磁控制系统要有很强的适应性和抗干扰能力。
就像是在一个嘈杂的环境中，要准确地听到自己想听的声音一样，不容易啊！而且，随着新能源的不断接入，电力系统的结构变得越来越复杂，对励磁控制的要求也越来越高。
未来呢，同步发电机励磁控制的研究方向也是很有看点的。
一方面，会更加注重智能化和自适应控制。
比如说，利用人工智能技术，让励磁控制系统能够像人一样学习和思考，根据不同的情况做出最优的决策。
同步发电机数字式励磁控制系统的设计
量 由一 系列信 号所 表征 。信 号采 集部分 的任务 就是要 快 速 、 确 的采集外 部 信号 ， 准 为控 制算法 提供参 数 。模
（） Ｉ 信号量 采集 单元 ： 要想 对 发 电机 进行 控制 ， 首
先应 该 得到发 电机 及 电力 系统 当时 的状态 ， 些状 态 这
线修改， 动发出一个控制信号 ， 自 断开接触器 ， 切断起 励 电源 ， 进人 正常 调节 升压 。 在 发 电机 正 常工 作 时 ， 磁 电 源 由 接在 发 电机机 励
目前国 内微 机励磁 控制 器的研 制和开 发有 多个单 位 开展 了研 制 ， 中南 京 自动化 研 究 所 、 其 清华 大 学 、 华
中科技 大学研制 的产 品已在应 用 中 ， 但其 功能简单 ， 可
（） ４ 并列补偿 —— 用 于两 台或 多 台发 电机 并联 或
并 网运 行 。
Ｌ ＵＪ ｎｈ ａ １ ｕ — ｕ
（ ｈ ｐｃ ｌ ｌ ｔｃｌ ｅａ ｍ ｎ ｏ Ｘａｇ ｎＥｅｔｃｌ ｒ ｐ Ｘａｇ ｎ １１ １Ｃ ｉ ） Ｔ ｅ ｅｉ ｅ ｒ ａ Ｄ ｐｒ ｅｔ ｆ ｉ ｔ ｌ ｒ ａ Ｇｏ ， ｉ ｔ ０ ，ｈ ａ Ｓ ａ Ｅ ｃｉ ｔ ｎａ ｃｉ ｕ ｎ ａ ４１ ｎ
（） １ 自动电压调节（ Ｖ ） Ａ Ｒ ——其稳态 电压调整率
达到较高值。 （） ２ 稳定性—— 即 ＰＤ参数应能针对不同发电机 Ｉ
参数过行灵 活设 置 。
相继生产出微机励磁调节器 ， 这些大公司均具有很强
的科 研开 发能力 ， 励磁 控 制器 所 用 的计 算 机 系统 都 以
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流， 所 以发 电机 起 励 时要 外 加 起励 电源 。一般 为提
高励 磁 电源 的可 靠性 ， 选 用 厂 用交 流 电 和 直 流 蓄 电 参 考文 献 ：
［ １ ］ 周 健 ． 用 于 车 载 自主 导 航 激 光 多 普 勒 测 速 仪 的 初 步 研 究［ Ｄ ］ ． 长沙 ： 国防科学技术大学 ， ２ ０ １ １ ． ［ ２ ３ 包 玖红 ， 郭秉 义． 水 声 测 速 技 术 及 其 国 内外 研 究 状 况
摘要： 励磁 调 节 器是 水 电 站 同 步发 电机 的 重要
组 成部 分 。 以单 片机作 为微控 制 器 ， 采 用 交流 采样 、 数 字脉 冲 和数 字 Ｐ Ｉ Ｄ算 法 等先 进技 术 ， 对励 磁 调 节
器 进 行 了 详 细 的 硬 件 和 软 件 设 计 。 现 已成 功 运 用 于 某 水 电站 ， 运 行 效 果 良好 。
［ Ｊ ］ ． 舰 船 论 证参 考 ， ２ ０ ０ ２ ， ２ ７ （ ３ ） ： ２ ７ —３ ０ ．
［ ５ ］ 毛剑 波． 压 电 陶 瓷 换 能 器 在 超 声 波 测 距 仪 中 的 应 用 ［ Ｊ ］ ． 合肥工业大学学报 ， ２ ０ ０ ５ ， ２ ８ （ ６ ） ： ６ ９ ６ —６ ９ ８ ． ［ ６ ］ 田 坦． 水下定位 与导 航技术 Ｊ － Ｍ］ ． 北京： 国 防 工 业 出
关键 词 ： 同步 发电机 ； 单 片机 ； 励 磁调 节器 中图分类 号 ： ＴＰ ３ ６ ８ ． １
文献标 识码 ： Ａ
完 善＿ １ ］ 。近年来 ， 基 于微 机 控 制 系 统 的发 电机 励 磁
调节 系 统 已逐 渐取 代模 拟 式励磁 调节 器 而成 为大 中
型水 电站 同步发 电机励 磁 调节器 的 主流 。
０ 引 言
对 于 大 中型 电站 ， 随 着发 电机 单机 容 量 和 电 网 规模 的增 大 ， 发 电机 组 及 电力 系统 对 励 磁 控 制 在快 速性 、 可 靠性 等方 面提 出 了愈 来 愈 高 的要 求 。相 应
地， 励磁 控制 在理 论和 实践 上也 在不 断更 新 、 发展 和
机微 机励 磁 系统 。
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ｐ ｏｗｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｒ ｕ ｎｎ ｉ ｎｇ ｗｅ ｌ １ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｓ ｙ ｎｃ ｈｒ ｏ ｎｏ ｕｓ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ； ｓ ｉ ｎｇ ｌ ｅ ｃ ｈｉ ｐ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ； ｅ ｘ ｃ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｒ ｅ ｇ ｕｌ ａ ｔ ｏ ｒ
文 章编 号 ： １ ０ ０ １ — ２ ２ ５ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２— ０ ０ ７ ３— ０ ４
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｅｘｃ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｇｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ａ ｎ ｉ ｍｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｐａ ｒ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｓ ｙｎ ｃ ｈｒ ｏ ｎ ｏｕｓ ｇｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｏｒ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐａ ｐ ｅ ｒ ， ａ ｅ ｘ ｃ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｇ ｕｌ ａ ｔ ｏ ｒ， ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇｌ ｅ ｃ ｈ ｉ ｐ ｐｒ ｏ — ｃ ｅ ｓ ｓ ｏｒ ，ｔ ｈｒ ｏｕ ｇ ｈ ｔ ｈｅ ａ ｄｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈｎｏ ｌ ｏ ｇｙ ｏ ｆ ＡＣ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｎｇ， ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｐｕｌ ｓ ｅ ａ ｎｄ ｄ ｉ ｇｉ ｔ ａ ｌ ＰＩ Ｄ ａ ｌ ｇ ｏｒ ｉ ｔ ｈ ｍ， ｉ ｓ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ｉ ｎ ｈ ａ ｒ ｄｗａ ｒ ｅ ａ ｎｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ．Ｔｈ ｅ
Ｗ Ａ ＮＧ Ｗｅ ｎ— —ｙ ｕ ｎ
（ Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｓ ｔ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ６ ５ ０ ０ ５ １ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
基于 单片机 的同步发 电机励磁调节器 的设计
王 文 云
（ 昆明船 舶设 备 研 究试验 中心 ， 云 南 昆明 ６ ５ ０ ０ ５ １ ）
Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ Ｅｘ ｃ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｇｕ ｌ ａ ｔ ｏｒ ｆ ｏ ｒ Ｓｙ ｎ ｃ ｈｒ ｏ ｎｏ ｕ ｓ Ｇｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓｉ ｎ ｇｌ ｅ Ｃｈｉ ｐ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ
对 于小 型水 电站 ， 由于 资金 、 技术 条件 和水 电站 规模 等 方面 的限 制 ， 微 机励 磁调 节器 并未普 及 ， 市场
前景 广 。基 于 此 ， 针 对 小 型 水 电站 ， 以Ｐ Ｉ Ｃ单 片 机 为 控制 核心 ， 从硬 件 和 软 件两 方 面 详 细 设 计 了单 片
１ 总体 结构 及 工作 原 理
励 磁 系统 的总 体结 构 如 图 １所 示 ， 具 体 工 作原
理 如下 。
１ ． １ 起 励
在 自并 励 励 磁 控 制 系统 中， 励 磁 电源 取 自发 电
机机 端 电压 ， 发 电机正 常运 转之前 ， 不能提 供励 磁 电
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —１ ０—１ １