基于DSP的发电机原动系统仿真器设计与开发

0 引言

小编先来给大家介绍原动系统的概念，它是影响电力系统机电瞬时过程一个重要的因子，不仅可以影响系统频率和发电机有功功率的调整，而且对电力系统的瞬时稳定和异步运行影响极大。因此，研制原动系统仿真器，建立室内电力系统，在实验室内对电力系统的真实原动机及其调速系统与自平衡特性进行模拟，是对电力系统进行研究的重要工具。本文所阐述的原动机仿真系统中采用数字电路，利用计算机软件去实现和取代相关模拟电路的功能，硬件结构简单、可靠，采用液晶显示器实时显示各运行参数，用户操作便捷，显示直观。

1 原动系统仿真基本原理与数学模型

原动系统模型原理框图如图1。

图1 原动系统原理框图

2 控制电路硬件设计

同步发电机原动系统仿真器的基本结构：用直流电动机和晶闸管直流传动系统作为模拟发电机的原动力。其硬件电路包括一次主回路和微机控制电路，主回路由整流变压器、三相全控整流桥和电抗器等组成。微机控制电路以DSP(Digital Signal Processor)为控制核心。

本系统中DSP采用TI公司的32位浮点 TMS320C6711B。TMS320C 6711B采用改进的哈佛总线结构，主频为150MHz，内部集成硬件乘法器和累加器,采用流水线VelociTITM甚长指令字(VLIW)指令,具有丰富的片上外设,并有专门针对数字信号处理的指令系统，运算能力可达1200MFLOPS，能满足控制系统的要求。

3 电流环子程序

DSP芯片通过高速入口捕捉光学编码器的脉冲信号，经过软件处理得到实时转速，对速度环节，依差分方程得出原动机的输出功率Pm(K), 以Pm(K)作为电流调节器的给定值，按图3进行流程计算，最后给出一个和晶闸管延迟角α相对应的控制量Uc(K)。

图2 电流环子程序流程图 图3 移相触发子程序流程图

4 静态性能测试

切除调速器，使同步发电机有功至满载运行，稍微改变负载，电动机将出现自平衡状态，由此可得到在额定转速附近的M-n曲线，如图4所示。

图4模拟原动机的机械特性

5 小编总结

本文设计的同步发电机原动系统仿真模型，以DSP芯片为控制核心，通过调速器模型与电流速度双反馈，实现了对原型调速器、水汽管道以及自平衡特性的仿真。录波图所显示出的原动系统仿真模型动态特性波形的变化过程及其基本规律与实际调速系统情况相符;改变调速系统仿真模型的参数值，达到了对原型调速器不同参数下动态特性进行模拟的预期目的，充分显示了电力系统动态模拟实验再现试验对象真实物理过程的特点。录波图证明：该原动系统仿真器具有动态性能好、响应快的优点，较为准确地反映了变化参数对原动系统带来的影响。