文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于主从DSP结构的同步发电机励磁系统仿真测试仪设计与实现
姓名:谭健华
申请学位级别:硕士
专业:水利水电工程
指导教师:周建中
2010-03-07
华中科技大学硕士学位论文
摘要
同步发电机的励磁控制对机组乃至整个电力系统的安全稳定运行发挥着极其重
要的作用,因此,有必要在设计、制造、运行及维护等各个阶段对励磁调节器进行
全面的静动态特性测试,以一种经济有效地测试手段获得其良好的调节性能。传统
的工业现场测试和物理动态模拟测试都具有一定的局限性,已难以满足现代励磁调
节器的测试需要。随着计算机技术、自动化技术以及电力系统数字仿真技术的发展,
励磁调节器的测试手段逐渐向实时数字仿真测试发展。基于实时数字仿真的测试技
术可以方便有效地完成励磁调节器的闭环试验,无论对于工程应用还是理论研究都
具有重要的意义。
本文在研究励磁控制系统数字仿真的基础上,提出了一种基于主从 DSP 结构的
励磁系统仿真测试仪设计方案,通过硬件接口与励磁调节器构成闭环控制,以实时
数字仿真的方式实现对励磁设备的静动态特性测试,满足现代励磁调节器在生产及
检修过程中的测试需要。
本文首先通过对同步发电机励磁控制系统的分析,建立了基于单机无穷大系统
的仿真模型,重点对比了模型求解的多种算法,并进行了初步的离线仿真研究以验
证模型的有效性;其次,详细分析了仿真测试仪与励磁调节器的仿真接口以及实现
数字仿真测试的技术条件,在此基础上提出了基于主从 DSP 结构的励磁系统仿真测
试仪总体设计方案,并重点阐述了主从 DSP 设计的可行性与必要性。在详细设计部
分,文中先对仿真测试仪的硬件电路设计作了分析,着重介绍了核心主控板上双 DSP
的外围电路及相互通信的硬件设计、USB 通信接口设计、ADC 与 DAC 的扩展设计
等。接着,分析研究了系统软件设计中的关键技术,给出了 DAC 数据产生算法,可
控硅触发角测量等问题的解决方案;描述了主从 DSP 的程序设计流程;阐述了 USB
通信中的软件设计。最后,文中总结了课题研究的成果,提出了系统设计与实现中
有待改进的问题,展望了下一步需要继续开展的研究工作。

关键词:励磁系统,实时数字仿真,仿真测试仪,主从 DSP 结构
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Excitation control of synchronous generator plays an important role in improving
safety and stability of generator unit and even power system nowadays. Thus, it is
necessary to do static and dynamic characteristic tests of an excitation regulator
comprehensively in the stage of design,missioning and maintenance,
achieving the satisfactory regulation performance by a economical and effective way. On
the other hand, the limitation of traditional testing in industrial field and dynamic physical
simulation testing makes it hard to satisfy test requirements of modern excitation regulator.
With the development puter technology, automation technology and digital
simulation of power system, excitation regulator testing means gradually develop to
real-time digital simulation testing. It is convenient and effective to carry out closed loop
test by testing technology base on real-time digital simulation; which is greatly significant
both for engine