[发明专利]基于组态的励磁发电储能控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于发电机自动控制技术领域，特别涉及一种基于组态的励磁发电储能控制装置及方法。 

背景技术

励磁控制系统是发电机控制系统的核心部分，它直接影响发电机的运行特性，对电力系统的安全运行有重要的影响。发电机的励磁系统一般由两个部分组成。用于向发电机的磁场绕组提供励磁电流，以建立磁场的一部分称之为励磁功率输出部分。另一部分用于在正常运行或事故时调节励磁电流，以满足运行的需要，称之为励磁控制单元。这部分包括励磁调节器、强行励磁和自动灭磁等功能。 

目前，由于大规模集成电路和微机技术的迅猛发展，出现了由硬件和软件组成的微机（即数字量控制）励磁控制器。微机控制器电压偏差的计算、移相触发、调差环节、自动零起升压（或降压）、低励限制、过励限制、PSS等控制功能，都可以由相应的软件来完成，不需增加相应功能的硬件电路。同时，各种控制功能都可以根据需要随意的组合，十分灵活。可见，在模拟式控制器中很难实现甚至无法实现的某些控制功能，在数字式控制器中则很容易实现。 

对于当前励磁控制系统性能的提高应从三方面着手，一是控制算法，二是中央处理器，三是控制方式的选择。现行通用的励磁控制系统的算法普遍采用线性PID，这也目前工业控制领域中应用最广泛的控制算法，其优点是简单、方便，能够满足大多数的控制目标，而且拥有一套成熟的应用理论。在设计控制器时，可以找到大量文献资料进行借鉴。但在控制精度、响应速度上存在着较大的不足，存在很大的改进空间。而现行的中央处理器大多是使用8位，16位的简单单片机，它们在高频、高精度等一些场合有一定的局限性，同时也限制了一些复杂控制算法的应用，严重地降低了励磁控制系统的提升空间。 至于控制方式的选择，目前大多数采用的是无控整流加降压斩波的方式对励磁机的励磁电压进行控制， 这种方式的电路比较复杂。 

发明内容

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于组态的励磁发电储能控制装置，包括霍尔互感器、发电机组、旋转整流器、电位器、电压测量变压器、电流互感器、整形电路、倍频电路、单片机、光电隔离模块，此外，还包括功率电路、相序检测电路，在上位机内还设置有组态软件模块； 

所述的功率电路：用于对副励磁机发出的三相交流电进行三相PWM整流，得到直流电流后为励磁机提供励磁电流，直流电流的大小可以通过MOSFET驱动电路进行控制，从而间接的控制了发电机发出的电压；

所述的相序检测电路：用于对电压测量变压器送出的三相交流电进行光电隔离，使其变成方波，然后进行逻辑处理，进而判断出发电机有无缺陷漏相； 

组态软件模块：用于与其他设备进行组态，实现上位机对控制系统的监视和控制。

所述的功率电路结构为：三相副励磁机发出三相交流电，三相交流电第一相与第一电感的一端相连，第一电感的另一端与第一电容的一端相连，三相交流电的第二相与第二电感的一端相连，第二电感的另一端与第二电容的一端相连，三相交流电的第三相与第三电感的一端相连，第三电感的另一端与第三电容的一端相连，且第一电容、第二电容和第三电容的另一端连在一起。 

第一场效应管的源极与第二场效应管的漏极串联形成第一桥臂，第三场效应管的源极与第四场效应管的漏极串联形成第二桥臂，第五场效应管的源极与第六场效应管的漏极串联形成第三桥臂，所述第一场效应管的漏极、第三场效应管的漏极和第五场效应管的漏极彼此连接，所述第二场效应管的源极、第四场效应管的源极和第六场效应管的源极彼此连接。 

第一场效应管与第二场效应管的连接点与第一电感的另一端相连，第三场效应管与第四场效应管的连接点与第二电感的另一端相连，第五场效应管与第六场效应管的连接点与第三电感的另一端相连。 

第四电容、第五电容、第六电容、第一电阻分别与三个桥臂并联连接；第八电容和第二电阻组成串联电路，再将该串联电路与三个桥臂并联；第五场效应管的漏极连接霍尔电流传感器的输入端，霍尔电流传感器的输出端连接第七电容的一端组成串联电路，该串联电路与三个桥臂并联连接；霍尔电流传感器的输出端接入两位针座；第九电容C11与第三电阻R9并联，所形成的并联电路的一端与霍尔电流传感器的另一个输出端相连，另一端与地相连，第七电容的另一端连接两位针座。 

在每个所述的场效应管都并联一个缓冲电路，且缓冲电路结构相同，具体为：由第四电阻与稳压管并联，该并联电路再与第十电容串联形成缓冲电路，该缓冲电路中，第十电容的一端连接第一场效应管的漏极，稳压管的阳极连接第一场效应管的源极。