本发明专利技术公开了一种同步发电机励磁系统仿真测试装置，包括主控模块、模拟信号测量模块，开关量输入模块，仿真信号输出模块，开关量输出模块，通讯接口模块，上位机终端。主控模块实现控制协调以及数据处理；模拟信号测量模块实现输入模拟信号的调理、隔离、滤波和测量；开关量输入模块实现输入开关量信号的调理和隔离；仿真信号输出模块实现仿真结果信号的调理、隔离、滤波和功率放大；开关量输出模块实现输出开关量信号的调理和隔离；通讯接口模块，用于实现数据交互；上位机终端，用于发送控制指令和实验参数，同时接收仿真结果数据，在终端界面上进行记录和显示。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种仿真测试装置，特别是涉及一种同步发电机励磁系统仿真测试装置。
技术介绍
随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模不断扩大，系统运行对于可靠性、安全性和经济性的要求也越来越高。同步发电机励磁系统作为电力系统的重要控制部件，其控制任务已从单一维持机端电压恒定，平衡机组无功出力扩展到了改善电力系统动态和静态稳定性。因此，提高励磁调节器的控制性能，是提高电力系统稳定性最有效、最经济的措施。 而大量有效的励磁调节器的性能试验是获得励磁调节器最佳的控制性能的关键。目前我国励磁调节器生产厂商普遍缺乏经济有效地调节器测试方法。通常，励磁调节器的试验是在制造厂完成静态测试和非实际参数动态试验后，在实际机组上完成参数的最终整定和系统的动态试验。这种试验方法必须在工业现场使整台机组运行起来，故经济性较差，同时机组必须承受多次启停和冲击后才能完成试验，对设备本身也有危险性。另外，由于不便实现系统短路试验、断路试验和稳定性试验，励磁调节器对系统故障的反应只有在系统遇到冲击时才能知道。另一种测试手段是根据相似原理建立相应的动态模拟实验室，模拟实际系统的运行，从而实现对励磁调节器闭环调节性能的测试。但是动态模拟试验需要投资建设相应的动模实验室，其成本较高，试验过程的工作量和工作强度较大，元件的连接方式以及参数的可调整范围都非常有限，且由于小型实验发电机工况与大型发电机组大不相同，故控制精度和效果难以保证。因此，传统测试手段在有效性、安全性和经济性等方面都具有较大的局限性。随着数字实时仿真技术在各个领域中的应用，国内外的科研工作者对于励磁控制系统的实时数字仿真测试上已进行了大量的研究，并且也提出了多种不同的实现方案以微机为核心的仿真测试平台、以处理器为核心的仿真测试平台、基于电力系统数字仿真软件的测试平台、基于MATLAB/SIMULINK的仿真测试平台。以微机为核心的仿真测试平台较早提出，其特点是用一台PC机仿真单机无穷大系统，并通过仿真接口与励磁调节器构成闭环连接。基于电力系统数字仿真软件的测试平台和基于MATLAB/SIMULINK的仿真测试平台都是以专业的仿真软件为基础，配以自行扩展的仿真接口实现，其特点是专业性强，仿真模型建立方便，但成本较高，体积一般较大，不太适合工业现场应用。在仿真测试平台的选择上，主要考虑了功能齐全、微型化基于携带、低成本、使用便利等因素，因此以嵌入式处理器为核心的仿真测试平台是较为理想的实现方案。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种模型求解和数据处理能力强，采样精度高，数据传输速度快的同步发电机励磁系统仿真测试装置。本专利技术的一种同步发电机励磁系统仿真测试装置的技术方案如下本专利技术的一种同步发电机励磁系统仿真测试装置，包括主控模块和与所述主控模块相连的模拟信号测量模块，开关量输入模块，仿真信号输出模块，开关量输出模块；还包括上位机终端和通讯接口模块，所述上位机终端通过通讯接口模块与所述主控模块相连； 所述主控模块，用于根据所述模拟信号测量模块和所述开关量输入模块传来的数据进行仿真计算，将计算结果输出到所述仿真信号输出模块和所述开关量输出模块，同时将计算结果通过所述通讯接口模块发送至所述上位机终端；所述模拟信号测量模块，用于实现输入模拟信号的调理、隔离、滤波和测量功能；所述开关量输入模块，用于实现输入开关量信号的调理和隔离功能；所述仿真信号输出模块，用于实现仿真结果信号的调理、隔离、滤波和功率放大功能；所述开关量输出模块，用于实现输出开关量信号的调理和隔离功能；所述通讯接口模块，用于实现所述主控模块和所述上位机终端的数据交互；所述上位机终端，用于发送控制指令和实验参数，同时接收仿真结果数据，在终端界面上进行记录和显示。优选的，所述主控模块包括主DSP模块、从DSP模块、CPLD逻辑控制模块、双口 RAM 数据共享模块；所述主DSP模块，用于在所述CPLD逻辑控制模块的配合下，实现输入信号测量、输出数据发生、与所述通讯接口模块通讯，并通过所述双口 RAM数据共享模块控制所述从DSP模块进行模型实时求解；所述CPLD逻辑控制模块，用于辅助所述主DSP模块对外设进行控制和管理，包括外设地址译码、开关量监控、开关量输出、外部中断控制、A/D转换中断控制；所述双口 RAM数据共享模块，用于所述主DSP模块和所述从DSP模块的数据交互和存储。优选的，所述主DSP模块包括主DSP通讯接口模块、数据处理模块、通讯控制模块、 触发角测量模块、励磁功率单元模块、DA数据发生模块；所述主DSP通讯接口模块与所述双口 RAM数据共享模块数据联接；所述通讯控制模块与所述通讯接口模块数据联接；所述数据处理模块与所述模拟信号测量模块数据联接；所述DA数据发生模块与所述仿真信号输出模块数据联接；所述触发角测量模块与所述CPLD逻辑控制模块数据联接；所述励磁功率单元模块与所述触发角测量模块和数据处理模块数据联接。 优选的，所述从DSP模块包括数据联接的从DSP通讯接口模块和模型求解模块；所述从DSP通讯接口模块，用于与所述双口 RAM数据共享模块进行数据通讯；所述模型求解模块，用于对从所述从DSP通讯接口模块接受到的数据进行仿真计算。优选的，所述模拟信号测量模块包括电压电流信号输入调理和隔离模块，以及与所述电压电流信号输入调理和隔离模块相连接的频率测量模块，A/D转换模块、电压电流等级变换模块；所述频率测量模块和A/D转换模块还分别于与所述主控模块相连。优选的，所述电压电流信号输入调理和隔离模块，主要由采用隔离运算放大器芯片的隔离电路和采用通用有源滤波器芯片的调幅滤波电路连接组成。优选的，所述仿真信号输出模块包括电压电流信号输出调理和隔离模块，以及与所述电压电流信号输出调理和隔离模块相连的D/A转换模块，电压功率放大模块，电流功率放大模块；所述D/A转换模块还与所述主控模块相连。优选的，所述电压电流信号输出调理和隔离模块，主要由采用隔离运算放大器芯片的隔离电路和采用通用有源滤波器芯片的调幅滤波电路连接组成。优选的，所述电压功率放大模块包括放大前级和功率输出级；所述放大前级采用同向输入放大器，所述功率输出级采用MOSFET运算放大器。优选的，所述电流功率放大模块包括放大前级、功率输出级和反馈放大级；所述放大前级采用同向输入放大器；所述功率输出级采用两片集成功率放大器；所述反馈放大级由精密差分运放构成。优选的，所述开关量输出模块包括输出缓冲模块和光耦隔离模块。优选的，所述通讯接口模块采用USB2. 0接口芯片。本专利技术的有益效果本专利技术的一种同步发电机励磁系统仿真测试装置，具有高速、精确的数据采集和信号输出，数据分析处理，模型求解计算和传输能力，能准确的测量励磁系统的各项静态和动态性能指标。附图说明图1同步发电机励磁系统仿真测试装置的整体结构图图2主控模块结构图3模拟信号测量模块结构图4仿真信号输出模块结构图5A/D转换模块原理图6D/A转换模块原理图7通讯接口模块原理图8电压电流信号输入/输出调理和隔离模块原理图图9电流功率放大模块原理图10电压功率放大模块原理图11开关量输入模块原理图12频率测量模块原理图13开关量输出模块原理图14主DSP模块程序流程图15从DSP模块程序流程图16触发角测量模块程序流程。具体实施例方本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种同步发电机励磁系统仿真测试装置，其特征在于：包括主控模块和与所述主控模块相连的模拟信号测量模块，开关量输入模块，仿真信号输出模块，开关量输出模块；还包括上位机终端和通讯接口模块，所述上位机终端通过通讯接口模块与所述主控模块相连；所述主控模块，用于根据所述模拟信号测量模块和所述开关量输入模块传来的数据进行仿真计算，将计算结果输出到所述仿真信号输出模块和所述开关量输出模块，同时将计算结果通过所述通讯接口模块发送至所述上位机终端；所述模拟信号测量模块，用于实现输入模拟信号的调理、隔离、滤波和测量功能；所述开关量输入模块，用于实现输入开关量信号的调理和隔离功能；所述仿真信号输出模块，用于实现仿真结果信号的调理、隔离、滤波和功率放大功能；所述开关量输出模块，用于实现输出开关量信号的调理和隔离功能；所述通讯接口模块，用于实现所述主控模块和所述上位机终端的数据交互；所述上位机终端，用于发送控制指令和实验参数，同时接收仿真结果数据，在终端界面上进行记录和显示。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周建中，许宗光，贺徽，李超顺，谭建华，赖苏琴，邵宇平，吴想，刘刚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83
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