【摘 要】
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励磁系统是维持同步发电机电压稳定与无功合理分配并提高电力系统稳定性的重要设备。随着智能电网与人工智能技术的发展,励磁设备的智能状态感知与智能故障诊断技术对励磁装置的信息采集与传输提出了更高要求。不仅要求信号数量增多、采样点数增大,还要求传输速率要快,因此研究一个高速信息化励磁调节器是本文的主要研究目的。本文采用基于ARM Cortex-M7内核的STM32H743型微控制器作为励磁调节器主控芯片,
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励磁系统是维持同步发电机电压稳定与无功合理分配并提高电力系统稳定性的重要设备。随着智能电网与人工智能技术的发展,励磁设备的智能状态感知与智能故障诊断技术对励磁装置的信息采集与传输提出了更高要求。不仅要求信号数量增多、采样点数增大,还要求传输速率要快,因此研究一个高速信息化励磁调节器是本文的主要研究目的。本文采用基于ARM Cortex-M7内核的STM32H743型微控制器作为励磁调节器主控芯片,设计了励磁调节器的硬件电路,主要包括采样电路、同步测频电路、CAN通讯电路、光纤以太网通讯电路等。并编写了相应的程序,实现了各模块对应的功能。为提高采样精度,本文采用48点全波傅里叶算法对交流模拟量采样值进行处理并计算其有效值。针对傅里叶算法受频率波动影响的问题,对采样间隔时间进行了动态处理,使其随交流量频率变化而变化,使交流量频率波动时仍能够通过傅里叶算法准确计算出其有效值,提高了采样算法的抗干扰能力。针对通讯速率要求,本文在保留CAN通讯作为备用的基础上,重点对光纤通讯进行了研究与实验,最终选择使用基于UDP协议的光纤以太网进行数据通讯。光纤以太网能够实现励磁系统大量数据实时、高速传输,提高了系统的实时性和灵活性。经测试光纤以太网发送速率超过7 Mbps,远高于CAN总线通讯的理论最大速率1Mbps。能够满足励磁系统对于数据高速传输的要求。设计过程中,通过仿真软件对部分电路进行仿真分析。在设计完成后,为验证设计的合理性对系统相关功能进行了测试并与仿真结果对比,测试结果表明系统的采样电路、同步测频电路、CAN通讯电路、以太网通讯电路均能正常工作。并通过RTDS进行硬件在环仿真试验,测试其动态性能。试验结果表明,系统能够可靠工作,其性能满足工程实际的要求。
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