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第11期 2010年11月 工矿自动化
Industr y and M ine A utomation No.11 Nov.2010
文章编号:1671-251X(201011-0033-04 同步发电机励磁系统自动电压调节器 通用测试系统的设计 谷志锋, 邵天章, 杨润生, 张岭
(军械工程学院电气工程系,河北石家庄 050003
摘要:针对传统的自动电压调节器测试方法存在测试项目较少、安全性差、建设成本高、设备参数差异大等缺陷,提出了一种基于LabWindo w s/CVI 的自动电压调节器通用测试系统的设计方案,并介绍了系统的构成和原理。该系统实现了自动电压调节器的动态测试,相比于传统的测试系统,具有测试项目齐全、测试周期短、通用性强等优点。
关键词:同步发电机;自动电压调节器;通用测试;虚拟仪器;LabW indo w s/CVI 编程;RTDS 测试;AVR
中图分类号:TD672;TM762.3 文献标识码:B
Design of General Testing Syst em of Automat ic Volt age Regulator for Ex citation System of Synchronous Generat or
GU Zhi feng, SH AO T ian zhang, YANG Run sheng, ZH ANG Ling
(Dept.of Electrical Eng ineering of Ordnance Engineering Co lleg e,Shijiazhuang 050003,China Abstract :In view of shortco ming s of tr aditional testing metho ds of automatic v oltage regulato r such as few test item s,poo r security ,high construction cost,big differ ence in equipm ent par am eters,a design scheme o f new g eneral testing sy stem of automatic voltage regulator based on LabWindow s/CVI w as put fo rw ard.Structure and principle of the testing sy stem w ere introduced.The testing sy stem realizes AVR dynamic test and has m any advantag es such as com plete testing project,short testing circle,pr efer able universality and so on compared w ith traditional testing systems.
Key words :synchro nous generator,auto matic vo ltag e regulato r,g eneral test,virtual instrument,LabWindow s/CVI pro gramm ing ,RTDS test,AVR 收稿日期:2010-07-11
作者简介:谷志锋(1979-,男,河北井陉人,讲师,博士,现主要从事励磁系统方面的设计与研究工作。E m ail:gz fgohappy@163.com
0 引言
自动电压调节器(Automatic Vo ltag e Regulato r,AVR作为发电机组同步发电机励磁系统的重要组成部分,其性能优劣不仅直接影响输出电压的品质,而且对供电系统的稳定性也有很大影响[1]。传统的A VR 测试方法主要包括开环测试、现场开机测试、动模测试、RTDS 测试等[2]
。然而这些测试方法存在许多不足,例如:开环测试的测试 项目较少;现场开机测试经济性、安全性差;动模测试
建设成本高,设备参数差异大;RTDS 测试结果与实际AVR 性能相差较大等。本文利用LabWindows/CVI 设计AVR 通用动态测试系统,该系统选用具有GPIB 接口的程控电源作为激励源,利用具有USB 接口的研华采集器完成输出激励以及AVR
输出励磁电压的采集,实现了AVR 动态测试,具有测试项目齐全、测试周期短、通用性强等优点。1 AVR 通用测试系统的组成与工作原理1.1 系统组成与工作原理
AVR 通用测试系统主要由微型计算机(上位机、U SB4711采集器、信号调理电路、自动电压调压器和程控电源组成。微型计算机采用
LabWindow s/CVI 软件,结合同步发电机Park 动态方程,编制了AVR 自动测试软件系统,并通过四阶变步长龙格-库塔公式实时求解同步发电机Park 方程[3]
,并根据求解后的电压、电流数值,通过GPIB 接口时刻控制程控电源的输出。程控电源输出的激励信号(电压、电流以及AVR 输出的励磁电压信号通过采集信号调理电路调理后输入USB4711采集器。微型计算机通过USB2.0接口与采集器连接,实时采集激励信号及励磁电压信号,既可以达到保护和监视程控电源的作用,同时又可以实时修正Park 方程输入的励磁电压,达到动态调整程控电源输出的效果[4],原理框图如图1所示。系统测试前需要输入相应同步发电机的参数(r 、r f 、r D 、r Q 、x d 、x q 、x f 、x D 、x Q 、x af 、x aD 、x fD 、x aQ ,这些参数均可以通过试验的方法得到[5]
,从而保证了Park 方程的针对性和测试的准确性,克服了传统动模试验构建物理模型成本高以及RT DS 软件仿真的缺点。由于被测AVR 有工频(50H z、中频(400H z两类,同时结合测试系统的测试项目(开环放大倍数、动态特性、静态特性、F/V 保护、强励倍数、时间常数等,可以确定程控电源参数为2路三相四线电压激励,电压范围为AC 0~500V,频率范围为0~500H z,功率为300W