发电机组励磁系统故障诊断与容错控制

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励磁控制系统是发电机组运行过程中及其重要的组成部分,其中安全稳定的励磁调节器控制系统是发电机组运行过程中有效控制策略,随着励磁系统技术的飞速发展,励磁系统设备日趋复杂,自动化程度越来越高,针对发电机组励磁系统设备的安全性和可靠性越来越高,对于现阶段大型复杂的发电机组励磁设备而言,传统的发电机组励磁系统故障诊断与容错控制方法已经不再适用,故为了适应现代控制设备而发展的智能故障诊断与容错控制策略是发电机组励磁系统运行过程中采用的一类实用新型技术。本文全面系统的概述了发电机组励磁系统故障诊断与容错控制技术发展以来的各种基本理论和方法,重点对发电机组基于双微机控制励磁系统的故障诊断与容错控制作了详细的介绍,主要内容包括了双微机励磁系统故障诊断与容错控制构成原理、控制方案、硬件设计、软件设计及实现硬件技术,同时对发电机组励磁系统典型故障类型在搭建的硬件平台上进行实验验证。首先,设计了发电机组双微机控制励磁系统故障诊断与容错控制硬件结构框架,确定选用TMS320F2810型号的DSP芯片作为发电机组励磁系微机控制芯片,充分利用DSP芯片丰富的接口和系统结构的要求,用protel软件设计系统各模块的外围接口电路。其次,针对发电机组双微机励磁控制系统软件设计,充分利用DSP芯片通用输入/输出多路复用器GPIO、CPU定时器、X2810中断系统、事件管理器EV、数/模转换器ADC、以及通信模块完成对双微机励磁系统各个模块软件的编程。再次,搭建双微机励磁系统硬件平台,在该平台上对典型的励磁故障类型进行故障模拟,然后在此基础上简化外围电路提高故障检测的实时性。最后,为保证双微机在故障切换时实现双通道的无扰动切换,利用增量式PID控制算法完成备用机对故障前主机的数据跟随,以及选用CD4053开关为基础设计的外围切换电路完成对故障的快速切换。通过实验测试结果表明,本文所设计基于双微机控制的发电机组励磁系统故障诊断与容错控制故障检测准确,运行过程中对故障的切换对系统的正常运行无扰动,保证了发电机组励磁系统在实际中的稳定可靠运行。
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