同步发电机模拟励磁系统是用于电力系统动态模拟实验室的重要设备,它对电力系统中的真实同步发电机及其励磁系统进行模拟,以便研究电力系统中的大干扰问题和机电暂态过程。通过对同步发电机励磁系统的特性进行分析,运用数学相似的原理,采用同步发电机物理模型及其励磁系统物理模型来模拟同步发电机及其励磁系统。同步发电机模拟励磁系统过去一直采用单片机或PLC控制,处理能力与专用的DSP控制芯片有很大差距,研究基于DSP控制的全数字模拟励磁系统,对于提高模拟励磁系统的准确度和可靠性有重要的理论和实际意义。本文结合大量的文献资料,阐述了同步发电机模拟励磁系统的重要作用;介绍了模拟励磁系统的发展现状及有待改进的方面,并提出了改进方案。分析了同步发电机励磁系统模拟条件其及组成部分:励磁功率单元、励磁调节器和负阻器三部分。研究采用可控硅模拟励磁系统模拟自并励励磁方式、两机励磁方式、三机励磁方式。分析了功角的作用并提出了测量方法;介绍了免疫算法,并将其用于调节器的PID参数整定。围绕DSP芯片TMS320F2812,设计了模拟励磁系统硬件电路,包括主电路、操作电路和控制电路。模拟同步发电机的励磁绕组时间常数比原型机小,需要对其时间常数进行补偿,针对这一情况,本文在分析负阻器原理的基础上,设计了一种全静止的电子式负阻器,并给出了硬件电路图。研究了励磁调节器,励磁功率单元,负阻器的模拟方法,并建立相应的数字模型;建立了模拟励磁系统的SIMULINK仿真模型,并在单机无穷大系统中进行了小扰动和三相短路实验,实验结果表明系统具有很好的静态和动态稳定性。