【摘要】：我國(guó)的低壓水電站是清潔能源發(fā)展的主要組成部分。本論文針對(duì)高度集成化、自動(dòng)化的低壓水電機(jī)組一體化裝置開(kāi)展研究,對(duì)于我國(guó)低壓小水電的發(fā)展具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。論文開(kāi)發(fā)低壓水電機(jī)組一體化裝置,該裝置包括原動(dòng)機(jī)調(diào)速、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁、發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)、發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)、機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及測(cè)量、機(jī)組經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行、自動(dòng)化控制等功能。研究成果能提升低壓水電站自動(dòng)化水平,簡(jiǎn)化一次接線,提高水資源利用率,降低設(shè)備投入成本,使其功能配置全面,維護(hù)簡(jiǎn)便,最終實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班(少人值守)的安全、高效、經(jīng)濟(jì)的自動(dòng)運(yùn)行模式。論文首先對(duì)低壓水電機(jī)組一體化裝置方案開(kāi)展研究。推薦3個(gè)CPU協(xié)同工作,分別實(shí)現(xiàn)機(jī)組的原動(dòng)機(jī)調(diào)速控制、同期并網(wǎng);機(jī)組監(jiān)測(cè)、繼電保護(hù)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)、自動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)電;人機(jī)交互、對(duì)外通信。CPU之間使用SPI通信,保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和共享,實(shí)現(xiàn)多CPU的協(xié)同工作。裝置硬件資源包括數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、交流模擬量輸入、直流模擬量輸入、測(cè)頻輸入、PT100溫度采集、勵(lì)磁觸發(fā)脈沖輸出、RS485通信接口、液晶顯示、按鍵和指示燈、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。對(duì)外接口電路中使用隔離設(shè)計(jì),包括脈沖變壓器隔離、互感器隔離、繼電器隔離和光電隔離,提高了裝置的抗干擾能力。另外還設(shè)計(jì)有抗雷擊浪涌和抗靜電電路,提高了裝置的整體性能�；谟布Y源需求對(duì)各部分電路進(jìn)行選型,包括CPU、FLASH、FRAM、AD、DI、DO等電路的元器件選型。在裝置功能以及硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)低壓水電機(jī)組運(yùn)行需要的各項(xiàng)功能。主要包括三個(gè)CPU的軟件設(shè)計(jì),包含各功能的底層驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)、人機(jī)交互設(shè)計(jì)以及對(duì)外通信設(shè)計(jì)等。最后,對(duì)裝置的功能和性能進(jìn)行了全面的測(cè)試,并對(duì)其性能進(jìn)行了總結(jié)。測(cè)試項(xiàng)目包括靜態(tài)模擬測(cè)試、動(dòng)態(tài)模擬測(cè)試、硬件功能測(cè)試,通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證了該裝置能夠滿足低壓水電機(jī)組的運(yùn)行需求�？偨Y(jié)了該裝置需要進(jìn)一步研究的相關(guān)問(wèn)題和方向。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV734
【圖文】：

圖 3-1 測(cè)溫和通信模件與綜合模件接口定義~32 號(hào)端子可以選擇從外部輸入一路串行通信接口及數(shù)字顯示儀表的數(shù)作為 CPU 的 P4.1、P4.4、P4.5、P2.0 的 I/O 端口輸出，注意 P2.0 作為外擴(kuò) 號(hào)管腳，所以當(dāng)需要 FRAM 時(shí)，該 I/O 不可對(duì)外使用。I/O 口對(duì)外全部使聯(lián)接出，增強(qiáng)抑制抗干擾能力。交互模件與綜合模件，一個(gè)為水平安裝，一個(gè)為垂直安裝，所以使用軟根據(jù)接口的需求，使用雙排 34 芯插座連接：包括 14 個(gè)與 128*64 液晶的接口，兩個(gè)通過(guò) 74HC164 擴(kuò)展輸出指示燈的信號(hào)，一個(gè)用于異常信號(hào)的 CPU 的硬件電路。其接口定義如圖 3-2 所示。

圖 3-1 測(cè)溫和通信模件與綜合模件接口定義29~32 號(hào)端子可以選擇從外部輸入一路串行通信接口及數(shù)字顯示儀表的數(shù)字作為 CPU 的 P4.1、P4.4、P4.5、P2.0 的 I/O 端口輸出，注意 P2.0 作為外擴(kuò) FR信號(hào)管腳，所以當(dāng)需要 FRAM 時(shí)，該 I/O 不可對(duì)外使用。I/O 口對(duì)外全部使用串聯(lián)接出，增強(qiáng)抑制抗干擾能力。交互模件與綜合模件，一個(gè)為水平安裝，一個(gè)為垂直安裝，所以使用軟連。根據(jù)接口的需求，使用雙排 34 芯插座連接：包括 14 個(gè)與 128*64 液晶的接接口，兩個(gè)通過(guò) 74HC164 擴(kuò)展輸出指示燈的信號(hào)，一個(gè)用于異常信號(hào)的端主 CPU 的硬件電路。其接口定義如圖 3-2 所示。

圖 3-3 核心 CPU 模塊接口定義標(biāo)注(2)為同期 CPU 的端口，其他為主 CPU 的端口。體架構(gòu)需求，按照功能劃分，一體化裝置使用三個(gè) MCU 設(shè)計(jì)，分為主交互 CPU。其中主 CPU 實(shí)現(xiàn)機(jī)端電壓、電流、系統(tǒng)電壓測(cè)量功能等；同期 CPU 實(shí)現(xiàn)同期功能、開(kāi)入和開(kāi)出功能等；人機(jī)交能、測(cè)溫功能等。三個(gè) CPU 之間使用 SPI 進(jìn)行通信，硬件整體

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 聶旭旺;楊沐;;低壓機(jī)組一體化控制屏在農(nóng)村水電中的應(yīng)用[J];小水電;2015年05期

2 杜治;馬蕊;梁易樂(lè);姚偉;彭昌勇;徐敬友;楊東駿;文勁宇;;一種發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)模型參數(shù)可辨識(shí)性分析方法[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2014年22期

3 趙雪飛;謝傳萍;;小水電一體化控制技術(shù)及其應(yīng)用[J];水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè);2014年02期

4 張巧惠;鄧小剛;楊春霞;李偉;李越;;農(nóng)村小水電自動(dòng)化控制技術(shù)現(xiàn)狀及分析[J];水電站機(jī)電技術(shù);2012年03期

5 程啟明;程尹曼;薛陽(yáng);胡曉青;;同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制方法的發(fā)展與展望[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2012年05期

6 李志軍;孫鳳鵬;韓雪晶;;經(jīng)濟(jì)型雙通道小水電勵(lì)磁系統(tǒng)研究[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2012年03期

7 方紅慶;陳龍;李訓(xùn)銘;;基于線性與非線性模型的水輪機(jī)調(diào)速器PID參數(shù)優(yōu)化比較[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2010年05期

8 王亦寧;朱辰;楊樹(shù)濤;謝傳萍;;小水電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];中國(guó)農(nóng)村水利水電;2009年08期

9 鄧?yán)?周喜軍;張文輝;;用于穩(wěn)定計(jì)算的水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)模型[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2009年05期

10 劉新鵬;張治山;陳榮;;梯級(jí)引水式水電站群提高發(fā)電生產(chǎn)能力的途徑[J];中國(guó)水能及電氣化;2007年09期

本文編號(hào)：2755553