基于虚拟仪器的原动机及其调速系统仿真研究

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1、摘要为了解电力系统的运行特性，并对其进行相关监控，需要对实际电力系统辅以大量的试验研究。而电力系统对其运行的安全性和可靠性有很高的要求，因此在实际电力系统中进行试验常常受到很多限制。电力系统动态模拟能真实地再现实际电力系统的运行特性，并能方便地进行仿真试验，是研究电力系统的非常重要而有效的手段。对原动机(水轮机、汽轮机)及其调速系统的模拟是电力系统动态模拟中非常重要的一个环节，也是研究现代电力系统运行及其过渡过程时所必须考虑的。原动机特性对电力系统的静态稳定和过渡过程有着很大的影响，而调速器特性不但影响系统的静态稳定和过渡过程，而且对系统的动态稳定也

2、起着非常重要的作用。因此，对原动机及其调速系统进行模拟以了解其运行特性是非常必要的。我校动模实验室正在进行“211”工程的相关改造，目的是实现统一的实验控制平台，提高试验教学能力。其中的一个重要内容就是对原动机及其调速系统模拟部分进行重新设计和研制。本文对原动机及其调速系统模拟的理论进行了较为深入的分析，首次提出了采用虚拟仪器实现的模拟方案，并设计研制了基于虚拟仪器的原动机及其调速系统模拟装置。原动机及其调速系统的模拟采用数字化方式，分为数据采集、控制运算以及信号输出三部分。其工作过程为：传感器测得经改造后的直流电动机的转速和电枢电流信号，经信号调理

3、电路后，由数据采集卡将数据送入PC机，再由LabVIEW进行控制运算并将控制信号输出给可控硅触发电路，最后由可控硅触发电路完成对直流电动机的控制。本文的重点是原动机和调速器模型的建立以及模型的数字化实现。在原动机模拟部鳞采用电枢电流负反馈加转速负反馈的方法对直流电动机的机械特性进行改造。在调速糕耩拟部分，采用实际调速器中各环节的数学模型。同时，为了使调速器模型与原型尽胃税保持一致，系统还增加了惯性补偿环节和调速器负向特性的模拟。对于模型的数字化蜜现．首先采用频率预曲折双线性变换法将控制系统的数学模型离散化，然后在LabVIEW中I进行图形化编程，从而

4、实现基于虚拟仪器的原动机及其调速系统的仿真。通过Matlab仿真结果与LabVIEW中实现结果的对比，证明了该原动机及其调运系统设计的正确性，系统能真实的模拟实际原动机及其调速系统的运行特性，并能对原动机实现灵活而有效的控制。关键词：电力系统动态模拟原动机调速系统虚拟仪器AbstractInordertostudythecharacteristicsofthepowersystemandmonitorthem，manyexperimentsandinvestigationshouldbedone．Howeve毛becauseoftheparticul

5、arityandsecurityofit，doingexperimentsinthepowersystemisgreatlyrestricted。Dynamicsimulationisoneoftheeffectivemethodstosolvethisproblem．Thesimulationofprimemoverandgovernorisoneofthemostimportantpartsofthepowersystemdynamicsimulationanditisalsoapartthatshouldbeconsideredwheninve

6、stigatingtheoperationandtransitionprocessofthepowersystem．Theprimemoverhasagreatinfluenceonthestaticstabilityandtransitionprocessofthepowersystem．Andthegovernorhastheinfluencenotonlyonthestaticstabilityandtransitionprocessbutalsoonthedynamicstabilityofthepowersystem．Inourinstit

7、ute，thedynamicsimulationlaboratoryisbeingrebuiltandoneoftheimportantpartsofitistoredesignandrebuildtheprimemoverandgovernorsimulation．Inthispaper,theoriesofthesimulationofprimemoverandgovernorwereanalyzedthoroughlyandanewdevicebasedonVt(VirtualInstruments)wasdesigned，Thedeviceo

8、fprimemoverandgovernorsimulation，whichusesdigitalcontr