基于PLC的高可靠性智能励磁调节器

摘要:设计了一种基于可编程序控制器(PLC)的高可靠性智能励磁调节器，给出了调节器的软件和硬件实现方法。解
决了PLC在励磁系统中应用存在的频率测量及同步移相触发脉冲形成的两个难题。采用了在线变增益改进PID控制策
略，该算法根据偏差的大小及PID参数对系统控制性能影响的专家知识在线调整PID参数，提高了PID算法对不同控制
对象的鲁棒性和适应性。设计的调节器具有功能丰富、调节速度快、可靠性高等优点。试验表明该调节器具有良好的动
静态特性。
关键词:励磁调节器;变增益PID;可编程序控制器;同步发电机

High reliable intelligent excitation regulator based on PLC
GUO Moufa，YANG Gengjie
School of Electric Engineering and Automation，Fuzhou University，Fuzhou 350002
Abstract: A high reliable intelligent synchronous excitation regulator based on programmable logic controller(PLC)
is presented in this paper. The solutions of frequency measurement and trigger signal forming of excitation system are
proposed .The intelligent PID control method based on variable gain is adopted .According to the size of error and
expert knowledge of PID parameters influence on control performance，parameter of PID is adjusted on-line .Both
robustness and adaptability of PID for different control object is improved .The designed regulator has more function，
faster control speed and higher reliability .The tests of results show that the regulator has good static and dynamic
performance.
Key words:excitation regulator; variable gain PID;programmable logic controller; synchronous generator
    同步发电机励磁调节器对于维持电力系统的电压水平，提高电力系统稳定运行的能力，改善电力系统及水轮
发电机的运行条件等起到重要的作用，因此，其运行的可靠性一直受到关注。目前，大多同步发电机励磁调节器
采用单片机D] ,DSP12.31 ,ARM、可编程计算机控制器(PPC) 14'或工业控制计算机(IPC )实现。基于单片机、DSP或
ARM的同步发电机励磁调节器，其硬件由各厂家自行设计制造，小批量生产，元件及工艺都受到限制，主处理器
抗干扰能力差，可靠性不高。基于PPC或IPC的微机励磁调节器，其硬件标准化程度高，软件资源丰富，图文显示
方便，运行速度快。但体积大，成本高，仅适合于大型机组。因此，研制适用于中、小型水轮发电机组的高可靠性、
低成本、多功能的励磁调节器是有意义的。
    本文提出的基于PLC的同步发电机励磁调节器是以西门子S7-200系列可编程序控制器S7-226CN为核心，配
合高集成度外围电路解决了PLC应用于同步发电机励磁控制中存在的两个难点:频率测量和可控硅移相触发脉
冲产生。采用变增益的改进PID算法为控制策略，使调节器能够根据发电机励磁系统的实际运行工况，自动调整
PID参数。试验结果表明该励磁调节器结构简洁、响应快、可靠性高，对于不同容量的中、小型发电机组适应性
强，静、动态性能良好。