文献综述
课题研究的现状及发展趋势：
发电机组（英文名称：Generators Set）是将其他形式的能源转换成电能的成套机械设备。发电机组按转换方式可分为直流发电机组和交流发电机组，交流发电机组又可以分为同步发电机组与异步发电机组，同步发电机组相比较于异步发电机组具有发电稳定的特点，因而往往用于发电所用。本课题研究的发电机组是用于质检机构对三相异步交流电动机的质检时所用的电源输出装置。由于质检三相异步电动机的电源要求具有电压稳定，频率稳定的特点，不能直接采用电网的电源，因而往往采用同步发电机组作为质检时所用的电源输出。为此，本课题根据国家标准GB1032中对三相异步交流电动机的负载试验的操作工序，试验方法设计了本发电机组的监控系统，通过PLC对同步发电机励磁系统的控制，实现供电电压，频率的稳定并可以通过上位机的设定改变供电电压与频率，以此来保证发电机的发电稳定和不同试验电源的要求，并将各个电气参数如转速等显示到上位机上，方便操作人员观察。
同步发电机是根据电磁感应原理设计的，转子线圈在通入直流电后会产生磁场，当转子在以速度n旋转时，相当于定子导体切割了磁场线，由此便产生了感应电势。当转子连续匀速转动时，在定子线圈上就感应出一个周期不断变化的交流电势，这便是同步发电机的工作原理。同步发电机的来源可以追溯到19世纪80年代，由文献[1]中对三相同步发电机的介绍可知，世界上首先制造出三相同步发电机的是德国人哈舍尔汪德（F.A.Haselwander，1859~1932），1887年8月,他制造了第一台三相同步发电机,并进行了试验，这是人类史上的第一台三相同步发电机。值得注意的是第一台三相同步发电机采用的直流电励磁，如今的大型同步发电机组往往采用交流励磁技术，有文献[2]可知，与直流励磁相比较交流励磁发电机，可通过调节励磁电压幅值、频率、相位来控制发电机励磁磁场大小、相对转子本体的位置和电机的转速，所以更适合用于稳定发电。随着控制器的发展，常以控制器调节励磁系统从而控制发电机的输出电压，频率等。对于同步发电机的励磁系统来说，往往由励磁功率单元，励磁调节器两部分组成。由文献[3]中对同步发电机组的励磁单元介绍可知，其中励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。由文献[4]和[5]中可知当今对于发电机的调节往往是通过以电压作为被调量进行的，通过对供电电压的测量控制励磁调节器的动作，实现供电的稳定，控制方案有PID控制，PID模糊控制等方案。
自哈舍尔汪德制造出第一台三相同步发电机后，已经过了100多年，如今发电机组往往与监控系统一起使用。监控系统可以对发电机的各种电气参数作了全面实时的在线监测，方便操作人员观察各个电气参数的变化，及时做出反应。然而，我国发电机组的监控系统发展时间并不长。根据文献[6]中对我国在上世纪六、七十年代发电机组的监控发展可知，许多发电机组控制屏的显示部分都使用指针式仪表, 控制部分采用电器元件直接控制，不能对监控发电机组进行实时运行的采集。但随着传感器技术、控制器等现代测控手段的不断发展, 根据文献[7]中对当前发电机组的监控系统介绍可知，目前大型发电机组的控制屏基本上都采用计算机数控方式。但对小型发电机组, 仍然没有具体的监控系统。对同步发电机组监控来说，对于同步发电机组在监控系统中不仅仅需要检测各个电气参数，还需要通过对励磁系统的控制，实现发电质量的保证。根据文献[8]和[9]中可，如今的发电机组监控系统大多采用PLC与单片机。这两种方式各有利弊，对于单片机来说，单片机价格低廉，单片机程序的可读性差，系统不易维护，程序更改复杂且不稳定，效果不好，除此之外，关于组态部分需要自己利用VB或其他软件进行开发，对于一些小型发电机组往往选择它作为监控系统的控制单元。而PLC价格昂贵，但维护方便，操作便捷，对于性能要求较高的的发电机组往往采用PLC作为监控系统的控制单元。本次设计应用于质检机构，需要安全、可靠的特点，因此采用西门子系列PLC，西门子PLC可靠性高，抗干扰能力强。由文献[10]中基于PLC对发电机组的监控设计可知，西门子PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。本设计为了更好的显示发电机组运行情况，配备MCGS组态软件实时监控发电机参数，并可以设定发电电压的大小，频率等参数。由文献[11]中对MCGS的介绍可知，MCGS是一套基于Windows平台的软件，主要用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系统，其优点有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强等。
本课题研究的意义和价值：
1、满足质检三相异步电动机的电源要求
近代科学技术的飞速发展,三相异步电动机已经慢慢涉及到各行各业，不仅在人们生活当中，在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。所以其质检就变得十分重要，质检用于检验产品的质量，质量是一个企业生存的根本，没有质量，企业只是空中楼阁，而对三相异步电动机来说，质检不仅关乎电动机的好坏更关系到人身安全，一个功能优秀的电动机对企业来说是重中之重。从文献[13]中质检三相异步电动机的电源的影响可知，由于三相异步电动机质检时易受不良因素的影响，所以不建议使用电网来对其进行质检，为此根据国家标准GB1032设计了本同步发电机组。本发电机组不光要满足对于质检三相异步电动机电源的需要，还建立了以上位机与PLC相结合的监控系统用于监视发电机组的正常运行，具体来说，利用RS-485将上位机与PLC相连接，将PLC各个I/O接口与传感器等器件连接。由PLC接收到采集到的数据并返还回上位机，并且可以根据上位机的操作来改变发电机的参数以满足质检所要的不同需求。
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为监控设计扩展思路
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