[实用新型]嵌入式励磁控制装置

说明书

(一)技术领域：

本实用新型属于电力系统同步发电机励磁控制技术领域。

(二)背景技术：

发电机是电力系统中最重要的设备之一，它的基本功能是给同步发电机励磁绕组提供直流电流，励磁系统通过调节发电机励磁绕组的直流电流，控制发电机机端电压恒定，满足发电机正常发电的需要，有效地提高发电机及电力系统的技术经济指标，保证发电机可靠运行。因此，同步发电机励磁控制系统的性能直接影响发电机的运行特性。目前在实践中使用的励磁控制装置，主要存在运算速度和控制精度较低，很难实施复杂的控制算法，与上位机进行数据通信能力较差，在励磁功率单元方面，采用不可关断的可控硅，液晶显示环节只能显示简单的字符、数字和汉字，不能实时显示图形，在软件方面一般都不具备操作系统，而是用前后台程序运行方式实现，实时性较差，应用程序几乎不能扩展等问题。所以，嵌入式励磁控制装置的设计具有非常重要的意义，成为同步发电机励磁控制领域的重要研究课题。

(三)发明内容：

本实用新型的目的在于为电力系统同步发电机提供一种嵌入式励磁控制装置。

本实用新型的技术方案是：嵌入式励磁控制装置由中央处理模块、功率开关模块、数据通信模块、液晶显示模块等六个模块组成；交流采样模块的输入端连接外部电路的互感器，其输出端连接中央处理模块的输入端，中央处理模块的输出端连接功率开关模块，功率开关模块输出端连接发电机，数据通信模块双向连接PC机与DSP，中央处理模块的输出端连接液晶显示模块，网络传输模块双向连接DSP和Internet。

中央处理模块包括：DSP芯片、电源管理电路、晶振电路和电平转换电路；励磁控制器的应用程序和uC/OS-II经过编译后，被一起下载到TMS320F2812 DSP的存储器中，操作系统将整个应用程序分解为一系列的任务，对6个模块进行管理控制，电源管理电路负责提供电能，晶振电路向DSP芯片提供时钟信号，电平转换电路主要负责电平转换，中央处理模块对经过A/D采样得到的数字信号，通过空间矢量算法SVPWM，计算得到PWM脉冲的触发时间，去驱动功率开关模块。

功率开关模块采用可关断晶体管IGBT，6个IGBT共同构成一个三相全控整流桥，其门极接收来自中央处理模块的PWM1-6控制信号，其输出连接发电机。

数据通信模块通过DSP上扩展的RS232串行通信接口，将PC机与DSP连接起来，完成数据的双向传送，利用VC++程序编制的交互界面可实现PC机与DSP之间的数据交换。

液晶显示模块包括液晶控制器SED1335和点阵式液晶显示器LCD，DSP的控制信号和数据经过电平转换后，输入到液晶显示模块，从而可以实现发电机一些重要数据的显示。

本实用新型的工作原理：

本实用新型涉及电力系统同步发电机运行系统的嵌入式励磁控制装置其工作原理为：该此装置主要是对同步发电机机端电压进行控制。高压信号经电压互感器、电流互感器变成低压信号，然后通过信号调理送入DSP的A/D转换器中，将模拟信号转换成数字信号供DSP处理，DSP通过空间矢量算法SVPWM，计算得到PWM脉冲的触发时间，去驱动功率开关模块。功率开关模块采用可关断晶体管IGBT，6个IGBT共同构成一个三相全控整流桥，其门极接收来自中央处理模块的PWM1-6控制信号，其输出连接发电机。另外，为了方便用户对励磁控制器进行参数设置、远程控制等，利用DSP芯片提供丰富的I/O引脚，设计了数据通信和网络接口电路。DSP的控制信号和数据经过电平转换后，输入到液晶显示模块，从而可以实现发电机一些重要数据的显示。更重要的是，将实时多任务操作系统uC/OS-II移植到DSP中，将应用程序分解成若干任务，对6个模块进行管理控制，从而使软件的设计更加的简单，工作更加稳定可靠。