[发明专利]具有双中央处理器的自抗扰发电机励磁控制器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是电力系统发电机励磁控制技术，特别涉及的是具有双中央处理器的自抗扰励磁控制器及其控制方法。

背景技术

励磁控制系统是稳定电力系统的主要装置之一。随着控制理论的进步，相继出现了各种先进的控制规律。这对控制器内部控制电路的硬件提出了更高的要求。自抗扰技术是一种先进的控制策略，它的计算量比起目前的各种控制规律要大很多。可以说自抗扰控制器能否达到预定性能，决定于控制器内部控制电路的处理器能否在有限时间内完成大量的数据处理任务。这种要求高实时性、可靠性和大容量的计算任务对传统的单处理器控制构架是一个相当大的挑战。如果控制电路仅依靠采用高级芯片来提高处理器的速度，不仅提高了产品的成本而且带来软件复杂性问题。

另一方面自抗扰控制技术中的扩张状态观测器要求一个输入信号周期内，扩张状态观测器的软件模块计算多次直到跟踪精度达到要求。现有技术中单处理器架构难以胜任。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结合高性能的信号处理器和先进的控制理论，采用双中央处理器架构的具有双中央处理器自抗扰发电机励磁控制器及其控制方法。

本发明的技术方案是：

一种具有双中央处理器的自抗扰励磁控制器，所述具有双中央处理器的自抗扰励磁控制器包括：数据采集模块、中央处理电路、功率输出电路；所述数据采集模块的输入端连接电压互感器和电流互感器输出端，数据采集模块的输出端连接有两个中央处理器的中央处理电路的输入端；中央处理电路的输出端连接功率输出电路的输入端；功率输出电路的输出端连接发电机励磁绕组；所述电压互感器和电流互感器输入端连接电网。

一种具有双中央处理器自抗扰发电机励磁控制器的控制方法，所述控制方法包括以下阶段：

(2).信号采集阶段：电压互感器、电流互感器采集电网的电压、电流、频率信号；

(2).将采集信号进行放大、整形和变换为接受的信号阶段：将上述采集电压、电流、频率信号由数据采集模块的信号预处理电路转换为中央处理电路可接受的较低幅值的相应信号；

(3).获得系统的实时数据阶段：中央处理器1执行自抗扰算法模块采集数据；A/D采用查询工作方式，当转换结束后，对采集到的电压、电流、频率信号进行数字滤波；通过计算得到功率、电压、频率、功角信号，并保存到双端口随机存储器中。

(4).自抗扰算法的实现阶段：中央处理器1在整个励磁控制器的一个控制信号输出周期内循环计算，直到扩张状态观测器的输入信号和一阶输出信号间的误差小于设定值；扩张状态观测器运算完成后，中央处理器1将估计出的系统内外扰动值保存到双端口随机存储器中，并向中央处理器2发送一个计算完成信号；以上过程由自抗扰算法模块完成；

(5).控制信号的生成阶段：中央处理器2得到中央处理器1的计算完成信号后，从双端口随机存储器中读出功率、电压、频率、功角、扩张状态观测器的输出信号值；根据自抗扰励磁控制规律对其进行简单的加减运算得出控制信号，输出到功率输出电路；

(6).励磁电流生成阶段：功率输出电路将控制信号放大，输出到绝缘栅晶体管整流电路产生励磁电流。

本发明的有益效果是：本发明励磁控制控器依托先进的非线性自抗扰控制技术，利用高性能数字信号处理芯片实现发电机励磁的自抗扰控制规律。采用双中央处理器构架，计算和控制基本上可并行工作，整个系统具有快速、高精度、高鲁棒性控制效果和较大的可靠性，减少了由于普通单片机处理速度限制而引起的控制滞后，具有很好的调节性能。该励磁控制控制系统，可加强电网的稳定性和安全性，是一种具有很大市场前景的新一代发电机励磁控制装置。本发明利用自抗扰控制技术能够自动消除模型不精确和外界扰动造成的干扰，从而减少外部扰动对电力系统正常运行的影响，提高了发电机的动态性能。

附图说明

图1是本发明励磁控制器电路连接框图；

图2a是图1数据采集模块中的信号预处理电路连接框图；

图2b是图1数据采集模块中的频率测量电路连接框图；

图3是图1中央处理电路连接框图；

图4是图1中功率输出电路连接框图；

《附图序号说明》

1：控制电路              2：数据采集模块       3：中央处理电路

4：功率输出电路          11：发电机励磁绕组    15a：电压互感器

15b：电流互感器          21：信号预处理电路    211：模拟量预处理电路