[发明专利]基于32位浮点型处理器的数字式励磁控制系统及工作方法

说明书

技术领域：

本发明涉及电力系统同步发电机励磁控制器数据采集技术领域，特别是一种基于32位浮点型处理器的数字式励磁控制系统及工作方法。

背景技术：

励磁系统是发电机系统的重要组成部分，其最主要的作用是保持发电机正常运行和电力系统稳定运行。到今天早已进入了微机励磁时代，目前国内市场上推出的调节器一般都以16位、32位单片机为主处理器，一般在硬件结构上使用双通道或者是多通道结构，通过调节器柜和功率灭磁柜和励磁变压器构成励磁控制系统。为了满足电力系统稳定运行的需要，除了需要在励磁控制系统中增加更多的保护和限制功能外，还需要将更多先进的励磁控制理论及算法应用到励磁控制装置中。这一发展趋势对励磁控制系统的主控单元、人机界面、功率单元，以及各单元之间的数据传递都提出了很高的要求。而目前无论是以16位单片机为核心的数字励磁控制系统，还是以32位(定点型)处理器为核心的励磁控制器，其在数据运算和处理的能力上都存在或多或少的缺点和不足，为了提高励磁控制系统的各项性能指标和运行参数精度，研究以新型的32位浮点型DSP芯片为核心的数字励磁控制系统就成为了同步发电机励磁系统的发展需要。

中央处理器DSPf28335为TI公司最新推出的DSP芯片，是目前国际市场上最先进、功能最强大的32位浮点DSP芯片。它及具有数字信号处理能力，又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能，特别适用于有大批量数据处理的测控场合，如工业自动化控制、电力电子技术应用、智能化仪表以及电机、马达伺服控制系统等。

中国专利CN200510122302.7公开了一种基于DSP的数字式励磁控制器的数据采集与处理系统；它是以f2812为核心的励磁系统，不足部分是在数据采集系统中，虽然所选采样芯片精度较高，处理器也是32位的，可由于处理器本身是定点型处理器，故在实际的运算过程中，会增大计算误差，进而增大系统误差从而会影响整个系统的控制精度与响应；另外，在功率整流回路，可控硅所需的触发脉冲并没有明确的说明是如何产生，在励磁系统中，由于电磁干扰等原因，很重要的一个环节就是脉冲如何产生并发送到整流桥上，如果传输距离远，则脉冲信号很容易被干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于32位浮点型处理器的数字式励磁控制系统及工作方法，可以克服现有技术的缺陷。本发明在主控单元模块上选用高性能的32位浮点型处理器作为主CPU芯片，通过合理的硬件电路设计与高精度的交流采样芯片连接组成励磁控制器的数据采样、计算和处理系统；选用性能优异的可触摸平板电脑通过双高速CAN网络与主控单元连接，构成系统的智能显示系统。本发明在信号采样方面，通过选用合适的A/D采样芯片，将先进的交流采样算法和DSP自身的优异性能完美的结合在一起，实现了励磁控制器的深度数字化，在数据处理上真正实现了标幺化，在数据传递方面，通过双高速CAN网络，实现了数据的高速，稳定传递，进而提高了励磁控制系统的整体性能指标。

本发明提供的一种基于32位浮点型处理器的数字式励磁控制系统主要包括：

模拟量采样单元：用于对发电机定子电压、定子电流、励磁电流等信号的采集；

开关量输入与输出单元：用于完成对系统开关量信号的采集与输出；

CPU主控单元：用于完成对所有数据的转换和逻辑运算，计算得出当时工况下所需的可控硅触发角度，完成对主要故障信号的报警与处理等；

显示单元：用于完成主要数据和各种运行状态信号、报警信号显示。

本发明的主要特征包括：

DSP处理器模块、开关量输入模块、第一电平转换模块、第二电平转换模块、开关量输出模块、模拟量适配模块、频率测量模块、交流采样模块、数据存储模块、励磁电流适配模块、第一数据收发模块、第二数据收发模块和智能显示单元模块。

所说的开关量输入模块的输出端连接第一电平转换模块的输入端，第一电平转换模块的输出端连接DSP处理器模块的I/O输入端；

所说的第二电平转换模块的输入端与DSP处理器模块的I/O输出端连接，第二电平转换模块的输出端连接开关量输出模块的输入端；