[发明专利]一种微型模拟同步调相机控制系统及其工作方法

权利要求书

1.一种微型模拟同步调相机控制系统，其特征在于，所述系统包括：微型模拟同步电动机、光电编码器、轻型同步相量测量一体机、微处理器、功率放大器、双通道可控励磁电源、通信模块、继电器模块和服务器主站，所述微型模拟同步电动机与光电编码器同轴连接，所述光电编码器通过两根数据线与所述微处理器连接，所述微处理器通过通信模块与轻型同步相量测量一体机连接，所述通信模块还与服务器主站通信连接，所述微处理器经由功率放大器与所述双通道可控励磁电源连接，所述双通道可控励磁电源的输出端连接至所述微型模拟同步电动机的励磁输入端，所述微处理器还与继电器模块连接，所述微处理器还直接与双通道可控励磁电源连接，所述光电编码器用于采集微型模拟同步电动机的转动方向和转速，所述轻型同步相量测量一体机用于监测微型模拟同步电动机的实时运行状态，并根据所述实时运行状态计算得出同步相量数据，所述微处理器用于采用多线程方式接收、校验和解析所述同步相量数据，所述继电器模块用于将微型模拟同步电动机从微型动态模拟电力系统中投入或切除，所述同步相量数据包括：电力系统三相正序电压幅值、正序电压相角、正序电流幅值、正序电流相角以及频率值。

2.根据权利要求1所述的一种微型模拟同步调相机控制系统，其特征在于，所述微型模拟同步电动机为微型模拟三相同步电动机，所述微型模拟三相同步电动机的三相输出端由6个接线端子引出，所述微型模拟三相同步电动机的励磁输入端由正极和负极两个端子引入，且所述正极和负极分别连接所述双通道可控励磁电源的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种微型模拟同步调相机控制系统，其特征在于，所述光电编码器为增量式正交光电编码器。

4.根据权利要求1所述的一种微型模拟同步调相机控制系统，其特征在于，所述微处理器为STM32F407ZGT6微处理器，所述STM32F407ZGT6微处理器中包括：3个12位精度的模拟数字转换器、2个12位精度的数字模拟转换器以及6个串行总线通信接口。

5.根据权利要求1所述的一种微型模拟同步调相机控制系统，其特征在于，所述通信模块包括：LAN8720A芯片、RJ45网络接口和并行通信接口，所述LAN8720A芯片通过所述RJ45网络接口分别与服务器主站以及轻型同步相量测量一体机连接，所述LAN8720A芯片还通过所述并行通信接口与微处理器连接。

6.根据权利要求1所述的一种微型模拟同步调相机控制系统，其特征在于，所述功率放大器为双运算放大器LM358。

7.根据权利要求1所述的一种微型模拟同步调相机控制系统，其特征在于，所述继电器模块包括：四路光电耦合器、四个继电器和继电器保护电路，所述微处理器的四路控制线经由继电器保护电路连接至四路光电耦合器，四路所述光电耦合器的输出端依次连接至四个继电器，所述继电器保护电路并接在四路控制线和信号地之间，用于防止四个继电器在系统上电初期发生误动。

8.根据权利要求1所述的一种微型模拟同步调相机控制系统，其特征在于，所述双通道可控励磁电源包括：第一电源和第二电源，所述第一电源和第二电源互相隔离，所述第一电源输出直流5V电压，所述第二电源包括：控制端和输出端，所述控制端输入直流0-3V电压，所述输出端输出直流0-12V电压。

9.根据权利要求1-8中任一所述的一种微型模拟同步调相机控制系统，其特征在于，所述系统中还包括有显示模块，用于显示同步相量数据和系统状态参数，且所述显示模块与所述微处理器连接。

10.一种微型模拟同步调相机控制系统的工作方法，其特征在于，所述方法包括：

利用微型模拟同步电动机模拟真实电力系统中的同步调相机；

根据所获取的监测命令，实时监测微型模拟同步电动机的转速；

根据所获取的控制命令，通过调节励磁输入电压，控制微型模拟同步电动机的运行状态、无功功率输出值以及无功功率吸收值，所述运行状态包括：过励状态、欠励状态；

实时监测微型模拟同步电动机的运行状态，并根据所述运行状态计算得出同步相量数据，所述同步相量数据包括：电力系统三相正序电压幅值、正序电压相角、正序电流幅值、正序电流相角以及频率值；

将所述同步相量数据上传至服务器主站，同时，采用多线程方式对所述同步相量数据进行接收、校验和解析，所述线程包括：初始化线程、编码器管理线程、信号接收线程、信号发送线程、定功率因数调节线程、定无功补偿调节线程和状态显示线程，且所述线程由微处理器的操作系统统一管理；

根据解析结果、无功功率输出值以及无功功率吸收值，调节所述微型模拟同步电动机的输出功率和功率因数。