基于32位浮点型处理器的数字式励磁控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于32位浮点型处理器的数字式励磁控制系统。它主要包括：DSP处理器模块、开关量输入模块、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、数据收发模块和智能显示单元模块；本实用新型专利技术选用高性能的32位浮点型处理器作为主CPU芯片，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智能显示系统。将先进的交流采样算法和DSP自身的优异性能结合，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。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

，特别是一种
技术介绍
励磁系统是发电机系统的重要组成部分,其最主要丨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化位、32位单片机为主处理器，一般在硬件结构....t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。而目前无论是以化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DSP08335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CN20051012M02. 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f’2812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。
技术实现思路
本技术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，可以克服现有技术的缺陷。本技术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。本技术在信号采样方面，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--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么化，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。 本技术提供的一种基于32位浮点型处理器的数字式励磁控制系统主要包 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。本技术的主要特征包括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；所说的模拟量适配模块输出端连接交流采样模块的输入端,对于交流采样模块， 其数据输出端连接至DSP处理器模块的数据总线输入端(数据总线)，DSP处理器模块的控制交流采样的逻辑输出端连接交流采样模块的控制总线输入端；同时，在模拟量适配模块的输出端，其中一路定子电压信号输出连接至频率测量模块的输入端；频率测量模块的输出端连接DSP处理器模块的捕捉输入端；DSP处理器模块的SPI输出端与数据存储模块的输入端连接；励磁电流适配模块的输入端与智能功率柜单元的励磁电流输出端连接,励磁电流适配模块的输出端与DSP处理器模块的内部A/D (直流采样)的输入端连接；DSP处理器模块的CANl通讯输出端与第一数据收发模块的输入端双向连接，第一数据收发模块的输出端分别与智能显示单元和智能功率单元的输入端双向连接；DSP处理器模块的CAN2通讯输出端与第二数据收发模块的输入端双向连接，第二数据收发模块的输出端分别与智能显示单元和智能功率单元的输入端双向连接。对于开关量输入模块现有的技术中，该部分电路一般仅由常规的光隔离电路组成,本技术所说的开关量输入模块由低通滤波电路、光隔离电路、二极管显示电路和逻辑转换电路组成，其第--级电路对24V开关量信号进行低通滤波后,通过第二级光隔离电路将信号由MV转换为5V并通过发光二极管显示，再通过第三级的逻辑转换电路取反后送至第一电平转换模块的输入端；上述所说的第一电平转换模块以电平转换芯片为主，配合对应的接口电路构成， 将采集到的5V开关量信号转换为3. 3V后输入至DSP处理器模块的I/O输入端；....Ll述所说的第二电平转换模块以电平转换芯片为主，配合对应的接口电路构成， 将从DSP处理器模块I/O输出端接收到的3. 3V开关量信号转换为5V后输入至开关量输出模块的输入端；上述所说开关量输出模块由两级逻辑转换电路、光隔离电路和二极管显示电路组成，将接收到的5V开关量信号经过两次逻辑转换，通过光隔离电路转换为24V信号，并且通过发光二极管显示出来,最后输送出去；上述所说模拟量适配模块由模拟量预处理电路组成,模拟量输入信号包括同步发电机定子电压和定子电流两种基本信号，由常规的运放电路组成，通过适配电路将三相定子电压信号,三相定子电流信号(定子电流信号需经过电阻分压后转换为电压信号)调整至满足交流采样模块输入端所需的电压范围,送至交流采样模块的输入端，同时将完成适配的定子电压三相中的·"一 相，输送至频率测量模块的输入端；上述所说的频率测量模块由滤波电路、输入限幅电路、电压比较输出电路、输出限幅保护电路组成，通过这些电路将单相的定子电压信号，转换为5V的方波信号输出至DSP 处理器模块的捕捉引脚输入端；上述所说的交流采样模块与DSP处理器模块的接口电路是由模数转换器(交流采样芯片)和数字信号处理器及相关的接口器件所组成，DSP通过控制总线的逻辑控制信号对模数转换器完成控制，经过模拟量模块处理后的模拟信号输入交流采样芯片后,直接转换为可满足DSP输入端电压要求的数字信号通过数据总线输入DSP芯片的数据输入端,然后按照软件所设计的交流采样算法进行处理,得到相关的控制参数；上述所说的数据存储模块由外部扩展存储器组成，DSP通过SPI与外扩铁电存储器连接，可在系统运行过程中可实现高速简捷的通讯，可随时保存工作过程中采集的开关量信息和时间标签,完成数据的读、写工作,并且支持掉本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于３２位浮点型处理器的数字式励磁控制系统，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；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；其特征在于它主要包括：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；所说的模拟量适配模块输出端连接交流采样模块的输入端，对于交流采样模块，其数据输出端连接至ＤＳＰ处理器模块的数据总线输入端，ＤＳＰ处理器模块的控制交流采样的逻辑输出端连接交流采样模块的控制总线输入端；同时，在模拟量适配模块的输出端，其中一路定子电压信号输出连接至频率测量模块的输入端；频率测量模块的输出端连接ＤＳＰ处理器模块的捕捉输入端；ＤＳＰ处理器模块的ＳＰＩ输出端与数据存储模块的输入端连接；励磁电流适配模块的输入端与智能功率柜单元的励磁电流输出端连接，励磁电流适配模块的输出端与ＤＳＰ处理器模块的内部Ａ／Ｄ的输入端连接；ＤＳＰ处理器模块的ＣＡＮ１通讯输出端与第一数据收发模块的输入端双向连接，第一数据收发模块的输出端分别与智能显示单元和智能功率单元的输入端双向连接；ＤＳＰ处理器模块的ＣＡＮ２通讯输出端与第二数据收发模块的输入端双向连接，第二数据收发模块的输出端分别与智能显示单元和智能功率单元的输入端双向连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，杨彦杰，杜志强，张锡明，毛建伟，
申请(专利权)人：河北工业大学电工厂，
类型：实用新型
国别省市：12