自并励微机励磁调节器基本工作原理.doc

1、励磁电流 百科名片励磁电流励磁电流就是同步电机转子中流过的电流（有了这个电流，使转子相当于一个电磁铁，有N 极和 S 极），在正常运行时，这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的。以前这个直流电压是由直流电动机供给，现在大多是由可控硅整流后供给。我们通常把可控硅整流系统称为励磁装置. 目录隐藏励磁电流的调节 自并励微机励磁调节器基本工作原理 CPU 控制模块 数据采集模块 显示模块 通信模块 微机励磁调节器软件设计编 辑 本 段 励 磁 电 流 的 调 节在 同 步 发 电 机 的 控 制 系 统 中 ， 励 磁 调 节 器 是 其 中 的 重 要 组 成 部 分 。 当 发 电 机 单 机

2、运 行 时 ， 励 磁 调 节 器 通 过 调 整 发 电 机 的 励 磁 电 流 来 调 整 发 电 机 的 端 电 压 ， 当 电 力 系 统 中有 多 台 发 电 机 并 联 运 行 时 ， 励 磁 调 节 器 通 过 调 整 励 磁 电 流 来 合 理 分 配 并 联 运 行 发 电 机 组间 的 无 功 功 率 ， 从 而 提 高 电 力 系 统 的 静 态 和 动 态 稳 定 性 。 因 此 ， 国 内 外 相 关 专 业 人 士一 直 致 力 于 励 磁 调 节 器 的 研 究 。 励 磁 调 节 器 的 发 展 也 由 机 械 式 到 电 磁 式 ， 再 发 展 到 今 天的

3、数 字 式 。 目 前 ， 数 字 式 励 磁 调 节 器 的 主 导 产 品 是 以 微 型 计 算 机 为 核 心 构 成 的 ， 但 其 造价 高 ， 需 要 较 高 技 术 支 持 ， 在 一 些 小 型 机 组 上 推 广 有 一 定 难 度 。 由 此 ， 出 现 了 以 MCS-51 单 片 机 为 核 心 的 励 磁 调 节 器 12。 MCS-51 单 片 机 内 部 资 源 较 少 使 得 外 围 电 路复 杂 ， 从 而 影 响 了 整 个 励 磁 控 制 系 统 的 精 确 性 、 快 速 性 和 稳 定 性 。 本 文 提 出 了 一 种 基 于PIC16F877 的

4、 同 步 发 电 机 自 并 励 微 机 励 磁 调 节 器 的 设 计 方 法 。 PIC16F877 是 美 国 Microchip 公 司 生 产 的 PIC16F87X 系 列 芯 片 中 功 能 最 为 齐 全的 微 控 制 器 。 它 可 以 实 现 在 线 调 试 和 在 线 编 程 ， 内 部 带 有 8 路 10 位 A/ D 转 换 器 ， 8K14 位 FLASH 程 序 存 储 器 ,3688 位 RAM,2568 位 的 EEPROM,14 个 中 断 源和 3 个 定 时 / 计 数 器 ,片 内 集 成 多 达 15 个 外 围 设 备 模 块 ， 因 此 外 围

5、 电 路 大 大 简 化 ， 成本 降 低 。 编 辑 本 段 自 并 励 微 机 励 磁 调 节 器 基 本 工 作 原 理图 1 为 自 并 励 励 磁 系 统 的 原 理 接 线 图 。 发 电 机 励 磁 功 率 取 自 发 电 机 端 ， 经 过 励 磁变 压 器 LB 降 压 ， 可 控 硅 整 流 器 KZL 整 流 后 给 发 电 机 励 磁 。 自 动 励 磁 调 节 器 根 据 装 在发 电 机 出 口 的 电 压 互 感 器 TV 和 电 流 互 感 器 TA 采 集 的 电 压 、 电 流 信 号 以 及 其 它 输 入信 号 ， 按 事 先 确 定 的 调 节 准 则

6、 控 制 触 发 三 相 全 控 整 流 桥 可 控 硅 的 移 相 脉 冲 ， 从 而 调 节 发电 机 的 励 磁 电 流 ， 使 得 在 单 机 运 行 时 实 现 自 动 稳 压 ， 在 并 网 时 实 现 自 动 调 节 无 功 功 率 ，提 高 电 力 系 统 的 稳 定 性 。 发 电 机 的 线 电 压 UAC 和 相 电 流 IB 分 别 经 电 压 互 感 器 和 电 流 互 感 器 变 送 后 ， 经 鉴相 电 路 产 生 电 压 周 期 的 方 波 脉 冲 和 电 压 电 流 相 位 差 的 方 波 脉 冲 信 号 送 PIC16F877 微控 制 器 ， 用 PIC

7、的 计 数 器 测 量 这 两 脉 冲 的 宽 度 ， 便 可 得 到 相 位 差 计 数 值 ， 即 电 网 的 功率 因 素 角 1。 然 后 通 过 查 表 得 出 相 应 的 功 率 因 素 ， 进 一 步 求 出 有 功 功 率 和 无 功 功 率 。 控 制 单 元 选 用 一 片 PIC16F877 单 片 机 ， 因 PIC16F877 单 片 机 内 部 有 A/D 转 换功 能 ， 从 而 不 用 外 部 A/D 模 块 ， 这 样 减 少 了 外 部 器 件 ， 降 低 了 成 本 ， 增 强 了 抗 干 扰 能力 。 PIC 单 片 机 根 据 从 输 入 通 道 采

8、集 的 发 电 机 运 行 状 态 变 量 的 实 时 数 据 ， 进 行 控 制 计 算和 逻 辑 判 断 ， 求 得 控 制 量 。 在 可 控 硅 整 流 电 路 中 ， 要 求 控 制 电 路 按 照 交 流 电 源 的 相 位 向可 控 硅 控 制 极 输 出 一 系 列 的 脉 冲 ， 才 能 实 现 可 控 硅 顺 利 导 通 和 自 然 换 相 。 “同 步 和 数字 触 发 控 制 电 路 ”的 作 用 就 是 将 计 算 机 CPU 计 算 出 来 的 、 用 数 字 量 表 示 的 可 控 硅 控 制角 转 换 为 触 发 脉 冲 。 由 功 率 放 大 电 路 将 触

9、发 脉 冲 放 大 后 去 触 发 可 控 硅 ， 从 而 控 制 励 磁 电流 。 编 辑 本 段 CPU 控 制 模 块CPU 控 制 模 块 是 励 磁 调 节 器 的 控 制 核 心 ， 采 用 美 国 Microchip 公 司 生 产 的 PIC16F877 单 片 机 。 PIC16F877 具 有 独 特 的 RISC(精 简 指 令 集 ) 结 构 ,数 据 总 线 和 指 令总 线 分 离 的 哈 佛 总 线 结 构 ,使 指 令 只 有 单 字 长 的 特 性 ,且 允 许 指 令 码 的 位 数 可 多 于 8 位 的 数 据 位 数 ,这 与 传 统 的 采 用 CI

10、SC 结 构 的 8 位 单 片 机 相 比 ,可 以 达 到 2 1 的 代码 压 缩 ,速 度 提 高 4 倍 。 PIC16F877 内 部 带 有 8 路 10 位 A/ D 转 换 器 ， 8K14 位 FLASH 程 序 存 储 器 ,3688 位 RAM,2568 位 的 EEPROM,14 个 中 断 源 和 3 个 定 时 / 计 数 器 ,片 内 集 成 多 达 15 个 外 围 设 备 模 块 。 此 外 ， 还 有 低 功 耗 睡 眠 模 式 和 片 内 看 门 狗电 路 ， 易 于 实 现 低 功 耗 设 计 和 抗 干 扰 设 计 。 编 辑 本 段 数 据 采 集

11、 模 块PIC 单 片 机 励 磁 调 节 器 采 集 反 映 发 电 机 运 行 工 况 的 4 个 模 拟 信 号 ， 即 发 电 机 机 端电 压 UAC 和 定 子 电 流 IB， 励 磁 电 压 UL 和 励 磁 电 流 IL。 这 4 个 模 拟 信 号 经 过 整 形 滤波 后 ， 分 别 送 入 对 应 的 4 片 采 样 保 持 器 LF398， 采 样 保 持 器 在 PIC16F877 微 控 制 器RE1 脚 产 生 的 同 步 控 制 信 号 下 ， 完 成 4 路 信 号 同 步 采 样 ， 将 此 4 路 被 测 信 号 分 别 接入 RA0、 RA1、 RA2、

12、 RA3 4 个 10 位 A/D 端 口 引 脚 。 模 拟 输 入 的 模 拟 参 考 电 压 可 以在 寄 存 器 中 设 定 。 PIC16F877 的 A/D 转 换 结 果 储 存 在 两 个 8 位 的 寄 存 器 ADRESH和 ADRESL 中 。 由 于 PIC 的 A/D 模 块 是 电 压 输 入 的 ， 所 以 在 回 路 输 入 中 ， 电 压 信 号可 以 直 接 输 入 ， 而 电 流 信 号 要 在 输 入 处 接 一 适 当 电 阻 ， 将 其 转 换 成 电 压 后 再 输 入 。 当 A/D 模 块 的 输 入 中 有 输 入 电 压 超 过 它 的 最

13、 高 输 入 电 压 5V 时 ， 就 可 能 损 坏 器 件 。 因 此 ，在 A/D 输 入 端 接 上 对 地 5V 的 稳 压 管 ， 这 样 ， 当 有 高 于 最 高 允 许 电 压 的 输 入 电 压 出 现时 ， 利 用 稳 压 管 可 以 把 它 稳 定 在 正 常 的 范 围 之 内 。 开 、 停 机 ， 起 、 停 励 ， 手 、 自 动 ， 增 、 减 功 率 等 开 关 量 通 过 光 电 隔 离 后 与 PIC16F877 的 端 口 B 相 连 。 编 辑 本 段 显 示 模 块为 了 节 约 引 脚 ， 利 用 PIC16F877 单 片 机 强 大 的 I/

14、O 扩 展 功 能 ， 采 用 MSSP 模 块的 SPI 方 式 和 移 位 寄 存 器 芯 片 74HC595 实 现 数 码 管 的 静 态 显 示 。 编 辑 本 段 通 信 模 块目 前 ， 绝 大 多 数 励 磁 系 统 与 上 位 机 的 通 信 采 用 RS-485。 RS-485 是 一 种 半 双 工的 通 信 协 议 ， 只 能 构 成 主 从 式 结 构 的 通 信 网 络 ， 通 信 联 络 方 式 为 命 令 型 。 这 种 机 制 使 得在 构 建 大 型 复 杂 工 业 现 场 的 实 时 测 控 网 络 时 存 在 不 足 。 CAN 总 线 具 有 点 对

15、点 、 一 点对 多 点 、 全 局 广 播 传 送 数 据 等 功 能 ， 以 及 可 靠 性 高 、 抗 电 磁 干 扰 能 力 强 、 传 输 速 率 快 、通 信 距 离 较 远 、 易 于 使 用 和 维 护 、 便 于 网 络 扩 张 等 优 点 ， 并 考 虑 到 励 磁 系 统 是 在 强 电 磁干 扰 环 境 中 使 用 ， 所 以 本 系 统 使 用 CAN 总 线 通 信 。 PIC16F877 芯 片 没 有 集 成 CAN功 能 模 块 ， 但 可 以 通 过 其 SPI 方 式 和 CAN 控 制 器 MCP2510 芯 片 与 带 智 能 适 配 卡 的PC 机

16、实 现 CAN 通 信 。 编 辑 本 段 微 机 励 磁 调 节 器 软 件 设 计PIC 微 机 励 磁 调 节 器 的 软 件 采 用 PIC16F877 的 汇 编 语 言 和 C 语 言 混 合 编 程 ， 人机 界 面 友 好 ， 操 作 简 单 。 另 外 ， 采 用 模 块 化 设 计 思 想 ， 以 主 程 序 为 核 心 ， 设 计 了 各 功 能模 块 子 程 序 ， 使 大 量 的 功 能 在 子 程 序 中 实 现 ， 简 化 了 软 件 设 计 结 构 。 子 程 序 模 块 主 要 包括 系 统 初 始 化 及 上 电 自 检 模 块 、 PID 调 节 模 块

17、、 运 行 方 式 跟 踪 模 块 、 过 励 和 欠 励 控 制模 块 、 开 停 机 模 块 、 通 信 模 块 等 。 系 统 主 程 序 流 程 图 如 图 4 所 示 。 系 统 提 供 了 三 种 不 同 的 运 行 方 式 ， 即 恒 电 压 调 节 、 恒 励 磁 电 流 调 节 、 恒 无 功 功 率 调节 。 不 同 的 运 行 方 式 可 以 通 过 键 盘 切 换 和 设 定 给 定 值 ， 此 外 ， 系 统 还 设 置 了 运 行 方 式 跟踪 模 块 ， 即 备 用 运 行 方 式 输 出 对 当 前 运 行 方 式 输 出 的 跟 踪 ， 以 实 现 运 行 方

18、 式 切 换 时 的 无扰 动 。 由 于 励 磁 系 统 有 惯 性 和 滞 后 的 控 制 对 象 ， 同 时 要 求 有 较 高 的 控 制 精 度 和 较 快 的 响 应速 度 ， 因 此 本 设 计 中 采 用 改 进 型 PID 调 节 方 式 ， 即 通 过 采 用 积 分 分 离 算 法 消 除 积 分 饱和 效 益 ， 减 小 超 调 ， 同 时 利 用 在 动 态 响 应 中 加 大 比 例 作 用 ， 稳 态 过 程 中 减 小 比 例 作 用 的变 增 益 方 法 ， 消 除 大 偏 差 ， 加 快 过 渡 过 程 ， 使 励 磁 调 节 器 具 有 较 理 想 的 调

19、 节 特 性 。 为 了 提 高 整 个 系 统 的 可 靠 性 ， 除 了 在 上 电 时 进 行 自 检 外 ， 在 每 个 计 算 周 期 内 都 进 行了 检 错 、 容 错 处 理 和 软 件 看 门 狗 。 开放分类： 电机，励磁电流 我来完善 “励磁电流”相关词条： 更多 三相不平衡功率因数励磁百度百科中的词条内容仅供参考，如果您需要解决具体问题（尤其在法律、医学等领域），建议您咨询相关领域专业人士。 本词条对我有帮助 99 分享到 i 贴吧 添加到搜藏 分享到新浪微博 分享到豆瓣网 分享到搜狐微博 合作编辑者 广州美士迪鞋业 、某安某啦 、leon_qp 、 百科 ROBOT 、zkceo 如果您认为本词条还需进一步完善，百科欢迎您也来参与编辑词条在开始编辑前，您还可以先学习如何编辑