[發明專利]基于32位浮點型處理器的數字式勵磁控制系統及工作方法

無效

• 申請號: 201110171653.2
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102223128A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 陳健;楊彥杰;杜志強;張錫明;毛建偉
• 申請（專利權）人: 河北工業大學電工廠
• 主分類號: H02P9/14
• 分類號: H02P9/14
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

1.一種基于32位浮點型處理器的數字式勵磁控制系統，包括：

模擬量采樣單元：用于對發電機定子電壓、定子電流、勵磁電流等信號的采集；

開關量輸入與輸出單元：用于完成對系統開關量信號的采集與輸出；

CPU主控單元：用于完成對所有數據的轉換和邏輯運算，計算得出當時工況下所需的可控硅觸發角度，完成對主要故障信號的報警與處理；

顯示單元：用于完成主要數據和各種運行狀態信號、報警信號顯示；

其特征在于它主要包括：

DSP處理器模塊、開關量輸入模塊、第一電平轉換模塊、第二電平轉換模塊、開關量輸出模塊、模擬量適配模塊、頻率測量模塊、交流采樣模塊、數據存儲模塊、勵磁電流適配模塊、第一數據收發模塊、第二數據收發模塊和智能顯示單元模塊；

所說的開關量輸入模塊的輸出端連接第一電平轉換模塊的輸入端，第一電平轉換模塊的輸出端連接DSP處理器模塊的I/O輸入端；

所說的第二電平轉換模塊的輸入端與DSP處理器模塊的I/O輸出端連接，第二電平轉換模塊的輸出端連接開關量輸出模塊的輸入端；

所說的模擬量適配模塊輸出端連接交流采樣模塊的輸入端，對于交流采樣模塊，其數據輸出端連接至DSP處理器模塊的數據總線輸入端，DSP處理器模塊的控制交流采樣的邏輯輸出端連接交流采樣模塊的控制總線輸入端；同時，在模擬量適配模塊的輸出端，其中一路定子電壓信號輸出連接至頻率測量模塊的輸入端；頻率測量模塊的輸出端連接DSP處理器模塊的捕捉輸入端；DSP處理器模塊的SPI輸出端與數據存儲模塊的輸入端連接；勵磁電流適配模塊的輸入端與智能功率柜單元的勵磁電流輸出端連接，勵磁電流適配模塊的輸出端與DSP處理器模塊的內部A/D的輸入端連接；DSP處理器模塊的CAN1通訊輸出端與第一數據收發模塊的輸入端雙向連接，第一數據收發模塊的輸出端分別與智能顯示單元和智能功率單元的輸入端雙向連接；DSP處理器模塊的CAN2通訊輸出端與第二數據收發模塊的輸入端雙向連接，第二數據收發模塊的輸出端分別與智能顯示單元和智能功率單元的輸入端雙向連接。

2.按照權利要求1所說的控制系統，其特征在于所說的開關量輸入模塊由低通濾波電路、光隔離電路、二極管顯示電路和邏輯轉換電路組成，其第一級電路對24V開關量信號進行低通濾波后，通過第二級光隔離電路將信號由24V轉換為5V并通過發光二極管顯示，再通過第三級的邏輯轉換電路取反后送至第一電平轉換模塊的輸入端；

所說的第一電平轉換模塊由電平轉換芯片與對應的接口電路構成，將采集到的5V開關量信號轉換為3.3V后輸入至DSP處理器模塊的I/O輸入端；所說的第二電平轉換模塊由電平轉換芯片與對應的接口電路構成，將從DSP處理器模塊I/O輸出端接收到的3.3V開關量信號轉換為5V后輸入至開關量輸出模塊的輸入端；

所說的開關量輸出模塊由兩級邏輯轉換電路、光隔離電路和二極管顯示電路組成，將接收到的5V開關量信號經過兩次邏輯轉換，通過光隔離電路轉換為24V信號，并且通過發光二極管顯示出來，最后輸送出去。

3.按照權利要求1所說的控制系統，其特征在于所說的模擬量適配模塊由模擬量預處理電路組成，模擬量輸入信號包括同步發電機定子電壓和定子電流兩種基本信號，由常規的運放電路組成，通過適配電路將三相定子電壓信號，三相定子電流信號調整至滿足交流采樣模塊輸入端所需的電壓范圍，送至交流采樣模塊的輸入端，同時將完成適配的定子電壓三相中的一相，輸送至頻率測量模塊的輸入端；所說的三相定子電流信號需經過電阻分壓后轉換為電壓信號。

4.按照權利要求1所說的控制系統，其特征在于所說的頻率測量模塊由濾波電路、輸入限幅電路、電壓比較輸出電路、輸出限幅保護電路組成，通過這些電路將單相的定子電壓信號，轉換為5V的方波信號輸出至DSP處理器模塊的捕捉引腳輸入端。

5.按照權利要求1所說的控制系統，其特征在于所說的交流采樣模塊與DSP處理器模塊的接口電路是由模數轉換器(交流采樣芯片)和數字信號處理器及相關的接口器件所組成，DSP通過控制總線的邏輯控制信號對模數轉換器完成控制，經過模擬量模塊處理后的模擬信號輸入交流采樣芯片后，直接轉換為可滿足DSP輸入端電壓要求的數字信號通過數據總線輸入DSP芯片的數據輸入端，然后按照軟件所設計的交流采樣算法進行處理，得到相關的控制參數。