[發明專利]一種微型模擬同步調相機控制系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202110693228.3
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113595096A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 李昊;鑒慶之;李文升;王春義;趙龍;張曉磊;鄭志杰;賈善杰;梁榮;楊波;盧志鵬;吳奎華;朱毅
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司經濟技術研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/16;H02J13/00;H02H7/26
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 黃曉燕

1.一種微型模擬同步調相機控制系統，其特征在于，所述系統包括：微型模擬同步電動機、光電編碼器、輕型同步相量測量一體機、微處理器、功率放大器、雙通道可控勵磁電源、通信模塊、繼電器模塊和服務器主站，所述微型模擬同步電動機與光電編碼器同軸連接，所述光電編碼器通過兩根數據線與所述微處理器連接，所述微處理器通過通信模塊與輕型同步相量測量一體機連接，所述通信模塊還與服務器主站通信連接，所述微處理器經由功率放大器與所述雙通道可控勵磁電源連接，所述雙通道可控勵磁電源的輸出端連接至所述微型模擬同步電動機的勵磁輸入端，所述微處理器還與繼電器模塊連接，所述微處理器還直接與雙通道可控勵磁電源連接，所述光電編碼器用于采集微型模擬同步電動機的轉動方向和轉速，所述輕型同步相量測量一體機用于監測微型模擬同步電動機的實時運行狀態，并根據所述實時運行狀態計算得出同步相量數據，所述微處理器用于采用多線程方式接收、校驗和解析所述同步相量數據，所述繼電器模塊用于將微型模擬同步電動機從微型動態模擬電力系統中投入或切除，所述同步相量數據包括：電力系統三相正序電壓幅值、正序電壓相角、正序電流幅值、正序電流相角以及頻率值。

2.根據權利要求1所述的一種微型模擬同步調相機控制系統，其特征在于，所述微型模擬同步電動機為微型模擬三相同步電動機，所述微型模擬三相同步電動機的三相輸出端由6個接線端子引出，所述微型模擬三相同步電動機的勵磁輸入端由正極和負極兩個端子引入，且所述正極和負極分別連接所述雙通道可控勵磁電源的輸出端。

3.根據權利要求1所述的一種微型模擬同步調相機控制系統，其特征在于，所述光電編碼器為增量式正交光電編碼器。

4.根據權利要求1所述的一種微型模擬同步調相機控制系統，其特征在于，所述微處理器為STM32F407ZGT6微處理器，所述STM32F407ZGT6微處理器中包括：3個12位精度的模擬數字轉換器、2個12位精度的數字模擬轉換器以及6個串行總線通信接口。

5.根據權利要求1所述的一種微型模擬同步調相機控制系統，其特征在于，所述通信模塊包括：LAN8720A芯片、RJ45網絡接口和并行通信接口，所述LAN8720A芯片通過所述RJ45網絡接口分別與服務器主站以及輕型同步相量測量一體機連接，所述LAN8720A芯片還通過所述并行通信接口與微處理器連接。

6.根據權利要求1所述的一種微型模擬同步調相機控制系統，其特征在于，所述功率放大器為雙運算放大器LM358。

7.根據權利要求1所述的一種微型模擬同步調相機控制系統，其特征在于，所述繼電器模塊包括：四路光電耦合器、四個繼電器和繼電器保護電路，所述微處理器的四路控制線經由繼電器保護電路連接至四路光電耦合器，四路所述光電耦合器的輸出端依次連接至四個繼電器，所述繼電器保護電路并接在四路控制線和信號地之間，用于防止四個繼電器在系統上電初期發生誤動。

8.根據權利要求1所述的一種微型模擬同步調相機控制系統，其特征在于，所述雙通道可控勵磁電源包括：第一電源和第二電源，所述第一電源和第二電源互相隔離，所述第一電源輸出直流5V電壓，所述第二電源包括：控制端和輸出端，所述控制端輸入直流0-3V電壓，所述輸出端輸出直流0-12V電壓。

9.根據權利要求1-8中任一所述的一種微型模擬同步調相機控制系統，其特征在于，所述系統中還包括有顯示模塊，用于顯示同步相量數據和系統狀態參數，且所述顯示模塊與所述微處理器連接。

10.一種微型模擬同步調相機控制系統的工作方法，其特征在于，所述方法包括：

利用微型模擬同步電動機模擬真實電力系統中的同步調相機；

根據所獲取的監測命令，實時監測微型模擬同步電動機的轉速；

根據所獲取的控制命令，通過調節勵磁輸入電壓，控制微型模擬同步電動機的運行狀態、無功功率輸出值以及無功功率吸收值，所述運行狀態包括：過勵狀態、欠勵狀態；

實時監測微型模擬同步電動機的運行狀態，并根據所述運行狀態計算得出同步相量數據，所述同步相量數據包括：電力系統三相正序電壓幅值、正序電壓相角、正序電流幅值、正序電流相角以及頻率值；

將所述同步相量數據上傳至服務器主站，同時，采用多線程方式對所述同步相量數據進行接收、校驗和解析，所述線程包括：初始化線程、編碼器管理線程、信號接收線程、信號發送線程、定功率因數調節線程、定無功補償調節線程和狀態顯示線程，且所述線程由微處理器的操作系統統一管理；

根據解析結果、無功功率輸出值以及無功功率吸收值，調節所述微型模擬同步電動機的輸出功率和功率因數。