文档介绍：Ξ
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01 Movable Power Station & Vehicle No. 4 2003
一种基于 PIC 单片机控制的同步发电机励磁电源
王兴贵,袁俊
(兰州理工大学电气与信息工程学院,甘肃兰州 730050)
摘要:论述了以 PIC 单片机为控制核心的同步发电机励磁系统的硬件及软件设计,重点分析了多周期大间隔
采样法在无功调差单元中的应用及数字触发算法。
关键词: PIC 单片机;励磁电源;多周期大间隔采样法;数字触发器
中图分类号: TM31 文献标识码:A 文章编号: 1003 4250 (2003) 04 0010 02
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引言发电机的正调差率,使其无功变化较为迟钝。
目前,全数字控制励磁电源中用交流采样法测
量交流电信号时,一般在一个周期等间隔采样 N 个
点,采样点数 N 的选取直接影响到测量准确性,通
过密集采样或大量运算可以提高测量准确度,这对
于含有高次谐波的非正弦周期信号的测量,要求 A/
D 的转换速度和单片机的处理能力以及存储容量大
大提高。本系统采用多周期大间隔采样法,克服了
单周期内选择采样频率的局限性,降低了采样数据
率,提高了可靠性。晶闸管三相全控整流桥是全数
字控制励磁电源的重要组成部分,双余数字触发算图 1 励磁电源原理框图
法克服了传统晶闸管数字触发器算法的响应时间在全数字控制励磁电源中,微机对电力线路的
长,触发角不可大幅变化和可靠性差等缺陷,且计算交流电信号进行采样,然后,根据采样数据计算无功
简便,响应速度快,抗干扰能力强,占用系统资源少。功率。综合考虑计算量、精度、成本,本系统采用积
本系统的核心控制器是 PIC18F458 ,它具有集成程分法,其无功功率计算式离散化后为:
N - 1
1
度高,运算速度快等优点,结合多周期大间隔采样法 Q = [ u · i ] (1)
N ∑ k k + N/ 4
和双余数字触发器算法,整个励磁系统结构简单、可 K = 0
在(1) 式中,测量准确度取决于一个周期内采样
靠性高、调节精度高和响应速度快。
点数 N ,本系统采用一种基于积分法的采样方法
1 全数字控制励磁电源的组成———多周期大间隔采样法〔1〕,本文将其推广到无功
全数字控制励磁电源原理框图如图 1 所示,包功率领域。根据傅立叶变换,非正弦电路的电压、电
括单片机 PIC18F458 、同步电路、交流接口电路、频流可写成:
率跟踪电路、开关量接口电路、功率放大电路和机端 n
u ( t) = ∑U mkcos ( kw t + φuk) (2)
电压给定电路等。 k = 1
l
i ( t) = ∑Im kcos ( kw t + φik) (3)
2 主要功能实现原理 k = 1
等间隔采样 N 次,无功功率的算法为:
2. 1 无功调差单元 N - 1
1
为了并列运行时同步发电机合理分配无功功 Q = ∑uki ( k + T/ 4)
N k = 0
率励磁电源都设置无功调差单元。无功调差的过 n l N - 1
, U m p Im q
= ∑∑· ∑
程,就是根据反馈的无功信号,增大电压调整率好的