[实用新型]基于DSP的励磁控制器数据采集与处理装置

说明书

(一)技术领域：

本实用新型属于电力系统同步发电机励磁控制器数据采集技术领域，特别是为提高数据采集与处理的精度和速度的基于DSP的数字式励磁控制器的数据采集与处理装置。

(二)背景技术：

励磁控制器是同步发电机系统的重要组成部分，在保持发电机正常工作和电力系统稳定运行方面起着重要作用。其主要作用体现在以下几个方面：(1)控制发电机机端电压在给定水平；(2)控制无功功率的分配；(3)提高同步发电机并联运行的稳定性，改善电力系统的运行条件；(4)强行励磁功能；(5)给发电机提供限制、保护功能并提高继电保护的灵敏性。随着发电机单机容量及电网规模的日益增大，发电机组对励磁调节装置在快速性、可靠性、鲁棒性等方面提出了越来越高的要求。

目前国内还有大量的模拟式励磁控制器在使用，推出的数字式励磁控制器，绝大部分是以8位、16位或32位单片机为主处理器，构成单通道、双通道或者是多通道结构的励磁控制器，其硬件结构形式的选择有单片机、单板机、工控机和可编程序控制器结构。为提高励磁控制系统的性能和运行参数指标，以满足电力系统稳定运行的需要，一方面在励磁控制装置中添加保护和限制功能，另一方面，许多新的励磁控制理论及其算法随着控制理论的发展应用到励磁控制器中，如非线性控制理论、人工神经网络、模糊控制等。这一趋势对励磁控制器的数据采集系统及其所采用的中央处理器提出了比较高的要求。在励磁控制器中，中央处理器完成的任务包括信息采集、数据传递、数据处理、系统控制、在线检测、故障录波和通讯等。在运算数据量大量增加的情况下，传统单片机在运算速度、实时性和精度方面满足不了励磁系统的要求。目前，无论是模拟式励磁调节器还是以单片机为核心的数字式励磁控制器，其数据采集及处理能力满足不了励磁控制器发展的需要。研究以新型DSP芯片为核心处理器的数据采集及处理系统成为同步发电机励磁系统的重要研究课题。

(三)实用新型内容：

本实用新型的目的在于设计一种基于DSP的数字式励磁控制器的数据采集与处理装置，它将高性能DSP芯片应用在励磁控制器中，研究开发了以DSP为核心处理器的数据采集和处理装置，用DSP对数字信号处理所做的优化来实现励磁控制器的深度数字化，提高了励磁控制器采集和处理数据的精度及速度，从而提高了整个励磁控制器的性能和控制指标。

本实用新型的技术方案：一种基于DSP的数字式励磁控制器的数据采集与处理装置，其特征在于它是由开关量采集电路、交流模拟量预处理电路、频率测量电路、DSP处理器、开关量输出电路、移相脉冲形成及功率输出电路所组成；所说的载有开关量的信号端连接开光量采集电路的输入端，开关量采集电路的输出端连接DSP处理器；所说的交流模拟量信号端和交流模拟量预处理电路的输入端连接，交流模拟量预处理电路输出端DSP处理器输入端相连接；所说的交流模拟量预处理电路中的模数转换器的相关控制引脚和DSP处理器的相关控制引脚连接，形成接口电路；所说的交流模拟量预处理电路输出端连接频率测量电路的输入端，频率测量电路的输出端连接交流模拟量预处理电路中的模数转换器的控制引脚和DSP的输入引脚，所说的开关量经DSP处理后的输出连接开关量输出电路的输入端，所说的交流模拟量经DSP处理器处理后形成的控制量连接移相脉冲形成及功率输出电路。

上述所说的交流模拟量预处理电路由隔离变换电路、电平抬升电路和模数转换器组成，所说的隔离变换电路的输出端连接电平抬升电路的输入端，电平抬升电路的输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器与DSP相连接。

上述所说频率测量电路是由电压比较器、光耦隔离器、直流电源、电阻、电容所构成；频率测量电路将机端电压信号经电压比较器整形为方波，经光耦隔离后输入数字信号处理器的事件管理器，由事件管理器完成频率的测量。

上述所说的模数转换器与DSP处理器形成的接口电路是由模数转换器、运算放大器、数字信号处理器及相关的接口器件所构成，接口电路完成模数转换器和DSP处理器的连接，由DSP对模数转换器进行控制。

上述所说的开关量采集电路由光电隔离电路和数据缓冲电路构成，光电隔离电路的输出端和开关量输入电路的输入端相连接，完成对开关量的采集。

上述所说的开关量的输出电路由光电隔离电路和开光量输出电路构成，实现开光量的输出功能。