[实用新型]基于ARM处理器和PLC的同步发电机微机励磁装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种同步发电机微机励磁装置，特别涉及了一种以ARM处理器和PLC双CPU结构为核心控制部件的同步发电机微机励磁装置。

背景技术

励磁调节装置的性能和可靠性直接影响发电机运行的稳定性与可靠性。随着发电机单机容量和电网容量的不断扩大，对励磁装置不仅在实时性、精确性、可靠性和稳定性方面提出了更高要求，还要求励磁装置具备控制与监测智能化、数据传输网络化等特点。基于PLC的励磁装置具有很高的可靠性和稳定性，但是PLC受运算能力和外设功能的限制，响应速度较慢，辅助功能较少。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于ARM处理器和PLC的同步发电机微机励磁装置，将ARM9嵌入式平台强大的运算能力和丰富的外设功能，与PLC的高抗干扰、高可靠性相结合，在简化外围电路的同时使励磁装置具备了良好的人机交互、高效的智能调试、网络化监控等多种优点，并具有很高的准确性、实时性和可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种基于ARM处理器和PLC的同步发电机微机励磁装置，包括与发电机相连接的信号测量模块、PLC控制模块、IGBT功率单元、灭磁开关和起励回路，其中：还包括ARM9信号处理模块；所述的信号测量模块通过SPI总线与ARM9信号处理模块双向连接；所述的ARM9信号处理模块通过485总线与PLC控制模块双向连接；所述的PLC控制模块的输出端分别与IGBT功率单元、灭磁开关、起励回路、发电机出口断路器的控制端相连接；所述的IGBT功率单元在PLC控制模块的控制下输出励磁电流至发电机的转子绕组以调节发电机的机端电压；所述的信号测量模块对发电机的参数进行同步交流采样后将采样数据输入ARM9信号处理模块，ARM9信号处理模块对采样数据进行运算后得出驱动IGBT功率单元的PWM脉冲占空比α和发电机运行参数，并将运算结果输入PLC控制模块，PLC控制模块根据占空比α输出相应的PWM脉冲和控制信号驱动IGBT功率单元以调节励磁电流，并控制灭磁开关、起励回路和发电机出口断路器等以完成起励、灭磁、并网等励磁控制和保护功能。

发电机包括定子绕组和转子绕组。

本实用新型进一步说明，以上所述的ARM9信号处理模块以32位的ARM9嵌入式处理器为主控CPU，所述的ARM9嵌入式处理器设有运算处理各项数据的事务管理功能单元、外接触摸屏人机交互界面的内置LCD控制器、数据/地址/控制信号总线、内置SPI串口和内置RS232串口；所述的数据/地址/控制信号总线通过以太网控制器与上位机双向连接，同时通过CF卡接口与CF卡双向连接；所述的内置SPI串口与信号测量模块双向连接；所述的内置RS232串口通过485总线接口与PLC控制模块双向连接。

本实用新型进一步说明，以上所述PLC控制模块设有内置RS485串口、高速脉冲计数器、数字量输入单元和数字量输出单元；所述高速脉冲计数器的高速脉冲串输出端用于输出PWM脉冲驱动IGBT功率单元以调节励磁电流，PWM脉冲的占空比α越大，IGBT功率单元输出的励磁电流越大；所述的数字量输出单元用于输出控制信号至IGBT功率单元、灭磁开关、起励回路、发电机出口断路器，以执行起励控制、灭磁开关分合、功率单元投切、发电机并网、发电机解列等励磁控制和保护动作。

本实用新型进一步说明，以上所述的IGBT功率单元包括励磁变压器、不可控整流桥、IGBT元件A、IGBT元件B、逻辑切换开关和IGBT专用驱动电路；PLC控制模块的高速脉冲串输出端与 IGBT专用驱动电路的输入端相连接，IGBT专用驱动电路的输出端与逻辑切换开关的输入端相连接，逻辑切换开关的控制端与PLC控制模块的数字量输出端相连接，其输出端分别与IGBT元件A和IGBT元件B的控制端即IGBT元件的栅极相连接；PLC控制模块输出的PWM脉冲经IGBT专用驱动电路进行隔离和放大后，由逻辑切换开关选择用于控制IGBT元件A或IGBT元件B的导通-截止，PWM脉冲的占空比α越大，则IGBT元件的导通时间越长；所述的励磁变压器从发电机的输电线端获取三相交流电，由不可控整流桥进行整流、滤波变成直流电后，经IGBT元件A或IGBT元件B输入发电机的转子绕组作为励磁电流，IGBT元件的导通时间越长，则励磁电流越大。