嵌入式励磁控制系统技术方案

一种电力系统同步发电机嵌入式励磁控制系统，克服了目前系统应用的先硬件、后软件的分立组合造成的种种弊病，采用协同设计的观念，对软／硬件进行分析和合理的划分，从而使整个系统的性能达到最佳状态，并将实时多任务操作系统移植到微处理器中，保证系统响应的实时性，本发明专利技术的优越性和技术效果在于：根据励磁系统所需完成的功能和需求，在系统体系结构设计上进行系统软／硬件的划分，软／硬件协同并行开发，互相支持，互相提供开发平台，而不是目前系统应用的先硬件、后软件的分立组合，本发明专利技术实时将嵌入式操作系统移植到微处理器之后，使应用程序的编写更加容易，同时可移植性大大增强，代码可复用率显著提高。

【技术实现步骤摘要】
嵌入式励磁控制系统(一)
：本专利技术属于电力系统同步发电机励磁控制系统
(二)
技术介绍
：发电机是电力系统中最重要的设备之一，自动励磁控制系统是同步发电机控制的重要组成部分，它的基本功能是给同步发电机励磁绕组提供直流电流，同时励磁系统通过调节发电机励磁绕组的直流电流，控制发电机机端电压恒定，满足发电机正常发电的需要，控制发电机组间无功功率的合理分配，因此同步发电机励磁控制系统直接影响发电机的运行特性。在电力系统正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统对保证发电机可靠运行，有效地提高发电机及电力系统的技术经济指标，使电力系统有令人满意的性能是至关重要的。目前嵌入式励磁系统是将硬件和软件分为两个独立的部分分别进行设计，这种组合系统只能改善软/硬件各自的性能，而不可能对整个系统做出很好的性能优化，在软件方面一般都不具备操作系统，而是用前后台程序运行方式实现，实时性较差，应用程序几乎不能扩展。所以励磁控制系统的研究具有非常重要的现实意义，成为同步发电机励磁系统的重要研究课题。(三)
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种嵌入式励磁控制系统，采用软/硬件结合的协同设计观念对软/硬件进行分析和合理的划分，从而使整个系统的性能达到最佳状态，提高了励磁控制装置的性能。本专利技术的技术方案是：一种嵌入式励磁控制系统，是由系统架构分支，软/硬件实现分支，系统集成分支和系统测试分支四个部分组成；系统架构分支和软/硬件实现分支采用一种软/硬件结合的协同结构对软/硬件进行分析和合理的划分，从而使励磁控制系统的软/硬件达到合理的组合，使其系统的性能达到最佳状态；系统架构分支的输出端连接软/硬件实现分支，软/硬件实现分支的输出端连接系统集成分支，系统集成分支的输出端连接系统测试分支。-->嵌入式励磁控制系统的系统架构分支包括硬件划分、软件划分2个小分支；硬件划分小分支将励磁控制系统划分为交流采样、中央处理、功率开关、数据通信、液晶显示等5个模块；交流采样模块的输入端连接外部电路的互感器，其输出端连接中央处理模块的输入端，中央处理模块的输出端连接功率开关模块，功率开关模块输出端连接发电机，数据通信模块双向连接PC机与DSP，中央处理模块的输出端连接液晶显示模块。软件划分小分支将励磁控制系统分为AD采样、脉冲形成、调节控制、数据通信、液晶显示5个任务，5个任务都是建立在操作系统uC/OS-II的基础上，由uC/OS-II进行切换。嵌入式励磁控制系统的硬件实现分支是用protel软件完成5个硬件模块的印制电路板的电路和各个硬件模块之间的接口电路的连接，软件实现分支是完成操作系统的选取和5个任务的C程序代码编写，本励磁控制系统选取的操作系统是uC/OS-II。嵌入式励磁控制系统的系统集成分支是将uC/OS-II和5个任务经过编译后，一起下载到TMS320F2812DSP的存储器中，将软硬件集成到一起进行调试。嵌入式励磁控制系统的系统测试分支对集成的嵌入式励磁控制系统进行一系列的测试，如带负载测试、安全测试和压力测试等。本专利技术的工作原理：本案所涉及的嵌入式励磁控制系统的工作原理为：此系统主要是采用软/硬件结合的协同设计观念对软/硬件进行分析和合理的划分，从而使励磁控制系统的软/硬件达到较好的组合，励磁控制系统的性能达到最佳状态。本专利技术的优越性和技术效果在于：根据励磁系统所需完成的功能和需求，在系统体系结构设计上进行系统软硬件的划分，软/硬件协同并行开发，互相支持，互相提供开发平台，克服了目前先硬件、后软件的开发过程，使系统达到性能的优化。由于实时将嵌入式操作系统移植到微处理器之后，使应用程序的编写更加容易，同时可移植性大大增强，代码可复用率显著提高。(四)附图说明：附图1为本专利技术嵌入式励磁控制系统的总框图-->附图2为本专利技术嵌入式励磁控制系统中的系统架构分支框图附图3为本专利技术嵌入式励磁控制系统中的硬件实现分支框图附图4为本专利技术嵌入式励磁控制系统中软件实现分支框图(五)具体实施方式：实施例：图1一种嵌入式励磁控制系统，是由系统架构分支、硬件和软件分支、系统集成分支与系统测试分支四个部分组成；其特征在于系统架构分支和硬件和软件分支采用一种软/硬件结合的协同设计观念对软/硬件进行分析和合理的划分，从而使励磁控制系统的软/硬件达到最好的组合，使励磁控制系统的性能达到最佳状态；系统架构分支的输出端连接硬件和软件实现分支，硬件和软件实现分支的输出端连接系统集成分支，系统集成分支的输出端连接系统测试分支。图2是系统架构分支包括硬件划分、软件划分2个小分支。图2的硬件划分小分支将励磁控制系统划分为交流采样模块、中央处理模块、功率开关模块、数据通信模块、液晶显示模块等5个模块。交流采样模块的输入端连接外部电路的互感器，其输出端连接中央处理模块的输入端，中央处理模块的输出端连接功率开关模块，功率开关模块输出端连接发电机，数据通信模块双向连接PC机与DSP，中央处理模块的输出端连接液晶显示模块。图2的软件划分小分支包括AD采样、脉冲形成、调节控制、数据通信、液晶显示5个任务，5个任务都是建立在操作系统uC/OS-II的基础上，由uC/OS-II进行切换。图3的嵌入式励磁控制装置硬件分支框图由交流采样模块、中央处理模块、功率开关模块、数据通信模块、液晶显示模块等组成，交流采样模块的输入端连接外部电路的互感器，其输出端连接中央处理模块的输入端，中央处理模块的输出端连接功率开关模块，功率开关模块输出端连接发电机，数据通信模块双向连接PC机与DSP，中央处理模块的输出端连接液晶显示模块。励磁控制器的应用程序和uC/OS-II经过编译后，被一起下载到TMS320F2812DSP的存储器中，操作系统将整个应用程序分解为一系列的任务，对诸个模块进行管理控制。中央处理模块对采样得到的数字信号进行处理后，驱动功率开-->关模块。数据通信模块通过DSP上的串行通信接口，将PC机与DSP连接起来，完成数据的双向传送和数据交换。DSP的控制信号和数据经过电平转换后，输入到液晶显示模块，从而可以实现发电机一些重要数据的显示。图4为本专利技术嵌入式励磁控制系统中软件划分小分支框图：软件小分支将励磁控制系统分为AD采样、脉冲形成、调节控制、数据通信、液晶显示5个任务，5个任务都是建立在操作系统uC/OS-II的基础上，由uC/OS-II进行切换。硬件实现分支是用protel软件完成5个硬件模块的印制电路板的电路和各个硬件模块之间的接口电路的连接，软件实现分支完成操作系统的选取和5个任务的C程序代码编写，本励磁控制系统选取的操作系统是uC/OS-II。系统集成分支是将uC/OS-II和5个任务经过编译后，一起下载到TMS320F2812DSP的存储器中，将软硬件集成到一起进行调试。系统测试分支对集成的嵌入式励磁控制系统进行一系列的测试。如带负载测试、安全测试和压力测试等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统同步发电机嵌入式励磁控制系统是由系统架构分支、软／硬件实现分支、系统集成分支和系统测试分支四个部分组成，其特征是：系统架构分支和软／硬件实现分支采用一种软／硬件结合的协同结构，对软／硬件进行分析和合理的划分，从而使励磁控制系统的软／硬件达到合理的组合，使系统的性能达到最佳状态，系统架构分支的输出端连接软／硬件实现分支，软／硬件实现分支的输出端连接系统集成分支，系统集成分支的输出端连接系统测试分支。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统同步发电机嵌入式励磁控制系统是由系统架构分支、软/硬件实现分支、系统集成分支和系统测试分支四个部分组成，其特征是：系统架构分支和软/硬件实现分支采用一种软/硬件结合的协同结构，对软/硬件进行分析和合理的划分，从而使励磁控制系统的软/硬件达到合理的组合，使系统的性能达到最佳状态，系统架构分支的输出端连接软/硬件实现分支，软/硬件实现分支的输出端连接系统集成分支，系统集成分支的输出端连接系统测试分支。2.根据权利要求1嵌入式励磁控制系统的系统架构分支其特征在于：该分支包括硬件划分、软件划分2个小分支，硬件划分小分支将励磁控制系统划分为交流采样、中央处理、功率开关、数据通信、液晶显示等5个模块，交流采样模块的输出端连接中央处理模块的输入端，中央处理模块的输出端连接功率开关模块，功率开关模块输...

【专利技术属性】
技术研发人员：周雪松，康文广，马幼捷，张跃均，邵宝福，吴平安，安小东，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]