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同步电动机同步电动机同步电动机同步电动机 DLCTDLCTDLCTDLCT 微机励磁控制器微机励磁控制器微机励磁控制器微机励磁控制器 技术说明书 上海欣红电器设备有限公司上海欣红电器设备有限公司上海欣红电器设备有限公司上海欣红电器设备有限公司 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 1 目目录录 1 1 1 1、概述、概述.2 2 2 2 2、适用范围、适用范围.2 3 3 3 3、主要特点、主要特点.2 4 4 4 4、主要功能、主要功能.4 5 5 5 5、主要技术指标、主要技术指标.4 6 6 6 6、系统及硬件体系结构、系统及硬件体系结构.5 61 DLCT 型微机励磁调节器的总体设计：.5 611 总体框图.6 612 各部分功能.6 613 励磁主回路的工作原理及灭磁环节工作原理.7 62 控制器硬件部分：.9 621 主机板.10 622 可控硅脉冲放大隔离板.15 623 模拟量信号处理板.16 624 电源板.17 625 继电器板.18 7 7 7 7、软件说明、软件说明.18 71 主程序：.18 72 中断程序：.21 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 2 1 1 1 1、概述、概述 DCLT 型同步电动机微机励磁调节装置是我公司最新推出的专为大、 中型同步电动机 设计制造的高科技产品，适用于轧钢机、球磨机、空气压缩机、矿石破碎机、大型风机 、 给排水泵等同步电动机励磁要求。 DLCT 型微机励磁调节装置，以 DSP 芯片为核心，具有更简单的硬件结构和极其丰富 的软件功能，采用先进的控制理论及全数字化的微机控制技术，该产品具有极高的性能 价格比， 其主要技术指标均达到或优于国家标准 GB12667-90 同步电动机半导体励磁装 置总技术条件和GB10585-89 中小型同步电机励磁系统基本技术要求 。 2 2 2 2、适用范围、适用范围 DLCT 型微机励磁调节装置适用于额定功率为 20010000KW 的静态励磁系统或无刷 励磁系统的同步电动机。 3 3 3 3、主要特点、主要特点 3 31 1 采用采用 DSPDSP 高速数字信号处理芯片做为微处理器高速数字信号处理芯片做为微处理器 运用 DSP 做为 CPU 是新一代的微机励磁产品的特点， 其内部并行处理总线加上硬件 乘法器使 DSP 运行速度更快，硬件设计也更为简单，具有明显的优越性。 3 32 2 全数字化电路全数字化电路 装置的硬件电路采用 14 位 AD 芯片，从交流采样到脉冲输出，全部实现高精度数字 化，没有调整电位器，极大地简化了调试工作量。 3 33 3 装置总线不出主机板、软件不出片（装置总线不出主机板、软件不出片（DSPDSP 芯片）芯片） 计算机的数据总线，地址总线、控制总线均在 CPU 主板内，提高了装置的抗干扰能 力。软件不出 DSP 芯片，确保了程序的高速运行及可靠性。 3 34 4 硬件简单，可靠性高硬件简单，可靠性高 对电动机电压、 电流等交流量直接进行交流采样， 每周波采 32 点， 均方根计算电压 、 电流等有效值，有功、无功、功率因数等均通过软件计算，调节器的逻辑操作回路、可 控硅脉冲形成，调节器投励、主环控制，失步再整步及其他各种限制、保护功能和调节 器的纠错容错处理也全部由软件实现，加上液晶显示控制等以上所有操作均由单一的 DSP 芯片完成，故硬件电路更为简化，调节器的核心部件只有 3 块印制板，同时印制板 制造采用贴片工艺，使装置的可靠性更加提高。 3 35 5 全中文显示全中文显示 在控制器面板上装有一块 13540mm 大屏幕全中文界面的液晶显示器、人机联系键 盘及一些用做信号指示的发光二极管。通过液晶显示器，可以查看电动机的各种运行参 数、运行状态。同时该显示器还提供各种操作提示，人机界面友好，全中文菜单。 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 3 3 36 6 完善的智能调试软件完善的智能调试软件 可以直观地在线修改参数，包括 PI 运行参数及欠励、过励等限制保护参数，以及 进行各种试验。 安装调试、修改参数及进行各种试验均只需在控制器的面板上进行键盘操作即可，安装调试、修改参数及进行各种试验均只需在控制器的面板上进行键盘操作即可，安装调试、修改参数及进行各种试验均只需在控制器的面板上进行键盘操作即可，安装调试、修改参数及进行各种试验均只需在控制器的面板上进行键盘操作即可， 不需外接不需外接不需外接不需外接 PCPCPCPC 机，不需外接线，不需专用工具。机，不需外接线，不需专用工具。机，不需外接线，不需专用工具。机，不需外接线，不需专用工具。 3 37 7 故障录波功能故障录波功能 装置每一周波记录一次模拟量及状态量，共 16 组，即 10 个模拟量及 6 组开关量共 96 个状态量。发生故障时，记录故障点时间（年、月、日、时、分、秒）及故障前 8 秒和故障后 12 秒的数据，且具有连续记录多次故障功能。可在断电情况下保存至少最 近 10 次故障记录数据。 3 38 8 具有操作事件记忆功能具有操作事件记忆功能 当开关量信号发生变化时，比如油开关，灭磁开关（如果有）动作，运行方式开关 操作等一系列事件发生时，装置将按先进先出的原则记录最近至少 4000 条事件发生的 年、月、日、时、分、秒及状态。这些量都能断电保存。 3 3. . 9 9 配置后台工控机配置后台工控机 对于大型同步电动机可以选配一台工控机，可实时显示运行工况曲线、试验录波曲 线、故障波形及自动生成励磁特性曲线及进行数据的智能化分析。 3 31010 超级看门狗设计超级看门狗设计 除具有普通软硬件看门狗功能外，另有一路不依赖于程序的强触发回路，以保证在 特强干扰时程序连续跑飞的情况下将其拉回。 3 31111 独特的脉冲回读检查功能独特的脉冲回读检查功能 装置的 DSP 芯片，可对每一相可控硅脉冲进行回读，以确保真正发出去的脉冲同理 论上的脉冲完全一致，以保证装置的正确性，同时也能检查是否发生失脉冲和错脉冲现 象。 脉冲的发生硬件和脉冲的回读硬件相互独立，分属于两片芯片。 3 31212 独特的双通道相互跟踪功能独特的双通道相互跟踪功能 真正独立的双通道运行，相互间通过开入开出量只有两到三对硬接点相联系。 自动运行方式下双通道之间相互自动跟踪，跟踪时不需要从对方通道得到任何数 据，只依赖于 PI 数学模型及各种采样量得到各种给定和可控硅的开放角，跟踪量非常 准确，切换时没有任何波动。 3 31313 中频励磁方式下使用中频励磁方式下使用 50Hz50Hz 同步试验电源同步试验电源 在检修调试时，针对无刷励磁系统中使用中频励磁电源，调节器可控硅脉冲能适应 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 4 50Hz 及中频电源信号，给无中频试验电源的电动机运行维护带来很大的方便。 3 31414 抗电磁干扰设计抗电磁干扰设计 对机箱的设计、强弱电走线及接地线等进行合理布局，硬件设计上采用多种滤波电 路等措施，用以抗电磁干扰。 3 31515 参数在线修改参数在线修改 调节器在运行方式下除了涉及到自动运行及主环计算的 PID 的放大倍数和时间常 数、电动机电压整定参数等少量参数不允许修改外，如欠励限制与保护参数、过励限制 与保护参数、直流采样量整定参数等等绝大部分参数都能真正的在线修改，即这些参数 的修改和参数存盘不需要调节器处于退出状态或切至从柜状态。 3 31616 输出开关量调试输出开关量调试 不需要辅助设备或措施，通过操作液晶显示器可以调试任何一个输出开关量的动 作。 4 4 4 4、主要功能、主要功能 4 41 1 比例、积分（PI）调节 4 42 2 恒功率因数调节 4 43 3 恒无功功率调节 4 44 4 恒励磁电流调节 4 45 5 最大励磁电流限制及过励保护 4 46 6 最小励磁电流限制及失磁保护 4 47 7 强励功能 4 48 8 PT 熔丝熔断保护 4 49 9 脉冲回读及错失脉冲检测 4 41010 完善的软件自检及容错处理 4 41111 配有 RS232 或 RS485 通讯接口，可以与上级计算机交换信息 4 41212 同步电动机顺极性投励及时间投励 4 41313 带励、失励失步及自动再整步和断电失步保护 5 5 5 5、主要技术指标、主要技术指标 5 51 1 可控硅控制角分辨率：0.05 度/位码 5 52 2 A/D 转换量分辨率：2-14，8 路输入 5 53 3 移相范围：10150 度，范围可调 5 54 4 主调节环运算周期：10ms 5 55 5 开关量 I/O：16 路开关量输入，16 路开关量输出，均采用光电隔离 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 5 5 56 6 励磁电流调节范围： 10%130% 额定电流连续可调 5 57 7 调节精度：0.5% 5 58 8 10%阶跃响应试验：超调量小于 20%，振荡次数小于 3 次，调整时间小于 5 秒 5.5. 9 9 调节器输入电气量： 定子电压：Va、Vb、Vc 定子电流：Ia、Ic 转子电压信号：Vfd 转子电流信号：Ifd 同步电压信号：Vab 5.5. 1010 脉冲输出参数：六相双窄脉冲触发，脉冲宽度大于 100us，可触发 1000A 及以下 可控硅 6 6 6 6、系统及硬件体系结构、系统及硬件体系结构 6 61 1 DLCTDLCT 型微机励磁调节器的总体设计：型微机励磁调节器的总体设计： 调节器的输入交流量有电动机机端 PT副边的三相电动机电压及电动机CT回路的二 相电流，直流信号为电动机转子电压，转子电流（若无刷励磁则为调节器输出电压、电 流） 。 这些信号经模拟信号处理板处理后，送入主机板。 恒无功方式:通过采样计算得到的电动机无功与无功参考之差；恒功率因数方式： 通过采样计算得到的功率因数与功率因数给定之差；恒励磁电流方式：通过采样计算得 到的转子电流与转子电流给定之差，经 PI 运算得到一个控制量，去改变可控硅的控制 角。这个控制量是一个数字量，直接由 CPU 写入定时器中，定时器根据写入数的大小及 同步电压信号产生相应控制角的触发脉冲，经组合、功率放大，产生双触发脉冲，通 过脉冲变压器隔离去触发可控硅，从而改变调节器的输出电流，控制同步电动机的转子 电流以维持同步电动机端无功或功率因数或励磁电流的恒定， 实现同步电动机的闭环调 节。 主调节环的运算周期为 10ms，也即励磁调节器的固有时间常数为 10ms，主环计算 的全过程在中断程序中完成。 通过以上采集到的数据， 通过软件计算， 可以得到同步电动机运行工况， 励磁参数 ， 调节器输出参数等全部信息， 如电动机各相电压有效值， 三相电压平均值， 各相电流值 ， 有功功率，无功功率，转子电压，转子电流，可控硅控制角等供各软件功能模块使用 。 主回路及灭磁回路工作原理： DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 6 6 61 11 1 总体框图总体框图 ZK A 控 制 器 ZLB CT KGZ M M M R TD QDK 1DL 2DL M:灭磁开关 fd ZK：主开关 ZLB：变压器CT：电流互感器 KGZ：可控整流桥 TD：同步电动机QDK：电抗器 1DL-2DL：高压油开关 图6.1.1-1 总框图 6 61 12 2 各部分功能各部分功能 各部分功能描述如下： 6121供电整流部分有 ZK、ZLB、KGZ 组成，主要保证能送出额定电压，额定电 流并能承受同步电动机起动时的约 5-10 倍电机额定励磁电压的过电压。 6122灭磁环节，在停机时用于灭磁，使电机磁场快速消除，在起动时，作为磁 场开关接入起动电阻，保证同步电动机起动，在正常工作时不起作用，但有过电压时起 过电压保护作用。 6123同步电动机起动工作由 TD、QDK、1-2DL 及控制器的投全压、投励环节组 成，当起动时 2DL 断开，合 1DL，高压电经 1DL、QDK 降压送到同步电动机 TD 上，TD 的 绕组工作， 当电机的转速升到 90%的额定转速时， 由控制器的投全压的 DO20 发出可投全 压信号， 通过继电回路合 2DL 短接 QDK 进入全压起动， 当转速上升到 95%的额定转速时， 由控制器发出可投励信号，送出触发脉冲，并且使磁场开关 M 进入工作（本产品用灭磁 环节 7KGZ、8KGZ、GZ 等电子器件代替磁场开关） 。 6124调节器去控制触发脉冲，然后调节 KGZ，根据不同的运行方式使得直流电 流工作在给定值上。当电网波动时，由于有了闭环，电流能自动维持恒定。在停机时， 通过逆变快速灭磁。当要强励或有附加给定时，仅是给定值变化，工作原理相同。 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 7 1 13 3 励磁主回路的工作原理及灭磁环节工作原理励磁主回路的工作原理及灭磁环节工作原理 图6.1.3-1 G5 GZ G4+ Rfd2 1BZ 2WY 8KGZ7KGZ 1WY 3ZJ 2BZ 3ZJ W2R17 R18 R19 W1 R22 R20 R21 V ABC 4KGZ R14 R16 6KGZ 2KGZ R12 5KGZ 3KGZ 1KGZ R15 R13 R11 R4,C4 R6,C6 R2,C2 R1,C1 R3,C3 R5,C5 1-3KRD Cc Rc Cb Ra Rb G6G3 Rfd1 - CA(AN2)CA(AN1) TD 2DL 1DL QDK A Ca C2 B2 A2 6131励磁主回路采用三相全控桥式整流线路，这种接线方式对于同步电动机用 可控硅整流励磁是理想的接线方案，因为，同步电动机在起过程，其转子励磁绕组所产 生的感应交变电流两半波都通过放电 Rfd，所以同步电动机在起动过程有足够的起动转 矩，完全保持了同步电动机的固有特性。三相全控整流桥线路的直流输出电压波形（在 G5、G6 之间）可用示波器观察，从波形上可以看出只要改变三相全控整流桥上可控硅整 流器 1-6KGZ 的控制角即可得到不同值的直流电压，控制角越大直流输出电压就越 小，而电压波形的脉冲率越大，当控制角大于 60时整流电压波形脉动厉害，出于同 步电动机转子励磁绕组电感放电致使整流电压波形出现正、负两半周不对称，而负半周 小于正半周。所以整流电压的平均值仍是正值。因为同步电动机转子励磁绕组是一个大 电感加电阻的负载， 当整流电压脉动时转子电感通过三相全控可控硅1-6KGZ（导通工作 的那两只可控硅元件）流过变压器 ZLB 二次绕组放电，这样就产生了连续的励磁电流， 而且使可控整流器 1-6KGZ 在的控制角时基本上导通 120工作。 当同步电动机正常停 车或故障跳闸停车时，由于给定逆变开放角=140，自动灭磁。 6132直流电压表 V 与放电电阻 Rfd 串联接于可控整流桥的输出端，作为整流电 压的测量。同步电动机起动过程转子感应的交变电压正、负半周分别将磁场开关 M（灭 磁开关）和 Rfd 导通，电压表 V 指示出直流励磁电压值。在正常励磁时，如果三相全控 整流桥上可控硅整流器的控制角大于 60，整流桥出现正、负两半波的电压波形，所 以电压表 V 测量到的电压值，此时电压表 V 的读数是有一定的误差。 6133直流电压表 A 串接于励磁回路靠同步电动机转子负载侧，测量励磁电流值 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 8 同电动机起动过程中（未投励前）电流表 A 在转子感应出正、负两半周的交流作用下就 没有正确的指示，只有在投入励磁后电流表 A 才会指出励磁电流值。 6134过电压保护 61341同步电动机在异步运行时，转子励磁绕组感应过电压，由灭磁环节的 可控硅 7-8KGZ 接入放电电阻 Rfd1-2消除转子的开路过电压。 61342闭合或打开整流变压器 ZLB 一次侧空气自动开关 ZK 所引起的操作过电 压。整流变压器 ZLB 二次侧的三角形阻容吸收装置 Ra、Ca、Cb、Rc、Cc 进行保护，阻 容三角形还能起到吸收由于整流变压器 ZLB 产生的三次谐波的干扰。 61343三相可控整流桥可控整流器 1-6KGZ 换流载止及快速熔断器 1-3KRD 熔 断时， 在可控硅 1-6KGZ 阳极和阴极两端产生的过电压由换向阻容 R1-6，C1-6 缓冲吸收 ， 削弱电压上升率。 6135均压保护 为使三相可控硅整流桥臂同一相正、负两侧上的可控硅整流器合理分担同步电动机 的转子感应电压，因此装设 R11-R16 均压电阻。 6136过电流保护 61361安装于三相可控硅整流桥前的 3 只快速熔断器 1-3KRD 是作为直流侧短 路和可控硅 1-6KGZ 元件本身短路的保护用。1-3KRD 熔断时，通过附装在其上的微动开 关 1-3RK 的常开接点闭合及时跳开同步电动机定子回路电源开关。 61362安装在整流变压器 ZLB 一次侧的空气自动开关 ZK 的热脱扣器，主要作 为整流变压器 ZLB 二次侧过载保护用，其动作电流应满足强励电流 10 秒不脱扣。 6137灭磁环节 同步电动机起动至投入励磁前的这一段时间内，三相全控整流桥的可控硅 1-6KGZ 没有得到触发脉冲，所以处于阻断状态。同步电动机起动过程中，励磁绕组中感应出交 变电压，当 G1 点为正的半波，开始时感应交变电压未达到可控硅 7-8KGZ 所整定的导通 开放电压以前，感应电流是通过电阻 Rfd1、R20、R21，电位器 1W 及电阻 R17、R18，电 位器 2W，放电电阻 Rfd2回路，这样外接电阻为转子励磁绕组直流电阻的 3000倍以上， 所以励磁绕组相当于开路起动，感应电压就加剧上升。当感应电压瞬时值上升至可控硅 7-8KGZ 所整定的导通开放电压，此时稳压管 1WY 和 2WY 的稳压值 U1WY（U2WY） 、硅二极管 1BZ、2BZ 的正向降压 U1BZ（U2BZ） 及可控硅 7KGZ 或 8KGZ 的控制极与阴极上的降压 （UR7、UR8 分别为可控硅控制极可触发电压） UR 7（UR8） 之和， 即U1W=U1WY+ U1BZ+ UR7；U2W=U2WY+U2BZ + UR8，可控硅 7KGZ 和 8KGZ 便导通工作， 短接了电阻 R17、R18、R20、R21 和电位器 1W、2W， 使同步电动机转子励磁绕组从相当于开路起动变为只接入放电电阻 Rfd1、Rfd2起动，因 此感应电压峰值就大为减弱，直至此半波结束时，可控硅 7-8KGZ 由于其阳极电压为零 值 （瞬时值） 没有维持电流而自动关闭， 调电位器1W和2W的电阻， 便可使得可控硅7-8KGZ DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 9 在不同的感应电压（瞬时值）导通工作接入放电电阻 Rfd1-2，同步电动机起动过程转子 励磁绕组感应交变电压，同步电动机起动完毕投入同步运行，如灭磁可控硅 7-8KGZ 没 有关断，而这时三相可控整流桥交流侧电源出现 A 相（A2 点）为正，C 相或 B 相（C2 点或 B2 点）为负时，那么放电电阻 Rfd1 和可控硅 7KGZ 被熄灭线短接，可控硅 7KGZ 没 有电流流过就自动关闭， 等到三相可控桥交流侧电源换相， 即 A 相交流电源从正变为负 ， 流经可控硅 8KGZ 及放电电阻 Rfd2的电流也从正到负， 当减少至可控硅 8KGZ 的维持电流 以下的瞬间，可控硅 8KGZ 没有电流流过也自动关闭。这样就保证了在投励后同步电动 机拖入同步运行的一个周波内，灭磁可控硅 7-8KGZ 能准确的自动关闭，之后，虽然三 相可控硅桥整流电压分别加在灭磁可控硅 7-8KGZ 上，但电位器 1-2W 所得到的分压不足 以使 7-8KGZ 触发导通，所以放电电阻 Rfd1、Rfd2被切除了。另外为了保证牵入力矩又 用 3ZJ 的节点加强 7-8KGZ 的导通能力，使在起动时有最大的牵入力矩。按钮 CA 供检测 灭磁环节准确与否，揿下按钮 CA，使电阻 R17、R18 与 R19 并联，R20、R21 与 R22 并联 ， 由于 R19、R22 阻值较小，相对增加了电位器 1W、2W 的降压。检测时，调节装置在较低 整流电压时，灭磁可控硅 7-8KGZ 即可导通，电压表 V 指示为零。松开按钮 CA，熄灭线 将可控硅 7-8KGZ 关闭，电压表 V 回到原来的调定值。 灭磁环节整定的要求是在同步电动机起动过程中，使可控硅 7-8KGZ 导通灭磁，而在 投励后， 使7-8KGZ 在整流变压器线电压峰值下不导通， 其整定值为 U 峰1.1 1.1 2UL。 其中：U 峰灭磁整定峰值电压值 1.1 1.1为电网波动上限值 110% 安全系数 110% 2UL整定变压器付边线电压峰值 出厂整定值可控硅 7-8KGZ 导通开放的电压瞬间时峰值约 150（伏）左右。 6 62 2 控制器硬件部分：控制器硬件部分： 本节主要介绍调节器控制核心部分的硬件，略去大功率整流电路及逻辑操作电路。 DLCT 微机励磁控制器为一台 6u 的机箱，硬件电路组成如下： 主机板1 块 可控硅脉冲隔离放大板1 块 模拟信号处理板1 块 电源板1 块 继电器板1 块 各板通过进口插头座同背板相连，机箱通过端子同外部连接。 一台 DLCT 微机励磁控制器再配上输入输出开关、可控硅功率单元就构成一台完整 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 10 的励磁调节器。如需双微机、双自动通道，则须配两台 DLCT 微机励磁控制器。 6 62 21 1 主机板主机板 主机板的核心由 DSP 组成，框图如图 6.2.1-1 所示： 时钟芯片 图6.2.1-1 主机板框图 后台通讯 RS232 串 回读 脉冲形成 及 讯 口 通 行 DSP 界面 操作显示 转换 A/D 接口 I/O 或 RS485 通过背板进出主机板的输入、输出各种数字量都在主机板上进行光电隔离处理， 真正做到总线不出板。 6 6 6 62 2 2 21 1 1 11 1 1 1 DSPDSPDSPDSP 主机板的核心为 DSP。 何为 DSP？DSP 从字面上来说即为“数字信号处理”，也即将现实世界的模拟信号转 换成数字信号，再用数学的方法来处理此数字信号，得到相应的结果。经典的数字信号 处理包括：时域的信号滤波（如 IIP、FIR） ，频域的频谱分析（如FFT）。IIR、FIR 和 FFT 等处理，归根结底为AiXi，即乘加运算。数字信号处理的关键在于，研发一种处理 器，对这种处理器从结构上进行优化，使其更适合于乘加运算，高速实现复杂的数字信 号处理。 DSP 实际上是一种特殊的MCU（单片机），只不过 DSP 内部结构专为数值处理进行了 优化，使其主频和运算速度远比 MCU 快，外部特性与 MCU 基本相同。与 MCU 相比它有以 下的特点： （1）片内有多条地址、数据和控制总线，可使多个控制和运算部件并行工作，提 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 11 高 CPU 的处理能力。例如，CPU 完成一条指令，一般要有取指、译码、执行和存数等 4 个步骤。MCU 顺序执行上述 4 个步骤， 所以一个指令周期要由多个机器周期组成。 而 DSP 并行执行上述 4 个步骤，所以指令周期等于机器周期。也就是说，上述 4 步 DSP 以流水 线方式运行，提高了 CPU 执行速度，其绝大部分指令只要一个 CPU时钟周期即可完成。 （2）DSP 中有硬件乘法器，使乘法运算比普通 CPU 更快捷，乘法运算由单机器周期 就能完成，这样装置的数据计算如均方根计算、PID 计算、PSS 计算都能很快速地完成。 并且乘法器是独立的， 可以同加法器等运算部件并行工作， 提高了 CPU 的数字处理能力 。 （3）DSP 芯片因其用途不同，而有多种内部结构，我们装置所选用的 DSP 的芯片内 具有快速闪速存储器（Flash）以存放程序，片内双口 RAM 及单口 RAM存放常用数据， 片内资源得以充分利用，从而使得装置在真正意义上高速运行。 （4）DSP 芯片内具有丰富的传统外围电路，如硬件定时器，通用 I/O 引脚，串行口 等，使主机板的硬件设计更为简单。 （5）DSP 有较大的片内存储体（RAM、ROM、FLASH） ，少则几K 字，多则几十 K字 ， 甚至几百 K 字。 综上所述，励磁调节器采用 DSP 做为微处理器，使硬件电路更为简化，运算速度也 大大提高，能实时地进行复杂的数据处理，同时，使微处理器的冗余度大为提高，有更 多的时间进行更完善的容错处理，提高了装置的可靠性，使励磁调节器的档次也得以提 升。 主机板还具有如下功能： 6 6 6 62 2 2 21 1 1 12 2 2 2 A/DA/DA/DA/D 转换转换转换转换 主机板提供了 8 路 14 位的高速 A/D 转换通道，各通道对应的模拟量如下： 三相交流电压（电动机定子电压的 PT、仪表 PT） 二相交流电流（电动机定子电流的 CT） 励磁变电流 电动机转子电压 电动机转子电流 基准 2.5V 6 6 6 62 2 2 21 1 1 13 3 3 3 开关量输入开关量输入开关量输入开关量输入 开关量输入回路采用光电耦合芯片实现内外电路的电气隔离，同时在开关量输入外 回路中加上抗干扰能耗电路， 所谓抗干扰能耗电路是等同于继电器能耗的电路既该电路 动作电压、动作电流、动作时间等同于继电器，相当于该电路抗电磁干扰能力等同于继 电器但体积小于继电器体积，且无机械接点，可以无限次的动作，具有很高的可靠性， 见图 6.2.1.3-1。 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 12 图6.2.1.3-1 DSP系统 5V 能耗电路 抗干扰 0V2 输入开关量 主机板提供了 16 路开关量输入通道，其定义如图 6.2.1.3-2 所示。 图6.2.1.3-2 开关量输入（光电隔离） 他套正常 他套为主 灭磁开关 冷却风机故障 直流电源消失 交流电源消失 开机令 中控增励 保护出口 备用 备用 中控减励 出口断路器 停机令 DI8DI16 DI4 DI6 DI7 DI5 DI2 DI3 DI1 DI12 灭磁可控硅误导通 整流器故障 DI14 DI15 DI13 DI10 DI11 DI9 量 输 入 关 开 6 6 6 62 2 2 21 1 1 14 4 4 4 开关量输出开关量输出开关量输出开关量输出 开关量输出信号经过光电耦合隔离后通过背板送继电器板再经继电器二次隔离输 出，见图 6.2.1.4-1。 5V 图6.2.1.4-1 DSP系统 24V2 K 0V2 24V2 背板 输出开关量 继电器板 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 13 主机板提供了 16 路开关量输出通道，其定义如图 6.2.1.4-2 所示。 调节器自动运行 备用 投入运行 备用 备用 过励限制 欠励限制 备用 PT熔丝熔断 脉冲出错 失步 出 DO8 量 输 开 关 DO4 DO6 DO7 DO5 DO2 DO3 DO1 投全压 本套退出 调节器手动运行 出口跳闸 同步50HZ DO17 DO18 DO19 DO20 DO21 DO22 DO23 DO24 图6.2.1.4-2 开关量输出（光电隔离） 6 6 6 62 2 2 21 1 1 15 5 5 5 测频信号测频信号测频信号测频信号 测频信号来自于交流信号处理板的电动机电压频率方波，经光耦隔离后再经反相器 得到正负半波的两个方波，分别送计数器电路计数，两计数器的值经过相加后取倒数等 运算得到电动机电压频率，见图 6.2.1.5-1。 图6.2.1.5-1 DSP系统 测频信号 计数器 计数器DSP系统 6 6 6 62 2 2 21 1 1 16 6 6 6 同步信号同步信号同步信号同步信号 同步信号（A 相电压）来自于交流信号处理板，经光耦隔离后再经反相器得到正负 半波的两个方波（分别为+A 相和-A 相）送计数器电路，供产生可控硅触发脉冲,见图 6.2.1.6-1。 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 14 +A相脉冲 -A相脉冲 图6.2.1.6-1 计数器 计数器 测频信号 DSP系统 DSP系统 6 6 6 62 2 2 21 1 1 17 7 7 7 可控硅触发脉冲形成可控硅触发脉冲形成可控硅触发脉冲形成可控硅触发脉冲形成 通过计数器电路， 由同步信号产生可控硅+A 相和-A 相触发脉冲后， 分别两次产生 60 移相延时得到-C 相、+B 相和+C 相、-B 相可控硅触发脉冲见图 6.2.1.7-1。6 相脉冲 经光耦隔离后送入直流信号处理及脉冲放大板。 -A相脉冲 图6.2.1.7-1 DSP系统 移相60移相60 DSP系统 +C相脉冲 -B相脉冲 移相60+A相脉冲 DSP系统 +B相脉冲 -C相脉冲 移相60 DSP系统 6 6 6 62 2 2 21 1 1 18 8 8 8 脉冲回读及错失脉冲检测脉冲回读及错失脉冲检测脉冲回读及错失脉冲检测脉冲回读及错失脉冲检测 将+A相同步信号、+A相脉冲、-C相脉冲、+B相脉冲四个信号通过综合电路产生int2， -A 相同步信号、-A 相脉冲、+C 相脉冲、-B 相脉冲四个信号通过综合电路产生 int3，这 两个中断直接送 DSP 芯片，结合计数器时钟得到同步信号和各相脉冲点的时间，见图 6.2.1.8-1。通过计算得到实际上产生的可控硅触发开放角即脉冲回读数据，这些开放 角同程序中发出的开放角是否一致即为错失脉冲检测。 -B相脉冲 图6.2.1.8-1 +C相脉冲 -A相脉冲 -A相同步信号综 合 电 路 综+A相同步信号 +B相脉冲 -C相脉冲 +A相脉冲 路 电 合 DSP int3 int2 计 数 器 时 钟 6 6 6 62 2 2 21 1 1 19 9 9 9 提供一个全中文界面的液晶显示器接口。提供一个全中文界面的液晶显示器接口。提供一个全中文界面的液晶显示器接口。提供一个全中文界面的液晶显示器接口。 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 15 6 6 6 62 2 2 21 1 1 110101010 提供人机对话键盘及面板操作开关和部分状态量的接口。提供人机对话键盘及面板操作开关和部分状态量的接口。提供人机对话键盘及面板操作开关和部分状态量的接口。提供人机对话键盘及面板操作开关和部分状态量的接口。 6 6 6 62 2 2 21 1 1 11 1 1 11 1 1 1 串行口串行口串行口串行口 提供一个异步串行口，可配置为一个 RS232 或 RS485 串口，通过切换操作界面，该 串口即可同笔记本电脑通讯，也可同上级 DCS 通讯。串口电源与主 CPU 电源隔离，信号 也隔离，可带电热插拔。 6 6 6 62 2 2 21 1 1 11 1 1 12 2 2 2 时钟电路时钟电路时钟电路时钟电路 提供年、月、日、时、分、秒。 6 6 6 62 2 2 21 1 1 11 1 1 13 3 3 3 F F F Flashlashlashlash 闪速存储器闪速存储器闪速存储器闪速存储器 提供多达 512K 字的 Flash 闪速存储器，用于存储最近至少 10 组故障数据记录（每 组故障前 8 秒至故障后 12 秒 10 个模拟量 96 个开关状态量，每周波一次的数据记录） 及最近至少 4000 组事件状态记录，这些记录都含有时间。一些可修改的调节器参数也 存放在 Flash 中。 6 6 6 62 2 2 21 1 1 114141414 超级看门狗超级看门狗超级看门狗超级看门狗 图6.2.1.14-1 复位信号 发生器 信号 闭锁器 DSP DSP复位端 (正常时为： ) (故障时为： ) 图 6.2.1.14-1 示：当程序正常运行时，但是 DSP 通过信号闭锁器闭锁复位信号发 生器发出的复位信号脉冲，程序跑飞后 DSP 不再控制信号闭锁器，复位信号发生器发出 的复位信号脉冲不断地送往 DSP 复位端直至程序正常。 6 6 6 62 2 2 21 1 1 115151515 测电动机滑差测电动机滑差测电动机滑差测电动机滑差 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 16 2 22 2 可控硅脉冲放大隔离板可控硅脉冲放大隔离板 图6.2.2-1 主机板-C相主机板+A相主机板+C相主机板-A相主机板+B相主机板-B相 0V1 24V1 -C相脉冲变+A相脉冲变+C相脉冲变+B相脉冲变-A相脉冲变-B相脉冲变 脉冲放大单元：将来自主机板的可控硅触发脉冲进行组合成双脉冲经 VMOS 管功率 放大后送入隔离单元，见图 6.2.2-1。 脉冲隔离单元： 来自脉冲放大单元的脉冲，经脉冲变压器隔离后，直接送可控硅单元。示意图见图 6.2.2-2。 * SCR 24V 图 6.2.2-2 6 62 23 3 模拟量信号处理板模拟量信号处理板 调节器用二次 PT 采用有源 PT 直接焊在交流信号处理板上，同步变压器也焊在交流 信号处理板上, 调节器用二次 CT 采用有源 CT 焊在背板上。 从PT和 CT及励磁变阳极电流CT和转子直流回路CT来的交流信号共6路经过小 PT 和小 CT 隔离后，进行滤波处理后送入主机板，供 A/D 转换用，见图 6.2.3-1。 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 17 图6.2.3-1 滤波放大 发电机PT电压 A/D转换 A/D转换 发电机CT电流 滤波放大 背板 由 PT 信号综合处理为一方波供主机板测量电动机频率，见图 6.2.3-2。 主机板测频 图6.2.3-2 发电机PT电压 处理电路 综合 整形电路 方波 来自励磁电源的信号经同步变压器整流滤波后形成方波，送入主机板产生同步脉 冲，见图 6.2.3-3。 主机板同步 图6.2.3-3 滤波 放大电路 方波 整形电路 同步电压 由转子电压来的信号降压后经霍尔传感器，一路滤波后送入主机板供 A/D 转换用；另一路经方 波整形电路以后送主机板测电动机滑差，见图 6.2.3-14 所示。 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 18 整形电路 方波 滤波 放大电路 A/D转换 主机板测滑差 转 子电压Vfd传感器 M 图6.2.3-4 6 62 24 4 电源板电源板 装置的电源采用高可靠性的开关电源，见图 6.2.4-1。 装置的电源由 DC220V 及 AC220V 双路输入供电。 为防止直流输入极性错误，经单相桥式整流输入，交流 220V 输入经变压器隔离后， 两路并联，经滤波、DC/DC 变换后产生+5V、12V、24V1、24V2 等电源。 各电源用途如下： +5V用作数字电路电源 12V用作模拟电路电源 24V用作可控硅脉冲电源和操作回路电源 AC220V DC220V 图6.2.4-1 电源系统图 24V2 +12V -12V +5V 24V1 滤 波 开 关 源 电 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 19 6 62 25 5 继电器板继电器板 来自于主机板的 16 路开关量输出信号经继电器板继电器二次隔离后，送中控发信 号，见图 6.2.1.4-1。 7 7 7 7、软件说明、软件说明 调节器软件设计采用模块化设计，软件分为主程序和中断程序。 绝大部分工作由中断程序完成。 定时器中断保证每周波等分 32 次以使程序完成 32 点交流采样。 脉冲回读中断保证真正的可控硅脉冲形成时的准确时间，以确认该脉冲是否为实际需要所触发 的脉冲。 7 71 1 主程序：主程序： 开机流程如下： 图7.1-1 开机流程 上电 开中断 系统初始化 主程序 主程序包含以下子程序： （1） 液晶显示子程序 （2） 整定参数计算子程序 （3） 整定参数修改写 flash 子程序 （4） 事件记录写 flash 子程序 （5） 故障记录写 flash 子程序 （6） 通讯子程序 DLCT 系列微机励磁控制器技术说明书 20 （7） 时间刷新子程序 主程序的操作模式设计成多任务的操作系统，因为主程序要解决的问题实时性相对 于直接面对电动机励磁控制要低，且主程序中的每次任务需执行的时间相对比较长，在 执行过程中又需要延时等待，因此为充分提高 DSP 的利用率，把主程序中的各个子程序 都分成线性执行的小段（称之线程） ，那么，遇到延时或等待事件时，就令线程挂起来， 另换一个线程给 DSP 去执行，仅在延时到或等待事件出现，再回来继续执行。这些子程 序的基本执行模式框图如图 7.1-2 所示。 主程序为一个采样周期循环一次， 既每工频周波执行 32 次， 因此主程序的执行以定 时器中断的采样次数作为基准，以判断主程序的一次循环是否结束。 图7.1-2 主程序中的各个子程序流程 子程序 该子程序有任务？ 是 否 返回 执行进程 全部进程结束？ 指向下一进程清除任务标志 返回 是 否 返回 7 71 11 1 液晶显示子程序：液晶显示子程序： 根据调节器面板键盘操作，液晶显示子程序可提供如下界面： （1） 供运行人员参考的运行参数显示。 （2） 供调试人员参考的参数显示。 （3） 各种菜单显示。 （4） 输入输出状态量显示。 （5） 调节器整定参数的显示与修改与存盘。 （6） 调节器试验的选择、显示与开始进行。 （7） 调节器属性的显示与修改（注：修改只能由制造