CN102156263A - 一种同步发电机励磁系统仿真测试装置 - Google Patents

一种同步发电机励磁系统仿真测试装置 Download PDF

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周建中
许宗光
贺徽
李超顺
谭建华
赖苏琴
邵宇平
吴想
刘刚
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华中科技大学
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Abstract

本发明公开了一种同步发电机励磁系统仿真测试装置,包括主控模块、模拟信号测量模块,开关量输入模块,仿真信号输出模块,开关量输出模块,通讯接口模块,上位机终端。主控模块实现控制协调以及数据处理;模拟信号测量模块实现输入模拟信号的调理、隔离、滤波和测量;开关量输入模块实现输入开关量信号的调理和隔离;仿真信号输出模块实现仿真结果信号的调理、隔离、滤波和功率放大;开关量输出模块实现输出开关量信号的调理和隔离;通讯接口模块,用于实现数据交互;上位机终端,用于发送控制指令和实验参数,同时接收仿真结果数据,在终端界面上进行记录和显示。

Description

一种同步发电机励磁系统仿真测试装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种仿真测试装置,特别是涉及一种同步发电机励磁系统仿真测试装置。
背景技术
[0002] 随着电力工业的迅速发展,电力系统的规模不断扩大,系统运行对于可靠性、安全性和经济性的要求也越来越高。同步发电机励磁系统作为电力系统的重要控制部件,其控制任务已从单一维持机端电压恒定,平衡机组无功出力扩展到了改善电力系统动态和静态稳定性。因此,提高励磁调节器的控制性能,是提高电力系统稳定性最有效、最经济的措施。 而大量有效的励磁调节器的性能试验是获得励磁调节器最佳的控制性能的关键。
[0003] 目前我国励磁调节器生产厂商普遍缺乏经济有效地调节器测试方法。通常,励磁调节器的试验是在制造厂完成静态测试和非实际参数动态试验后,在实际机组上完成参数的最终整定和系统的动态试验。这种试验方法必须在工业现场使整台机组运行起来,故经济性较差,同时机组必须承受多次启停和冲击后才能完成试验,对设备本身也有危险性。另外,由于不便实现系统短路试验、断路试验和稳定性试验,励磁调节器对系统故障的反应只有在系统遇到冲击时才能知道。另一种测试手段是根据相似原理建立相应的动态模拟实验室,模拟实际系统的运行,从而实现对励磁调节器闭环调节性能的测试。但是动态模拟试验需要投资建设相应的动模实验室,其成本较高,试验过程的工作量和工作强度较大,元件的连接方式以及参数的可调整范围都非常有限,且由于小型实验发电机工况与大型发电机组大不相同,故控制精度和效果难以保证。因此,传统测试手段在有效性、安全性和经济性等方面都具有较大的局限性。
[0004] 随着数字实时仿真技术在各个领域中的应用,国内外的科研工作者对于励磁控制系统的实时数字仿真测试上已进行了大量的研究,并且也提出了多种不同的实现方案:以微机为核心的仿真测试平台、以处理器为核心的仿真测试平台、基于电力系统数字仿真软件的测试平台、基于MATLAB/SIMULINK的仿真测试平台。以微机为核心的仿真测试平台较早提出,其特点是用一台PC机仿真单机无穷大系统,并通过仿真接口与励磁调节器构成闭环连接。基于电力系统数字仿真软件的测试平台和基于MATLAB/SIMULINK的仿真测试平台都是以专业的仿真软件为基础,配以自行扩展的仿真接口实现,其特点是专业性强,仿真模型建立方便,但成本较高,体积一般较大,不太适合工业现场应用。
[0005] 在仿真测试平台的选择上,主要考虑了功能齐全、微型化基于携带、低成本、使用便利等因素,因此以嵌入式处理器为核心的仿真测试平台是较为理想的实现方案。
发明内容
[0006] 本发明旨在提供一种模型求解和数据处理能力强,采样精度高,数据传输速度快的同步发电机励磁系统仿真测试装置。
[0007] 本发明的一种同步发电机励磁系统仿真测试装置的技术方案如下:[0008] 本发明的一种同步发电机励磁系统仿真测试装置,包括主控模块和与所述主控模块相连的模拟信号测量模块,开关量输入模块,仿真信号输出模块,开关量输出模块;还包括上位机终端和通讯接口模块,所述上位机终端通过通讯接口模块与所述主控模块相连; 所述主控模块,用于根据所述模拟信号测量模块和所述开关量输入模块传来的数据进行仿真计算,将计算结果输出到所述仿真信号输出模块和所述开关量输出模块,同时将计算结果通过所述通讯接口模块发送至所述上位机终端;所述模拟信号测量模块,用于实现输入模拟信号的调理、隔离、滤波和测量功能;所述开关量输入模块,用于实现输入开关量信号的调理和隔离功能;所述仿真信号输出模块,用于实现仿真结果信号的调理、隔离、滤波和功率放大功能;所述开关量输出模块,用于实现输出开关量信号的调理和隔离功能;所述通讯接口模块,用于实现所述主控模块和所述上位机终端的数据交互;所述上位机终端,用于发送控制指令和实验参数,同时接收仿真结果数据,在终端界面上进行记录和显示。
[0009] 优选的,所述主控模块包括主DSP模块、从DSP模块、CPLD逻辑控制模块、双口 RAM 数据共享模块;所述主DSP模块,用于在所述CPLD逻辑控制模块的配合下,实现输入信号测量、输出数据发生、与所述通讯接口模块通讯,并通过所述双口 RAM数据共享模块控制所述从DSP模块进行模型实时求解;所述CPLD逻辑控制模块,用于辅助所述主DSP模块对外设进行控制和管理,包括外设地址译码、开关量监控、开关量输出、外部中断控制、A/D转换中断控制;所述双口 RAM数据共享模块,用于所述主DSP模块和所述从DSP模块的数据交互和存储。
[0010] 优选的,所述主DSP模块包括主DSP通讯接口模块、数据处理模块、通讯控制模块、 触发角测量模块、励磁功率单元模块、DA数据发生模块;所述主DSP通讯接口模块与所述双口 RAM数据共享模块数据联接;所述通讯控制模块与所述通讯接口模块数据联接;所述数据处理模块与所述模拟信号测量模块数据联接;所述DA数据发生模块与所述仿真信号输出模块数据联接;所述触发角测量模块与所述CPLD逻辑控制模块数据联接;所述励磁功率单元模块与所述触发角测量模块和数据处理模块数据联接。
[0011 ] 优选的,所述从DSP模块包括数据联接的从DSP通讯接口模块和模型求解模块;所述从DSP通讯接口模块,用于与所述双口 RAM数据共享模块进行数据通讯;所述模型求解模块,用于对从所述从DSP通讯接口模块接受到的数据进行仿真计算。
[0012] 优选的,所述模拟信号测量模块包括电压电流信号输入调理和隔离模块,以及与所述电压电流信号输入调理和隔离模块相连接的频率测量模块,A/D转换模块、电压电流等级变换模块;所述频率测量模块和A/D转换模块还分别于与所述主控模块相连。
[0013] 优选的,所述电压电流信号输入调理和隔离模块,主要由采用隔离运算放大器芯片的隔离电路和采用通用有源滤波器芯片的调幅滤波电路连接组成。
[0014] 优选的,所述仿真信号输出模块包括电压电流信号输出调理和隔离模块,以及与所述电压电流信号输出调理和隔离模块相连的D/A转换模块,电压功率放大模块,电流功率放大模块;所述D/A转换模块还与所述主控模块相连。
[0015] 优选的,所述电压电流信号输出调理和隔离模块,主要由采用隔离运算放大器芯片的隔离电路和采用通用有源滤波器芯片的调幅滤波电路连接组成。
[0016] 优选的,所述电压功率放大模块包括放大前级和功率输出级;所述放大前级采用同向输入放大器,所述功率输出级采用MOSFET运算放大器。[0017] 优选的,所述电流功率放大模块包括放大前级、功率输出级和反馈放大级;所述放大前级采用同向输入放大器;所述功率输出级采用两片集成功率放大器;所述反馈放大级由精密差分运放构成。
[0018] 优选的,所述开关量输出模块包括输出缓冲模块和光耦隔离模块。
[0019] 优选的,所述通讯接口模块采用USB2. 0接口芯片。
[0020] 本发明的有益效果:
[0021] 本发明的一种同步发电机励磁系统仿真测试装置,具有高速、精确的数据采集和信号输出,数据分析处理,模型求解计算和传输能力,能准确的测量励磁系统的各项静态和动态性能指标。
附图说明 [0022] 图 1同步发电机励磁系统仿真测试装置的整体结构图[0023] 图 2主控模块结构图;[0024] 图 3模拟信号测量模块结构图;[0025] 图 4仿真信号输出模块结构图;[0026] 图 5A/D转换模块原理图;[0027] 图 6D/A转换模块原理图;[0028] 图 7通讯接口模块原理图;[0029] 图 8电压电流信号输入/输出调理和隔离模块原理图[0030] 图 9电流功率放大模块原理图;[0031] 图 10电压功率放大模块原理图;[0032] 图 11开关量输入模块原理图;[0033] 图 12频率测量模块原理图;[0034] 图 13开关量输出模块原理图;[0035] 图 14主DSP模块程序流程图;[0036] 图 15从DSP模块程序流程图;[0037] 图 16触发角测量模块程序流程。
具体实施方式
[0038] 下面借助实例更加详细地说明本发明,但以下实施例仅是说明性的,本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
[0039] 如图1所示,同步发电机励磁系统仿真测试装置包括主控模块,模拟信号测量模块,开关量输入模块,仿真信号输出模块,开关量输出模块,通讯接口模块,上位机终端。主控模块作为装置的控制核心,负责仿真模型求解,并控制各模块完成装置的输入采集,仿真结果输出,与上位机的数据交互功能。模拟信号测量模块用于实现输入模拟信号的调理、隔离、滤波和测量功能;开关量输入模块用于实现输入开关量信号的调理和隔离功能•’仿真信号输出模块用于实现仿真结果信号的调理、隔离、滤波和功率放大功能;开关量输出模块用于实现输出开关量信号的调理和隔离功能;通讯接口模块用于实现主控模块和上位机终端的数据交互;上位机终端用于发送控制指令和实验参数,同时接收仿真结果数据,在终端界面上进行记录和显示。
[0040] 在实际的励磁系统测试中,装置的模拟信号测量模块和开关量输入模块与励磁系统的控制输出相连,仿真信号输出模块和开关量输出模块与励磁系统的测量反馈输入相连。即该装置可代替同步发电机和电力网络与励磁系统构成一个完整的控制回路,仿真同步发电机和电力网络在励磁系统控制下的动态特性,其采集励磁系统控制输出信号,同时经过仿真计算输出仿真结果供励磁系统测量反馈,因此可对励磁系统的动态控制性能做全面的测试。
[0041 ] 如图2所示,主控模块包括主DSP模块,从DSP模块,CPLD逻辑控制模块,双口 RAM 数据共享模块。其中主DSP模块作为系统主控制器,在CPLD逻辑控制模块的配合下,实现装置输入信号测量、输出数据发生、与上位机的通讯,并通过双口 RAM数据共享模块控制从 DSP模块进行模型实时求解。其中CPLD逻辑控制模块实现的功能包括,外设地址译码、开关量监控、开关量输出、外部中断控制、A/D转换中断控制。从DSP模块的唯一任务就是根据指令进行实时模型求解计算,保证了模型求解的速度和精度,因此可以采用较精确和复杂的模型。该主控模块的双机并行处理模式出色的解决了系统的实时性和准确性之间的矛盾。
[0042] 在实际的试验中,由实验人员在上位机终端设置控制指令和试验参数,通过通讯接口模块发送至主DSP模块并存入双口 RAM数据共享模块。主DSP模块根据指令在CPLD 逻辑控制模块的配合下实现对外设的控制,处理从模拟信号测量模块和开关量输入模块来的励磁控制信号数据;同时,从DSP模块通过双口 RAM数据共享模块得到控制指令和试验参数,进行实时模型求解计算,并将仿真结果存回双口 RAM数据共享模块。主DSP模块将双口 RAM数据共享模块中的仿真结果通过仿真信号输出模块和开关量输出模块输出,供待测励磁控制器采集和反馈,实现硬件在回路实时仿真测试功能。此外,实时仿真结果将通过通讯接口模块发送至上位机终端,进行实时记录显示和结果分析。
[0043] 主DSP模块和从DSP模块采用TI公司的TMS320F2812芯片,该芯片为32位定点数字信号处理器,最高工作频率达150MHz,运行速度快(150MIPS),既具有数字信号处理能力,又具有强大的事件管理能力和嵌入式控制能力,还具有丰富的片内外设和接口,便于进行模块化设计。
[0044] 主DSP模块包括主DSP通讯接口模块、数据处理模块、通讯控制模块、触发角测量模块、励磁功率单元模块、DA数据发生模块。主DSP通讯接口模块是通过对外部总线的操作将双口 RAM数据共享模块中的数据读入主DSP模块,或是将数据写入双口 RAM数据共享模。通讯控制模块完成通讯接口模块芯片设置、数据发送和接收。数据发送任务是在T4的周期中断中完成,发送速率为IK次每秒;数据的接收在外部中断中完成,每当有新的数据从上位机终端送达,通讯接口模块芯片会发送中断信号到主DSP模块,此时主DSP模块进入外部中断将数据取出。触发角测量模块完成触发角实时测量。励磁功率单元模块用于仿真励磁功率单元,其输入为触发角,输出为励磁电压。具体实现是在测量得到触发角值后通过计算得到励磁电压的信号(励磁电压为从DSP模型的主要控制量输入)。DA数据发生模块的功能是为产生DA转换的原始数据。在模型计算中得到的值都为标么值,如机端电压、系统电压、机端电流等信号都是50Hz左右的交流信号,其在模型中却是以标么化的有效值形式存在。因此在送入DA转换前,要将这些值转换为交流信号中不同的点,并按照一定的速率转换为模拟量。根据采样定律当点数足够多,通过滤波后便产生就可以较理想的交流波形。在设计中可通过查表的方法实现的,在主DSP模块的的Flash中事先存储了一个周期的正弦波表,共36000个点。DA转换的速率为lOK/s,若输出信号的频率为50Hz,则每个周期需要向DAC生成200个点,这些点都是通过查表得到。数据处理模块即为控制上述所有数据的管理和流向控制的代码。
[0045] 从DSP模块包括从DSP通讯接口模块和模型求解模块。从DSP通讯接口模块的功能和实现方法与主DSP通讯接口模块相同。模型求解模块用于仿真模型的求解模型,进一步可分为励磁系统模型、同步发电机模型、转子运动模型以及电网模型等,其模型的输入来自从DSP通讯接口模块,计算后的结果也要通过从DSP通讯接口模块存入双口 RAM数据共享模块。这些模型都是通过原始的微分方程通过离散化后,在经过整理得到的计算公式,最后转换为程序代码。
[0046] CPLD逻辑控制模块负责外设地址译码、开关量监控、开关量输出、外部中断控制、A/D转换中断控制任务,其中的CPLD芯片采用的是Altera公司的MAX II系列的 EPM570GT100C4,其采用了全新的CPLD体系结构,具有价格低,功耗低和容量大的特性,具有灵活的可编程接口和大量的可编程I/O管脚;
[0047] 双口 RAM数据共享模块用于实现主DSP模块和从DSP模块的数据交互,该模块采用了 Cypress公司生产的双口 RAMCY7C025AV,容量为8K,最长访问时间20ns,其特点在于具有两组相互独立的地址总线、数据总线和控制总线,分别与两个处理器进行连接。采用的 BUSY信号控制方案实现主从DSP “异步”运行,采用中断控制方案完成系统初始化。
[0048] 如图3所示,模拟信号测量模块包括电压电流等级变换模块,电压电流信号输入调理和隔离模块,频率测量模块,A/D转换模块。模拟信号测量模块主要用于实现多路模拟信号到数字信号的转换。其中电压电流等级变换模块通过互感器将输入的高电压、大电流信号转换为低电压、小电流信号;电压电流信号输入调理和隔离模块由主要由隔离电路与调幅滤波电路串联组成,实现信号的滤波整形、电气隔离。其中,隔离电路采用隔离运算放大器芯片对模拟量信号进行隔离,调幅滤波电路采用通用有源滤波器芯片对模拟量信号进行滤波和幅值调整;频率测量模块将其中的系统电压信号转换为电压方波信号,便于控制器测量;A/D转换模块在主控模块的控制下实现多路模拟信号到数字信号的转换,可以实现最多10路信号的同时采集,采集精度高,且可保证采样点时刻严格一致。
[0049] 如图4所示,仿真信号输出模块包括D/A转换模块,电压电流输出调理和隔离模块,电压功率放大模块,电流功率放大模块。仿真信号输出模块用于实现仿真结果输出,D/ A转换模块在主控模块的控制下以设定的速率同时完成多路数字信号到模拟信号的转换, 可以实现最多12路信号的同时转换输出,信号转换精度高,且可保证各路信号数据点输出时刻严格一致;电压电流输出信号调理和隔离模块主要由隔离电路与调幅滤波电路串联组成,实现信号的滤波整形、电气隔离。其中,隔离电路采用隔离运算放大器芯片对模拟量信号进行隔离,调幅滤波电路采用通用有源滤波器芯片对模拟量信号进行滤波和幅值调整; 功率放大模块将调理和隔离后的信号进行功率放大,实现机端高电压、大电流信号的输出, 采用硬件反馈控制,输出稳定精确,效率高。
[0050] 如图5所示,A/D转换模块使用芯片AD7656,该芯片是高集成度、6通道、16bit逐次逼近(SAR)型ADC,它具有最大4LSBS INL和每通道达250kSPS的采样率,并且在片内包含一个2. 5V内部基准电压源和基准缓冲器。该芯片包含一个低噪声、宽带采样保持放大器(T/H),以便处理输入频率高达8MHz的信号。该芯片还具有高速并行接口,可以与主DSP模块的数据总线连接。主DSP模块通过PWM单元控制A/D转换模块的启停和采样频率。其指示转换完成的信号ADBUSY通过CPLD外部中断管理单元后接入主DSP模块外部中断,主DSP 模块在外部中断中对A/D转换模块的数据进行处理。
[0051] 如图6所示,D/A转换模块选择TI公司生产的DAC7744作为信号输出的数模转换器。其转换建立时间为10uS,典型功耗为200mW,提供双缓冲的输入逻辑,可实现多路信号的同步输出,采用15V供电方案,同时外加IOV参考源,输出的范围为10V。D/A转换模块使用3块DAC7744芯片,其数据线与控制线和主DSP模块外部总线连接,由CPLD实现地址译码,可同时输出12路信号,并保证各路信号数据点输出时刻严格一致。
[0052] 如图7所示,通讯接口模块采用CY7C68013的USB芯片,用于本装置与上位机终端的通信,包括控制命令与试验参数的下发以及试验数据的上传。通过异步读写的Slave FIFO方式实现CY7C68013与主DSP模块的连接,同时采用USB2. 0通信协议实现与上位机终端的通信。
[0053] 如图8所示,电压电流信号输入调理和隔离模块和电压电流信号输出调理和隔离模块采用的隔离放大器与低通滤波器分别使用TI公司生产的ISOlM与UAF42。ISOlM采用了双电源15V供电,可通过IOV双极性电压信号,最大非线性误差为0. 01 %。UAF42可完成对输入信号的切比雪夫二阶低通滤波,截止频率和品质因素直接通过外接电阻进行调整。输入信号经过隔离放大,低通滤波以及电压跟随后进入A/D转换模块。D/A转换模块输出电压信号经过隔离放大和低通滤波后再送至功率放大模块。
[0054] 如图9所示,电流功率放大模块主要由放大前级、功率输出级和反馈放大级三部分组成。其中0P07以同向输入的方式作为放大器的前级,它具有很大的输入阻抗以及很高的开环增益。两片0PA549集成功率放大器并联使用作为系统的功率输出级,0PA549采用 IOV供电,输出电压可达+5V,并联电路的最大的输出电流为20A。INA128和RlM及RES4 构成了电流采样反馈放大电路。电流功率放大器的输入信号是经由主DSP模块和D/A转换模块输出后的模拟信号再经过隔离放大、低通滤波后形成的。
[0055] 如图10所示,电压功率放大模块主要由放大前级、功率输出级两部分组成,并通过精密电阻分压实现反馈。其中0P27以同向输入的方式作为放大器的前级,它具有很大的输入阻抗以及很高的开环增益。功率输出级采用APEX公司的PA85,此芯片是一种高压、高精度的MOSFET运算放大器,输出电流达200mA,双端供电时输出电压可达士 215V。电压功率放大器的输入信号是经由主DSP模块和D/A转换模块输出后的模拟信号再经过隔离放大、 低通滤波后形成的。
[0056] 如图11所示,在开关量输入模块中,对于有源开关节点,输入电平信号经过光耦隔离后调整为3. 3V电平信号并送至主DSP模块。为了防止信号反接以及实现光耦的过压保护,分别加入了二极管。对于无源开关节点,当输入引脚短路时,光耦输入导通,输出为低电平信号;当输入引脚断开时,光耦输入截止,输出为高电平信号。
[0057] 如图12所示,频率测量模块的功能是将单相电压信号转换为幅值为3. 3V的方波, 供给主DSP事件管理器的捕获单元,由DSP计算出电压信号频率,进而控制PMW脉冲的输出频率,实现对电压电流信号的同步交流采样。频率测量模块中使用的电压比较器选择电压比较器LM311,实现信号的整形以获得方波;光电耦合器选择TLP550芯片,起到模拟量与数字量的隔离作用。
[0058] 如图13所示,开关量输出模块的功能是输出一些额外的开关控制信号,为了实现电气隔离和提高脉冲信号的输出电流驱动能力,该模块由输出缓冲模块和光耦隔离模块组成。
[0059] 如图14所示,主DSP模块上电并完成初始化后便进入循环等待,直到上位机下发命令后,根据选择的测试项目(Test Project)进入相关试验。每个试验中根据实际要求分别执行相应的操作,试验结束回到循环等待状态。从流程图可以看出装置采用的是开放式结构的程序设计,每个试验项目相互独立,互不干扰,因此非常便于新试验的添加和已有试验代码的修改。
[0060] 如图15所示,从DSP模块的主要任务是完成仿真模型的求解。系统上电后,从DSP 模块与主DSP模块一样,当收到上位机终端下发的命令后,进行系统初始化并进入等待状态;当从DSP接收到试验参数后,根据相应的试验类型进行模型的求解,并将运算结果返还至双口 RAM数据共享模块。
[0061] 如图16所示,触发角测量模块根据频率测量模块测量到的同步信号,开关量输入模块输入的6相脉冲开关量信号,触发信号为双脉冲。测量中使用了主DSP模块的两个捕获单元,在中断中进行处理和计算。每个捕获有一个深度为2的FIFO,每次写满后会产生中断,即每两次捕获产生中断,也可设置为每次捕获都进入中断。捕获使用EVA的CAPl和 CAP2,都捕获上升沿,选择通用定时器2。计数器的计数时钟为设置为:150/2/2 = 37. 5M。
[0062] 要完成测量需要三个中断配合,两个捕获中断和定时器2溢出中断:
[0063] CAP2捕获同步信号,在每个上升沿进入中断,计算出频率,清除溢出计数。同时,为了保证CAPl在此后的第一个上升沿进入中断,需要把01写入CAPFIF0寄存器的CAP1FIF0 位。计算公式为:
[0064] Frel = 37500000. 0/(float) (65536*t2of+CAP2ValueL_CAP2ValueF);
[0065] CAPl捕获A相正半波开关管驱动信号,在双脉冲中第一个脉冲的上升沿进入中断,计算出捕获时刻和同步信号上升沿出现时刻的差值,同时根据当前的频率值计算出触发角。计算公式为:
[0066] Angle = (float) (65536*t2of+CAPlValue_CAP2ValueF)*Frel*360/37500000. 0 ; 由于是双脉冲,在每次进入中断时都要把FIFO中的值读空,确保在双脉冲的第二个脉冲上升沿时不会进入中断。即在同步信号的上升沿更新频率值,在A相正半波开关管驱动信号的第一个脉冲上升沿时更新触发角的值。
[0067] 上位机终端为一套具有完善功能的人机界面,用于向主控模块发送控制指令和实验参数,同时接收主控模块发送来的仿真结果数据,在终端界面上进行记录和显示,并可对数据进行测量和分析,自动输出试验报告。上位机主要包括示波器绘图模块、通道选择模块、坐标设置模块、试验参数设定模块和界面菜单栏模块。示波器绘图模块读取从通讯接口模块接收到的试验数据,并实时显示试验数据和实时绘制图形。通道选择模块根据不同试验的国标要求,来选取不同的通道数据和通道参数的表现形式。坐标设置模块根据不同试验的要求设置示波器坐标系个数,坐标系的值域范围以及不同坐标系对应的不同通道。试验参数设置模块发送不同试验的参数并在试验结束后完成数据计算和处理。菜单栏功能模块实现打开、保存、打印试验数据、将数据导出到Excel或导出到word的功能;可完成各种动静态试验的参数设置和系统参数设定;而且用户可选择所以需要的模式进行查看试验; 最重要的是能实现各种静态试验、动态试验以及测试试验等;另外还可以完成一些附加功能如计算、刷新和帮助等功能。
[0068] 上所述为本发明的较佳实施例而已,但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改,都落入本发明保护的范围。

Claims (12)

1. 一种同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:包括主控模块和与所述主控模块相连的模拟信号测量模块,开关量输入模块,仿真信号输出模块,开关量输出模块;还包括上位机终端和通讯接口模块,所述上位机终端通过通讯接口模块与所述主控模块相连;所述主控模块,用于根据所述模拟信号测量模块和所述开关量输入模块传来的数据进行仿真计算,将计算结果输出到所述仿真信号输出模块和所述开关量输出模块,同时将计算结果通过所述通讯接口模块发送至所述上位机终端;所述模拟信号测量模块,用于实现输入模拟信号的调理、隔离、滤波和测量功能; 所述开关量输入模块,用于实现输入开关量信号的调理和隔离功能; 所述仿真信号输出模块,用于实现仿真结果信号的调理、隔离、滤波和功率放大功能; 所述开关量输出模块,用于实现输出开关量信号的调理和隔离功能; 所述通讯接口模块,用于实现所述主控模块和所述上位机终端的数据交互; 所述上位机终端,用于发送控制指令和实验参数,同时接收仿真结果数据,在终端界面上进行记录和显示。
2.根据权利要求1所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述主控模块包括主DSP模块、从DSP模块、CPLD逻辑控制模块、双口 RAM数据共享模块;所述主DSP模块,用于在所述CPLD逻辑控制模块的配合下,实现输入信号测量、输出数据发生、与所述通讯接口模块通讯,并通过所述双口 RAM数据共享模块控制所述从DSP模块进行模型实时求解;所述CPLD逻辑控制模块,用于辅助所述主DSP模块对外设进行控制和管理,包括外设地址译码、开关量监控、开关量输出、外部中断控制、A/D转换中断控制;所述双口 RAM数据共享模块,用于所述主DSP模块和所述从DSP模块的数据交互和存储。
3.根据权利要求2所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述主DSP 模块包括主DSP通讯接口模块、数据处理模块、通讯控制模块、触发角测量模块、励磁功率单元模块、DA数据发生模块;所述主DSP通讯接口模块与所述双口 RAM数据共享模块数据联接;所述通讯控制模块与所述通讯接口模块数据联接;所述数据处理模块与所述模拟信号测量模块数据联接;所述DA数据发生模块与所述仿真信号输出模块数据联接;所述触发角测量模块与所述CPLD 逻辑控制模块数据联接;所述励磁功率单元模块与所述触发角测量模块和数据处理模块数据联接。
4.根据权利要求2所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述从DSP 模块包括数据联接的从DSP通讯接口模块和模型求解模块;所述从DSP通讯接口模块,用于与所述双口 RAM数据共享模块进行数据通讯; 所述模型求解模块,用于对从所述从DSP通讯接口模块接受到的数据进行仿真计算。
5.根据权利要求1所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述模拟信号测量模块包括电压电流信号输入调理和隔离模块,以及与所述电压电流信号输入调理和隔离模块相连接的频率测量模块,A/D转换模块、电压电流等级变换模块;所述频率测量模块和A/D转换模块还分别于与所述主控模块相连。
6.根据权利要求5所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述电压电流信号输入调理和隔离模块,主要由采用隔离运算放大器芯片的隔离电路和采用通用有源滤波器芯片的调幅滤波电路连接组成。
7.根据权利要求1所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述仿真信号输出模块包括电压电流信号输出调理和隔离模块,以及与所述电压电流信号输出调理和隔离模块相连的D/A转换模块,电压功率放大模块,电流功率放大模块;所述D/A转换模块还与所述主控模块相连。
8.根据权利要求7所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述电压电流信号输出调理和隔离模块,主要由采用隔离运算放大器芯片的隔离电路和采用通用有源滤波器芯片的调幅滤波电路连接组成。
9.根据权利要求7所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述电压功率放大模块包括放大前级和功率输出级;所述放大前级采用同向输入放大器,所述功率输出级采用MOSFET运算放大器。
10.根据权利要求7所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述电流功率放大模块包括放大前级、功率输出级和反馈放大级;所述放大前级采用同向输入放大器;所述功率输出级采用两片集成功率放大器;所述反馈放大级由精密差分运放构成。
11.根据权利要求1所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述开关量输出模块包括输出缓冲模块和光耦隔离模块。
12.根据权利要求1所述的同步发电机励磁系统仿真测试装置,其特征在于:所述通讯接口模块采用USB2. 0接口芯片。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103616637A (zh) * 2013-11-12 2014-03-05 北京航空航天大学 永磁同步电动机模拟器
CN103728510A (zh) * 2013-12-18 2014-04-16 国电南瑞科技股份有限公司 励磁装置现场测试系统和方法
CN104502687A (zh) * 2014-12-19 2015-04-08 上海发电设备成套设计研究院 一种基于磁隔离的高耐压发电机励磁电流采集器
CN104569805A (zh) * 2013-10-12 2015-04-29 苏州热工研究院有限公司 一种励磁装置的静态测试方法
CN105575209A (zh) * 2016-02-22 2016-05-11 江苏信息职业技术学院 电气教学系统
CN106154159A (zh) * 2015-04-24 2016-11-23 中广核工程有限公司 励磁系统测试装置及方法
CN108120928A (zh) * 2017-12-19 2018-06-05 长沙理工大学 同步发电机励磁试验系统
CN108287307A (zh) * 2017-12-22 2018-07-17 苏州恒美电子科技股份有限公司 用于电机测试的数据处理系统
CN108333507A (zh) * 2017-01-18 2018-07-27 南方电网科学研究院有限责任公司 发电机励磁调节器检测系统
WO2019109284A1 (zh) * 2017-12-07 2019-06-13 深圳市汇顶科技股份有限公司 调试器以及芯片调试方法
CN110138294A (zh) * 2019-06-25 2019-08-16 国网山东省电力公司临朐县供电公司 一种基于dsp的自动励磁控制装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1949656A (zh) * 2006-11-09 2007-04-18 天津理工大学 基于dsp的励磁控制器数据采集与处理系统及其工作方法
CN201637790U (zh) * 2009-12-11 2010-11-17 北京航天拓扑高科技有限责任公司 一种模拟量变换器测试台

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1949656A (zh) * 2006-11-09 2007-04-18 天津理工大学 基于dsp的励磁控制器数据采集与处理系统及其工作方法
CN201637790U (zh) * 2009-12-11 2010-11-17 北京航天拓扑高科技有限责任公司 一种模拟量变换器测试台

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘刚: "同步发电机励磁系统测试仿真仪的研究与设计", 《华中科技大学硕士学位论文》 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104569805A (zh) * 2013-10-12 2015-04-29 苏州热工研究院有限公司 一种励磁装置的静态测试方法
CN104569805B (zh) * 2013-10-12 2017-10-10 苏州热工研究院有限公司 一种励磁装置的静态测试方法
CN103616637B (zh) * 2013-11-12 2016-02-24 北京航空航天大学 永磁同步电动机模拟器
CN103616637A (zh) * 2013-11-12 2014-03-05 北京航空航天大学 永磁同步电动机模拟器
CN103728510A (zh) * 2013-12-18 2014-04-16 国电南瑞科技股份有限公司 励磁装置现场测试系统和方法
CN104502687A (zh) * 2014-12-19 2015-04-08 上海发电设备成套设计研究院 一种基于磁隔离的高耐压发电机励磁电流采集器
CN106154159B (zh) * 2015-04-24 2019-05-17 中广核工程有限公司 励磁系统测试装置及方法
CN106154159A (zh) * 2015-04-24 2016-11-23 中广核工程有限公司 励磁系统测试装置及方法
CN105575209A (zh) * 2016-02-22 2016-05-11 江苏信息职业技术学院 电气教学系统
CN108333507B (zh) * 2017-01-18 2020-11-03 南方电网科学研究院有限责任公司 发电机励磁调节器检测系统
CN108333507A (zh) * 2017-01-18 2018-07-27 南方电网科学研究院有限责任公司 发电机励磁调节器检测系统
WO2019109284A1 (zh) * 2017-12-07 2019-06-13 深圳市汇顶科技股份有限公司 调试器以及芯片调试方法
CN108120928A (zh) * 2017-12-19 2018-06-05 长沙理工大学 同步发电机励磁试验系统
CN108287307A (zh) * 2017-12-22 2018-07-17 苏州恒美电子科技股份有限公司 用于电机测试的数据处理系统
CN110138294A (zh) * 2019-06-25 2019-08-16 国网山东省电力公司临朐县供电公司 一种基于dsp的自动励磁控制装置

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