第7讲 微机励磁调节器硬件原理

1、 微机励磁调节器硬件原理微机励磁调节器硬件原理 1 1、模拟量采集、模拟量采集2 2、闭环调节、闭环调节3 3、脉冲输出、脉冲输出4 4、限制和保护、限制和保护5 5、逻辑判断、逻辑判断6 6、给定值设定、给定值设定7 7、双机通讯、双机通讯8 8、自检和自诊断、自检和自诊断9 9、人机界面、人机界面LB继电器逻辑控制信号输入Modbus ProfibusCanbus 以太网逻辑控制信号输出MBD207双路供电板MBD206脉冲电源板AVR+FCR限制及保护自诊断容错控制逻辑控制MBD203 开关量输入输出板与工控机通讯 与上位机通讯 逻辑信号处理MBD204脉冲放大板脉 脉冲 冲放 回大 读

2、输 检出 测AVR1MBD202CPU板MBD201模拟信号板 多 快 点 速 交 FFT 流 变 采 换 样MBD205系统电源板AVR2FCR(手动)AC220V DC220V1 1、硬件资源及其特点、硬件资源及其特点 (1) (1) 通道配置：通道配置：双双微机双自动通道配置；微机双自动通道配置；从从电源、输入到脉冲输出各环节均完全独立；电源、输入到脉冲输出各环节均完全独立；每每一自动通道中设有手动控制环节；一自动通道中设有手动控制环节；通道通道间相互备用，相互跟踪，主套故障时间相互备用，相互跟踪，主套故障时 无扰切换至从通道。无扰切换至从通道。每个每个通道通道硬件包括：硬件包括：双重双

3、重供电插件供电插件MBD207 MBD207 24V24V脉冲及操作电源脉冲及操作电源插件插件MBD206MBD206+5V+5V，+12V+12V，-12V-12V电源插件电源插件MBD205 MBD205 模拟信号模拟信号隔离输入隔离输入(100V,5A(100V,5A输入输入)MBD201)MBD201CPUCPU插件（插件（DSPDSP和和FPGAFPGA）MBD202 MBD202 I/OI/O输入输出输入输出插件插件MBD203MBD203脉冲功率脉冲功率放大插件放大插件MBD204MBD204模拟量MBD201主机板MBD202脉冲放大板MBD204脉冲输出脉冲回读模拟量输入定子

4、电压：Ua,Ub,Uc同步电压TBa,TBb,TBc内部变量+5V,+12V,-12V转子IL(由变送器来)转子电流：ILa,ILb,ILc定子电流：Ia,Ib,Ic同步输入开关量MBD203串口1（与上位机通讯）串口2（与工控机通讯）16路开出16路开入核心控制产生脉冲电源板MBD207MBD206MBD205提供调节器电源双双通道相互备用、相互跟踪：通道相互备用、相互跟踪：跟踪跟踪给定值；给定值； 跟踪控制角度；跟踪控制角度；通过通过高速串口实现信息交互；高速串口实现信息交互； 通过通过开关量实现状态开关量实现状态交互；交互；完成完成双通道无扰动切换。双通道无扰动切换。MBD206MBD2

5、01MBD202MBD203MBD204MBD207MBD205MBD206MBD201MBD202MBD203MBD204MBD207MBD205AC220V1AC220V2DC220VDC24V5路CTUFUF给定值角度状态主从脉冲脉冲开关量开关量A套A套B套B套(2)(2)电源电源系统系统：双路供电和分布式双路供电和分布式隔离电源隔离电源两两套调节器有各自完全独立的电源系统，每套套调节器有各自完全独立的电源系统，每套调节器的电源系统均由厂用交流或自用交流电调节器的电源系统均由厂用交流或自用交流电与直流与直流220V220V（110V110V）双路供电，两路供电电源）双路供电，两路供电电源

6、之间无触点之间无触点切换。切换。整个整个装置电源分为主机电源（装置电源分为主机电源（+5V+5V）、模拟量）、模拟量电源（电源（+12V+12V与与-12V-12V）；脉冲电源，脉冲检测电）；脉冲电源，脉冲检测电源，开出量电源（源，开出量电源（2 2路）路） ，开入量电源（，开入量电源（2 2路）。各部分相互隔离，增强了电磁兼容能力，路）。各部分相互隔离，增强了电磁兼容能力，提高了装置整体的可靠性。提高了装置整体的可靠性。 (3) 核心芯片核心芯片 CPUCPU： 3232位位DSP,DSP,主频主频40MHz40MHz，低，低功耗功耗, ,高抗干扰能力高抗干扰能力 , ,支持浮点运算。支持浮

7、点运算。 FPGAFPGA： 可编程可编程I/OI/O接口电路，以接口电路，以FPGAFPGA大规模可编程器件为控大规模可编程器件为控制逻辑接口，基于制逻辑接口，基于FPGAFPGA的可的可控硅同步移相触发技术基于控硅同步移相触发技术基于FPGAFPGA的测频技术。的测频技术。优点：优点：1.1.计算速度快计算速度快; ;2.2.接口电路简单接口电路简单, ,可编程可编程; ;3.3.功耗低功耗低, ,无需另加散热风无需另加散热风机机; ;A/DA/D转换转换: : 优点：优点：1.1.无无可可调电位器调电位器; ;2.2.响应速度快响应速度快; ;3.3.测量精度测量精度不受波不受波 形形畸

8、变畸变的影响。的影响。指标：指标：1414位位8 8路并行路并行ADAD转换器，每周期采样转换器，每周期采样3636点点2 2、数据及地址总线不出板技术、数据及地址总线不出板技术（4 4）人机界面：）人机界面：人机界面工控机与调节器的控制通道完全独立，人机界面工控机与调节器的控制通道完全独立，励磁励磁运行时运行时, ,调节器调节器的运行状态与工控机的运行状态无关。的运行状态与工控机的运行状态无关。2 2、硬件、硬件功能功能MBD207MBD207：对交直流输入：对交直流输入220V220V实现整流滤波功能，实现整流滤波功能，形成直流形成直流电源。电源。MBD206MBD206：产生五路：产生五

9、路24V24V电源，分别用于：电源，分别用于：a a、脉冲电源；脉冲电源； b b、脉冲、脉冲检测电源；检测电源；c c、开入（、开入（1 1）；）； d d、开入、开入（2 2）；）； e e、输出继电器电源。、输出继电器电源。MBD205MBD205：产生：产生+5V+5V，12V12V电源，提供主机工作系电源，提供主机工作系统电源。统电源。 MBD201MBD201：、将将IF,ILIF,IL通过星格通过星格CT(5A/2mA)CT(5A/2mA)转变成转变成2mA2mA信号；信号；、将、将UF1UF1、UF2UF2、USUS、UTUT、IFIF、ILIL转为低电压信号；转为低电压信号；

10、、产生、产生UFUF、UTUT三相过零方波。三相过零方波。图4-5 交流电压采样接口电路UF1A-INSPT10F1R149.9K1234SPT1Uf1aUf1a0图4-6 交流电流采样接口电路IFA-IN1,32,4SCT1If1aIf0IFA0-IN-R1510K+12-122348R1410KR16 1KC10 10nFU5AOP2971IFAMBD202MBD202：.核心核心控制作用（控制作用（DSPDSP）；）；.实现实现A/DA/D采样（采样（MAX125MAX125）；）；.实现实现A A、B B套双机通讯；套双机通讯；.watchdog.watchdog看门狗监视；看门狗监视

11、；.由由FPGAFPGA实现以下实现以下功能：功能：产生脉冲产生脉冲; ;实现实现A/BA/B切换逻辑切换逻辑; ;测频测频（UFUF、UTUT），），脉冲脉冲回回读检测读检测; ;软件软件故障及故障及watchdogwatchdog动作输出。动作输出。MBD203MBD203：.开关开关量输入；量输入； .开关开关量输出；量输出；.与与工控机工控机通讯；通讯；.+5V.+5V、12V12V电源检测。电源检测。MBD204MBD204：.脉冲脉冲放大放大输出；输出；.脉冲脉冲切换；切换； .开开入（状态入（状态/ /主从）、开出（主从信号）；主从）、开出（主从信号）；.脉冲脉冲回读回读；.硬件硬件强行置主输出脉冲功能。强行置主输出脉冲功能。 3 3、 硬件原理图（硬件原理图（MBD207MBD207）SAVR2000SAVR2000的电源的电源硬件硬件原理图（原理图（MBD205MBD205）硬件硬件原理图（原理图（MBD201-1MBD201-1）硬件硬件原理图（原理图（MBD201-2MBD201-2）硬件硬件原理图（原理图（MBD201-3MBD201-3）硬件硬件原理图（原理图（MBD202-1MBD202-1）硬件硬件原理图（原理图（MBD202-2MBD202-2）硬件硬件原理图（原理图（MBD202-