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靠性高等突出特点,DSP、ARM和FPGA是嵌入式领域应用非常广泛的微处理器。DSP是一种高速专用微处理器,其运算功能强大,能实现高速输入和高速率传输数据,专门处理不允许延迟的实时信号。ARM在顺序执行和事物处理方面功能强大,并具有多种对外通信方式,如工业以太网接口;FPGA的IO口丰富、处理数据速度快。将它们有机的结合起来构建嵌入式系统,就具有强大的功能,并且扩大了它们的应用范围,可广泛应用于各种控制、通信以及监测设备中。
发电系统是综合电力系统的核心,它主要由原动机、励磁机、主发电机、调速装置、励磁控制器等装置组成,原动机、励磁机和主发电机采用同轴连接紧凑布置方式实现集成一体化。励磁控制装置向励磁机励磁绕组提供励磁电流,从而间接的控制主发电机励磁电流,达到控制输出电流电压按照需求变化的目的,其整体结构如图2所示。
3软件设计
31控制部分软件设计
发电机控制系统采用数字控制方式。数字控制系统具有集成度高、外围设备简单的特点,其强大的数字计算能力可以进行实时复杂的控制算法,从而实现模拟电路难以完成的控制效果3,前馈控制的引入导致系统控制复杂程度大幅增加,传统的模拟控制系统难以准确实现这种复杂控制。同时,数字控制系统从控制效果、调试灵活性、通信等方面较模拟系统有很大优势,因此采用数字控制器为核心的励磁控制系统将是励磁系统的发展趋势4,也是发电机适应复杂工况(如综合电力系统等)条件下励磁控制的要求。
本文根据负载变化规律,在反馈控制基础上引入了前馈控制,将前馈的快速响应与反馈控制减小调节偏差结合起来,既提高了系统的响应速度,又减小了调节误差,以满足各种工况对励磁控制快速性和准确性的要求。
由于发电机主要是向推进逆变器负载提供直流电源,励磁调节的对象是直流侧电压Udc,因此本文以Udc为反馈量构成了电压外环;引入励磁电流Ife内环可以减小励磁机时间常数,加快励磁电流响应速度;前馈控制主要是在发电机励磁模型基础上根据转速、负载功率推算出需要的励磁机励磁电流作为前馈励磁电流。前馈控制器输出分量(前馈励磁电流分量)可以大大加快励磁机励磁电流增长速度,电压调节器输出则根据直流侧电压调节效果对励磁机励磁电流进行修正。发电机前馈加双闭环反馈控制策略框图如图3所示。
图3中的电压调节器(PI调节器)、电流调节器(PI调节器)和前馈控制器F(s)主要由DSP控制器实时计算实现。电压调节器输出和前馈控制器输出之和作为实际励磁r
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