自学开发同步并车装置(此贴为一个记录贴)

2019-07-25 14:54发布

   本人从小语文就不好,中间可定很多错误语句。

从大学毕业到工作已经5年了。从最初的现场实习到PLC程序设计,到现场调试,一直在与自动电站,监控系统打交道,所用的器件只要是重要部分的器件几乎全都是进口器件,从开关到上层监控系统,深感国内的船舶配套公司只有核心技术,却没有技术核心,单纯的从PMS功率管理系统(自动电站)这一块来讲,所有的核心器件如:PPU(发电机保护与并车单元)与控制器(PLC)+HMI,都是一直在使用国外生产的产品,然后在进行二次程序开发(其实只是对PLC进行相应的程序编写),而相某些国际大的船舶配套公司比如伯瑞斯、康士伯都是采用自行研发的模块来进行PMS的操控,而这些设备的购买成本是相当的高昂,我在想如果哪一天,这些大公司,推出一个买他们的配电板就送对应的PMS系统的话,我们这些使用对外采购设备的公司该如何生存。于是我萌生了自行开发PMS系统的想法。
   PPU的核心功能是并车功能,开发是一步一步进行的,所以我决定先开发同步并车装置。
   说到开发,我自从工作以后除了有时需要,我会用51做一些简单的东西,其他的已经忘记的差不多了,大学我的专业是电气工程自动化专业,不怕大家笑话,我大学除了大1,后面各种课几乎都是靠补考才过的,时间都拿来玩游戏了。不过也和电站系统打了这些年的交道,对其的原理功能还是稍微有点了解,对其中的工作方式是完全七窍通了六窍,感谢现在的网络时代,各种资料网上都有,于是我开始恶补。为后面的开发做准备。
   同步并车装置(船上几乎全是同步发电机)是用来将一台柴油机发电机并到电网上去的装置,其通过调整柴油机的转速来控制柴油机的频率,来达到使柴油发电机的相位与电网相位相等,在相等时发出同步合闸命令,将主开关合上,即完成了并车。
   同步并车的要求有,电压幅值接近,频率相差不能超过0.5HZ,相位差不能超过27度。
   为了后面的PPU功能开发,PPU带功率检测,谐波计算,有功无功功率计算,功率因数计算等等。所以我决定使用FFT算法来进行对相位的计算(这里的并车条件中的相位是指基波相位),于是我选择了DSP芯片来作为我的主控芯片。
   
   我选择的核心控制芯片是28346,为什么选他呢,因为他RAM大,速度快。采集芯片AD7606+ADR441(基准源),外挂一个SST的FLASH,启动从外部FLASH启动。目前项目刚进入到程序测试,下面来分别讲述我的每一步设计(只是大概)。
   
  第一步:信号基础采集层。
  为了保证采集精度,我本来是想联系一个变压器厂家请其帮我设计一个变压器的,这个变压器是由要求的,其线性度要求很高,并且频率响应要足够,60HZ的基波的50次谐波是3KHZ,那其频率响应至少要在4KHZ之内不能失真,如果将高次信号抑制掉了,那么我测量的信号也就不准确了。结果变压器厂家一听是打样,没一个肯帮忙设计的,结果只能选择电流型电压互感器,但是这里问题就来了,如下图
电压输入电路 电压输入电路
这里相当于一个L与一个大电阻与一个L与一个小电阻,这样频率越高那么相位差就月大,所以这种方案只能测量10几次的谐波,离IEC电能质量分析仪的50次谐波标准相差大了,不过我用来测量基波的相位是可行的,如果想要测量50次谐波那么一定要用一个变压器来实现,变压器我自己已经设计好了,但是还没打样,不知道可行不可行,就不发上来丢人现眼了。
后面的4.7K的电阻和22NF的电容是一个低通滤波。好像是滤除1.5KHZ以上的信号,本来想设计一个2阶的,后面想想有相移,就作罢了。

电压量采集进去了 我还要测量频率,我决定频率的捕捉用DSP的ECAP这个功能来实现,怎么使ECAP采集到这个输入点呢,我设计了如下的电路:
QQ图片2.png QQ图片1.png
交流电输入经过光耦和电压比较器转换成为一个方波在进行测量,电容是用来滤除毛刺的,我试过了,如果不加这个电容,在0点的时候方波信号有许多毛刺,到时CAP信号就捕捉不准了。
以上就是同步器的基础信号采集部分。

下面的部分,会慢慢传上来。

在写这个的同时,也是我一个学习的过程,如果其中有什么错误,请大家指正。




   



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