1、單片機在開機并網(wǎng)模擬系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要:針對基于模擬電路的直流調(diào)速勵磁裝置在開機并網(wǎng)模擬系統(tǒng)中應(yīng)用時,難于實現(xiàn)跟計算機進行通信，維護調(diào)試困難，易受電網(wǎng)干擾，精度較低等問題，開發(fā)設(shè)計了基于STC89C52單片機的直流調(diào)速勵磁裝置，用性價比較高、技術(shù)資料較全的STC89C52單片機作為核心控制元件，做成數(shù)字觸發(fā)電路，利用軟件來實現(xiàn)移相。經(jīng)實踐，基于STC89C52單片機的直流調(diào)速勵磁裝置，不僅提高了精度，調(diào)試也比較方便,還能夠很容易的實現(xiàn)跟計算機進行通信。關(guān)鍵詞：單片機STC89C52直流調(diào)速勵磁裝置開機并網(wǎng)模擬系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中，開機并網(wǎng)操作是要求非常嚴格、技術(shù)含量較高的一項技能，其操作的好壞，會影

2、響發(fā)電機的并網(wǎng)時間，甚至損壞電氣設(shè)備、影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此，電力系統(tǒng)的相關(guān)工作人員要非常熟練的進行開機并網(wǎng)操作，但是由于電能生產(chǎn)的特殊性，工作人員不能在電站中進行反復(fù)的練習所以,在工作人員培訓和學生教學中需要一套開機并網(wǎng)模擬系統(tǒng)，本文談的開機并網(wǎng)模擬系統(tǒng)用0.38kV的低壓來模擬發(fā)電機端的高壓。這里采用性價比較高、技術(shù)資料較全的STC89C52單片機作為核心控制元件。1開機并網(wǎng)模擬系統(tǒng)功能及組成開機并網(wǎng)模擬系統(tǒng)可實現(xiàn)的操作有手動開機并網(wǎng)、自動開機并網(wǎng)一鍵操作、自動開機并網(wǎng)分步操作、發(fā)電機組檢修安全措施布置、發(fā)電機出口斷路器檢修安全措施布置等。該系統(tǒng)可以供電站職工培訓在校學生學習以及電氣

3、值班員考證使用。開機并網(wǎng)模擬系統(tǒng)由動力模塊、發(fā)電機模塊、開關(guān)柜模塊、直流調(diào)速勵磁模塊、控制及同期模塊、通信模塊及微機控制模塊。動力模塊的核心設(shè)備是直流電動機，用直流電動機來模擬原動機。發(fā)電機模塊的核心設(shè)備是低壓的同步發(fā)電機，用其來模擬高壓同步發(fā)電機。開關(guān)柜模塊主要包括低壓隔離開關(guān)、低壓萬能斷路器、數(shù)字式互感器以及母線，其中母線能跟0.38kV市電連接，用它們來模擬高壓設(shè)備?？刂萍巴谀K主要是進行手動準同期操作、自動準同期操作和控制包括二次控制回路、手動同期裝置和相關(guān)儀表。計算機控制模塊包括操作軟件、主機、顯示器及外設(shè)。通信模塊主要是為了實現(xiàn)微機模塊跟開關(guān)柜模塊、控制及同期模塊、直流調(diào)速勵磁模

4、塊之間的通信。2直流調(diào)速勵磁裝置硬件原理直流調(diào)速勵磁模塊的核心是直流調(diào)速勵磁裝置。直流調(diào)速勵磁裝置主要有以下幾個功能；首先,驅(qū)動直流電動機旋轉(zhuǎn)，并且能夠調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速;其次,給同步發(fā)電機提供勵磁電流，并能調(diào)節(jié)其端電壓。為了實現(xiàn)以上功能，采用三相半波可控整流電路將交流變換為直流，利用基于STC89C52單片機的控制系統(tǒng)對整流電路進行控制。2.1三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路的工作情況取決于負載的性質(zhì)，負載一般可分為純電阻和阻感兩種類型，而本文的情況是阻感負載，電路見圖1。下面分析這種情況下電路的工作情況。如果負載為阻感負載，且L較R大得多，則整流電路ID的波形基本是平直的，流過晶閘管的電流

5、接近矩形波。當a30時，例如a=60時當U2過零時，由于電感的存在，阻止電流下降，因而VT1繼續(xù)導通，直到下一相晶閘管VT2的觸發(fā)脈沖到來,才發(fā)b生換流，由VT2導通向負載供電，同時向VT1施加反壓使其關(guān)斷。這種情況下ud波形中出現(xiàn)負的部分，若a增大,ud波形中負的部分將增多，至a=90時,ud波形中政府面積相等,ud的平均值為零，可見阻感負載時a的移相范圍為901。2.2單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)原理框圖見圖2。電源是為了給系統(tǒng)提供直流電源。按鍵設(shè)置有五個，分別是電壓上升、電壓下降、轉(zhuǎn)速上升、轉(zhuǎn)速下降、復(fù)位鍵，通過五個按鍵來控制兩個整流電路控制角的移相。因為兩個整流電路的輸入都是0.38kV的市電

6、，而市電的中性點是直接接地的，可以認為三相之間相位差保持120。不變所以同步電壓可以只選取A相，通過過零檢測電路檢測其過零點，作為移相的基準，如果為了更加精確,可以將三相電壓作為同步電壓。測速及通信用單片機不僅可以和STC89C52之間進行通信，還可以跟計算機進行通信，并且還具有測量直流電動機轉(zhuǎn)速的功能。光電隔離和觸發(fā)脈沖形成電路，輸出觸發(fā)脈沖,控制兩個整流電路的輸出。3單片機系統(tǒng)軟件原理要對整流電路進行控制，必須利用單片機系統(tǒng)的軟件解決脈沖同步和移相的問題。軟件采用相對同步基準觸發(fā)方式，該方式僅需一個同步基準，當?shù)谝粋€脈沖由同步基準差生后，再以第一個脈沖作為下一個觸發(fā)脈沖的基準，以此類推2。

7、移相的實現(xiàn)，是當同步信號正跳沿發(fā)生時，觸發(fā)STC89C52硬件定時器T0開始計時，同時中斷NTO產(chǎn)生中斷響應(yīng)，將按當前按鍵要求計算的a值寫入軟件觸發(fā)定時器T1,并啟動定時器T1,當時間到了輸出觸發(fā)脈沖3。定時器T1中斷的中斷處理子程序如圖34。主程序流程如下，當單片機啟動開始后就檢測同步電壓過零點，然后初始化控制角使兩個整流電流輸出值都為零，接下來判斷是否有轉(zhuǎn)速上升或下降的命令，以此來減小或增大控制角a1如果沒有轉(zhuǎn)速控制命令就判斷是否有電壓上升或下降命令，以此來減小或增大控制角a2調(diào)節(jié)完控制角后或者沒有檢測到轉(zhuǎn)速和電壓的控制命令都要再次檢測同步電壓過零點，然后根據(jù)控制角al和角a2的大小來調(diào)整輸出值，最后又返回判斷轉(zhuǎn)速和電壓控制命令，如此循環(huán)。4結(jié)語基于STC89C52單片機的直流調(diào)速勵磁裝置，克服了模擬觸發(fā)電路,靠硬件實現(xiàn)移相觸發(fā)，精度較低，易受電網(wǎng)電壓影響的缺點。不僅提高了精度，程序修改、調(diào)試都比較方便，抗干擾能力也較強，還能夠?qū)崿F(xiàn)跟計算機進行通信，更加適用于開機并網(wǎng)模擬系統(tǒng)。參考文獻王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)M.4版.機械工業(yè)出版社,2006,2:51-54.陳濤.電網(wǎng)遠動終端功率采集模塊的設(shè)計J.哈爾濱理工大學學報,2