基于DSP的一体化水轮发电机控制系统设计与实现
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电能由于其生产、使用方便，输送安全经济的优点逐渐成为了世界第一能源。并且，电能相较于其他能源具有可再生性，能够广泛运用于社会生产生活，对社会发展具有重要意义。电能如此重要，所以我们才需要对其加以控制，使电能更好地方便人们的日常生活、维护社会的和谐以及国家的稳定。我们都知道任何电产品都有关于额定电压、电流、功率等相关指标，这也就是说明我们所提供给用户的电能也应该有详细的指标，即是电能质量指标。因此，控制发电源头，使生产出来的电不断趋近于合格指标然后再并入电网，可以使可用电能得到极大的优化。 1 目前水力发电现状 从我国的地域资源来看，河流众多的情况为水利发电带来了巨大的潜力，尤其是小型水利发电。但目前小型水电站综合自动化程度并不高。在相关技术已经成熟的条件下，研发高性能、低成本的小水电机组综合自动化系统显得尤为重要。不同结构和功能的水电控制系统已有开发，如初步研究和探讨了水轮发电机组综合控制器理论设计，设计了多CPU实现的小水电多功能一体机。其中多CPU的设计条理清楚，结构明晰，但这种方案对于小型水电站来说造价偏高，且多CPU资源不能充分利用。随着DSP技术的高速发展，集机组保护、励磁控制、调速控制、水机自动化和通信等功能于一体的综合控制器更加完善，它既降低了小水电站控制装置的成本，又提高装置的可靠性和控制性能指标，实用价值极高。 2 控制系统总体设计 2.1 控制系统硬件结构图 系统的工作原理是：TMS320LF2407DSP芯片是系统中的核心控制，当系统开始运行时，计算机利用串口通信向TMS320LF2407DSP芯片发送控制指令和参数，DSP通过中断的方式接受控制指令和相关参数，经芯片内部运算部分运算处理后，将接受到的控制指令和参数转化为同步电机的执行指令，DSP再根据电机执行指令控制通用输入/输出引脚向步进电机驱动器发出脉冲信号。其中DSP芯片是控制核心，外围电路可添加显示器等。该芯片自身带有A/D转换器、I/O口以及通信接口，还带有一般控制器并不具备的故障保护电路、数字测速以及PWM生成功能，简化了系统的硬件部分配置。
2.2 控制系统软件设计及PID算法 2.2.1 控制系统软件设计 控制器的软件采用C语言编写，软件主要由主程序、定时器、中断程序及PWM脉冲产生中断程序构成。其中，系统初始化程序包括设置时钟，初始化I/O口、A/D口及PWM口。主程序在检测I/O口状态后，将其值存入寄存器，当中断来临时，设置PID参数，输入采样值，将采样值与给定值进行比较并计算偏差量，根据偏差量计算当前时刻控制量，输出控制值并保持偏差值。 2.2.2 PID算法的数字实现 PID调节算法适用于模拟调节系统，由于计算机系统只能接收数字量，因此，要想在计算机中实现PID调节，必须把PID算法数字化，然后才能用计算机实现。 |
