电力系统自动化课设

本科生课程设计（论文）

第3章 自并励励磁控制系统软件设计

3.1 软件实现功能综述

本次设计所提供的电源是220V交流电源，运用直流稳压电源将其变换为可靠稳定的直流+5V电源，从而能够安全稳定的为AT89C51单片机提供电源，从而使单片机可以正常工作，通过选择合理的内部时钟电路和复位电路，并且对单片机软件进行编程，使单片机能够对外部驱动电路进行控制。其中直流稳压电源经历了变压，整流，滤波和稳压四个环节，在整流阶段，选用三相桥式半波整流的方法，在稳压过程中选用了三端稳压器LM7805，从而使输出的直流电源是可靠稳定的+5V电源。在驱动控制电路中使单片机与外部驱动控制电路进行光电隔离，并且利用单片机对外部电路进行控制。

3.2 流程图设计

为了更好的完成上述功能，本设计采用单片机来完成，首先单片机完成数据采集、控制角的计算、调节PID系数等功能，再完成六路脉冲的产生和触发的功能。

3.2.1 主程序流程图设计

控制系统上电后首先执行的是初始化和自检，初始化包括标志位和变量的初始化、中断初始化、设置各接口芯片初始化、还包括各种程序模块的初始化等等。初始化结束以后，表明励磁调节器已经准备就绪，接着程序进入起励的设置和起励条件的判别，励磁调节器等待转速信号，在发电机开机而转速未达到额定转速的95%之前将电压给定值设置在空载额定位置，转速一旦达到额定转速的95%，则主程序立刻进入主循环:首先是数据采集和处理部分，主要由三个子模块组成:电机出口交流电压采样处理子模块、电机出口交流电流采样处理子模块和励磁电压采用处理子模块。然后进入功率因数采集计算，它利用徽处理器的外部中断0和定时器1的联合使用来完成对功率因数的采样和计算，并且采用数字滤波的方式最后求得功率因数；无功调差模块可以实现无功的合理分配，以适应发电机并列运行的需要。

PID调节计算模块根据采集的数据结果与额定值进行比较，从而进行PID调节计算来算出可控硅的控制角；限制控制子模块则是为保证发电机的正常及安全

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运行而设置的。

主程序流程如图3.1所示：

启动

初始化

返回 图3.1 主程序流程图

开中断 定子电流，转子电流计算 电压调节及各种控制器的门控单PID计算 3.2.2 模拟量检测流程图设计

模拟量检测发电机出口电压、出口电流和励磁电压。通过A/D转换器对这几个量进行采集，采用PID算法来实现调节控制，计算两个相邻时刻电压的偏差值，出口电流也是如此。由于功率因数在系统中是一个很重要的参数，电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。它反映了发电机所带负载的性质，是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。而且在计算有功功率和无功功率的时候都必须用到它，所以必须对它进行很细致的采集。在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值

模拟量检测流程如图3.2所示：

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入口 根据测得脉宽计算功率因数角

计算角的正弦值

RET N 功率因数取负值 sinα＞0 Y

图3.2 模拟量检测流程图

3.2.3 程序清单

ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0030H

START: MOV SP, #60H MOV TMOD,#10H MOV TL1,#00H MOV TH1,#4BH MOV R0,#00H SETB TR1 LCALL L_DELAY SJMP $

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INT_T1: PUSH ACC PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH返 CLR TR1 MOV TL1,#00H SETB TR1 MAIN：MOV TMOD,#21H; SETB TR0; SETB TR1 MOV R7,#8; MOV A,#00H LOOP:MOV P1,A; RL A INC A

ACALL MAIN0; DJNZ R7,LOOP MAIN1:MOV A,#0FFH MOV P1,A； SUBB A,#08H; ACALL MAIN0 DJNZ R6,MAIN1 MAIN2:MOV A,#00H； DJNZ R5,MAIN2 LJMP LOOP

MAIN0:MOV DPTR,#15536; MOV TL0,DPL MOV TH0,DPH MOV TL1,#236; MOV TH1,#236 CPL P3.5 JNB TF1,MAIN0; CLR TF1 RET

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