PSVR 100励磁调节器的研制与应用

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1、第34卷第3期华电技术Vo1．34No．32012年3月HuadianTechnologyMar．2012PSVR100励磁调节器的研制与应用彭钢(国电南京自动化股份有限公司，江苏南京210032)摘要：介绍了PSVR100励磁调节器的研制与应用情况。PSVR100调节器采用32位双核处理器MPC8247+FPGA架构，满足了励磁控制对调节器高运算速度、高可靠性的要求；引入VxWorks嵌入式实时操作系统，保证了励磁控制的实时性，简化了励磁应用软件的开发过程，提高了软件的可移植性；采用图形化编程方法

2、，方便了工程应用过程中的软件修改；采用通道冗余、采样冗余、多重实时自检等技术，提高了励磁调节器的可靠性。在自并励励磁系统、汽轮发电机三机(含三机无刷)励磁系系统上的成功应用表明，PSVR100励磁调节器具有优良的控制指标和很高的可靠性。关键词：PSVR100励磁调节器；硬件架构；软件设计；嵌入式实时操作系统；Vxw0rk；图形化编程技术；可靠性设计中图分类号：TM301．2文献标志码：B文章编号：1674—1951(2012)03—0013—05架构中，3个处理器的功能划分不尽相同。FPGA的O引言

3、功能大多相同，主要完成功率器件触发脉冲生成以作为发电厂重要的二次设备，励磁系统对电力及开／k／开出功能；区别主要在于DSP与单片机的系统的安全、稳定、经济运行都有重要的影响。而作功能划分。为励磁系统调节与控制核心元件的励磁调节器，其优劣会影响整套励磁系统的性能。因此，励磁调节器的硬件架构、软件设计、可靠性设计成为各励磁厂家的研制重点。同时，针对不同类型的励磁系统，要求励磁调节器都能提供优良的控制性能并具有较高的可靠性。1PSVR100励磁调节器的研制1．1PSVR100励磁调节器硬件架构设计数字式励

4、磁调节器主要采用如下3种硬件图1励磁调节器三CPU架构架构：将单片机作为控制核心时，单片机完成励磁调(1)单CPU模式，即采样、调节、功率器件触发节、控制算法实现以及对外通信功能，DSP则完成模脉冲形成等全部由1块CPU完成。拟量采样功能或作为独立手动通道。(2)多CPU模式，几个CPU协同工作，各有分工。将DSP作为控制核心时，DSP完成励磁调节及(3)单CPU工作，但脉冲形成等转移到可编程控制算法实现功能，单片机则完成外部通信处理等逻辑控制器完成。功能。励磁调节器的CPU要完成励磁系统模拟量、开

5、在微处理器运算性能不是很高的前提下，三关量等状态信息采集以及控制规律运算、运行控制CPU架构不失为一种较优良的CPU架构。但这种等大量的运算任务，单CPU模式很难满足要求。架构较为复杂，需要解决多CPU之间的时序配合、多CPU模式能够满足励磁系统的运算要求，较信息交换以及硬件布线等问题。为常见的为三CPU架构(如图1所示)：调节器CPU随着微处理器性能的不断提高，提出了单CPU+由单片机、数字信号处理器(DSP)、大规模逻辑可编FPGA架构。在该架构中，1片单片机可以完成多程门阵列(FPGA)构成。

6、在各个制造厂家的三CPUCPU系统中由DSP与单片机共同承担的任务。FP．GA则完成AD采样控制、功率器件触发脉冲形成、开收稿日期：2011—10—20入／开出量处理等任务。该架构有效减少了单片机的基金项目：中国华电集团公司科技创新基金项目(CHDKJ中断调用，提高了主程序的运行安全性。PSVR1002006—01—01、励磁调节器就采用了该种架构，如图2所示。·14·华电技术第34卷—————_-1一一广封锁脉冲厂AD一I!：!l监视监视协联I一中断：I⋯采样信号：16位数据—I．．。．．．1一方

7、波信号厂一·一厂：二二厂一开关量输入I厂_]选通信号一l开入RAML．——．．fL．—．．．．．__J同步方波一田下图2PSVR100励磁调节器CPU架构触发角：lI．．．．一．放大模件PSVR100调节器采用Freescale公司的MPC8247FPGA6相双脉冲芯片作为主CPU，该处理器芯片主频可达200MHz，最高运算速度为280Ml／s(百万条指秒)，支持复杂图4PSVR100调节器FPGA功能框图高可靠性；强实时性；高可移植性；良好的可剪裁性；的数学运算，功耗低，抗干扰能力强。强大的网络通

8、信功能；开发工具支持度高。基于MPC8247芯片的上述特点，PSVR100励基于VxWorks操作系统，PSVR100励磁调节器磁调节器对CPU进行了图3所示的功能规划：将励软件划分为平台程序和励磁应用程序2部分，程序磁系统状态采样、控制规律运算等核心任务分配给G2调度由VxWorks系统内核完成，图5为PSVR100一LE内核完成，而将人机对话、对外通信等任务软件结构框图。分配给CPM完成。l逻辑控制}，1励磁系统状态采样lC2LE容错控制＼lPID+Pss控制算法