【正文】 別為、對應(yīng)系數(shù)。太陽能電池轉(zhuǎn)化效率隨著技術(shù)的進(jìn)步不斷提高，%，砷化鎵電池可達(dá)25%，第三代電池最高可達(dá)80%以上。目前應(yīng)用在電動汽車和光伏發(fā)電系統(tǒng)里的膠體電池，嚴(yán)格算是鉛酸蓄電池的一種。用戶可以通過智能電子終端實時的監(jiān)控電氣設(shè)備的運行狀態(tài)，并能夠根據(jù)自己的需求與電網(wǎng)公司相關(guān)部門在線交互。二次側(cè)同樣接測量儀表和保護(hù)裝置，其工作時，二次側(cè)接近于開路狀態(tài)。圖39 I2C總線配置原理圖 Schematic of I2C bus disposition總線速率越高，所接的上拉電阻越小。這里需要用到的通信方式主要有常用的232/485串口通信、系統(tǒng)內(nèi)部存儲與傳輸?shù)腎2C通信以及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸所需的GPRS通信。單片機有100個引腳，其內(nèi)部資源異常豐富，配備多種外設(shè)組件[46]，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖41所示。具有非常低的靜態(tài)電流和漏失，內(nèi)部具有過流和過熱保護(hù)功能。四個按鍵分別對應(yīng)翻頁、換行、數(shù)據(jù)加和數(shù)據(jù)減等功能。同時可以將此同步信號作為中斷輸入，以控制晶閘管的移相角度。圖414 單相全控橋整流原理圖 Circuit schematic of single phase control rectification bridge單相全控橋輸出電壓波形如圖415所示，其輸出整流電壓[45]： (43) 圖415 全控橋輸出電壓波形（為導(dǎo)通角） Voltage wave from control rectification bridge圖416 晶閘管觸發(fā)控制電路 Circuit schematic of thyristor trigger control 單片機的32位定時器1通過CT32B1_MAT0匹配輸出50kHz的PWM信號，該信號和RST復(fù)位后的高電平信號相與，作為晶閘管的總控制開關(guān)。圖418 IGBT的觸發(fā)和保護(hù)電路 Trigger and protect circuit of IGBT其驅(qū)動核心芯片選取富士的EXB841集成驅(qū)動器，它可直接驅(qū)動400A/600V型IGBT，工作頻率高達(dá)40kHz，信號延遲小于1 。串口通信幀格式如圖422所示。另外還具備SPI接口、串行通信接口、兩路音頻接口以及通用的GPIO口，工作時功耗很低[50]。逆變滅磁的時候不需要控制滅磁開關(guān)。圖428 SP706S工作原理圖 Running schematic of SP706S 本章小結(jié)本章為系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分，主要考慮裝置的功能需求說明和系統(tǒng)模型，搭建了裝置整體硬件構(gòu)架，然后以層次原理圖的形式對各功能模塊進(jìn)行了劃分。當(dāng)電源失效檢測功能不用時，將 PFI 管腳直接接到 GND或VCC，U2是被監(jiān)控的單片機。圖427 非線性電阻滅磁原理圖Fig427 Circuit schematic of nonlinear resistance extinguish magnetism另外在非線性電阻滅磁過程中，本裝置還采用逆變滅磁作為備用滅磁。它適用于電信設(shè)備的電池充、放電開關(guān)和負(fù)載開關(guān)，其內(nèi)部由兩組MOS管組成。HG4123是一種超小型中功率直流繼電器，線圈額定電壓為24V。當(dāng)01/2時為降壓；當(dāng)1/21時為升壓[45]。 全控整流電路單相全控整流電路如圖414所示。它的工作頻率范圍為20Hz20kHz，能達(dá)到絕緣耐熱F 級(155℃)。I2C總線數(shù)據(jù)傳輸過程如圖46所示。經(jīng)過電容穩(wěn)壓和濾波，由三端穩(wěn)壓芯片7812輸出直流12V的電壓，可供繼電器使用。(7)強勵倍數(shù)：2倍，勵磁頂值電壓倍數(shù)為2。GPRS模塊可以通過串口與單片機通，其通信協(xié)議是AT命令集，包括TX和RX之外，還有一些硬件握手信號，如DTR、CTS、DCD等,其中DCD信號可以檢測GPRS模塊所處狀態(tài)；DTR信號告知GPRS模塊傳送結(jié)束[48]。I2C總線應(yīng)用在存儲芯片和實時時鐘芯片中較多。電流互感器工作時，二次側(cè)的阻抗很小，接近短路狀態(tài)。 圖36 物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)圖 Internet of Things Level structure chart感知層以RFID、紅外、GPRS等傳感器通過感知和測量實時獲得各種需要的數(shù)據(jù)。組件單獨使用或并聯(lián)時不需要接旁路二極管，另外工作條件好的場合也可以考慮不用[35]。圖31 光伏電池內(nèi)部原理圖Fig. 31 Inner schematic of photovoltaic cell 光伏電池等效電路與特性目前太陽能光伏電池按材料分，主要有帶狀硅、聚光、單晶硅、多晶硅和薄膜電池等幾類[3639]。在考慮擾動的情況下，線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程表示為[44]： (237)式中，W為擾動矩陣，p為擾動量。 積分分離PID算法PID控制中積分環(huán)節(jié)可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，當(dāng)系統(tǒng)突然出現(xiàn)較大偏差時，因積分項的作用，會使系統(tǒng)超調(diào)過大而且振蕩劇烈。由于該裝置采用32位單片機，計算速度能滿足較高要求，而電力系統(tǒng)并不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。該系統(tǒng)主要由測量比較單元、調(diào)差單元、勵磁輸出限制單元、勵磁控制計算單元、綜合保護(hù)單元和通信單元等組成。但如果能相應(yīng)的及時調(diào)節(jié)勵磁電流，改變的值，從而可以維持的穩(wěn)定。第二章 勵磁控制原理與算法分析 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)主要由勵磁功率單元、勵磁調(diào)節(jié)器和輸入測量單元組成[31]。另外能量轉(zhuǎn)化率高，存儲更加方便[21] 的太陽能光熱技術(shù)的發(fā)展也極為迅速，它將和光伏技術(shù)互為補充，齊頭發(fā)展[24]。 國外研究現(xiàn)狀 1969年，美國學(xué)者首次提出了PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)壓器）的概念，形成了“AVR+PSS”結(jié)構(gòu)的勵磁控制器。本裝置采用他勵與自勵相結(jié)合的接線方式，其中他勵接線時，設(shè)計其勵磁電流取自太陽能光伏組件。論文最后通過交流采樣、晶閘管移相控制、相位檢測、時鐘調(diào)整和串口通信等實驗驗證了裝置的部分模塊的功能并達(dá)到了相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)。 circuits of system protection and antijamming. Software design contain the main operation mode control, sampling and calculation, munications and storage, protection and antijamming design, especially considering that the V/ F limit,low excitation limit, noload strong excitation limit, overload limit, start and deexcitation control.This paper analyzes and discusses the automatic excitation control algorithms and sampling excitation process can be switched to two modes: the integral separation PID control and linear optimal control, the sampling process is using 64point fast Fourier algorithm to improve the accuracy. Finally, experiments of sampling, thyristor phaseshift control, phase detector, clock adjustment and serial munication have verificated parts function of the device and achieved the appropriate technical indicators.The device has a good humanputer interface, hardware scalability, software patibility, convenient for system to upgrade and can be applied to smallsized hydropower plants, paper mill, chemical piants and other enterprises owned generator sets, with a more wide application market.KEY WORDS: LPC1768。 微機勵磁控制器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)研究現(xiàn)狀上世紀(jì)80年代初，我國一些高校和科研單位開始研制數(shù)字式勵磁控制裝置[12]。此后已經(jīng)開始應(yīng)用于大容量機組，主要著重于完善與優(yōu)化性能并提高可靠性[910]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化變電站中已經(jīng)得到應(yīng)用，其應(yīng)用層能實現(xiàn)信息技術(shù)與智能電網(wǎng)的融合，使電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)能智能交流。發(fā)電機機端電壓、輸出電流和勵磁電流、頻率等信號通過輸入測量環(huán)節(jié)傳送到勵磁調(diào)節(jié)器。=0為無差特性，機端電壓恒定。交流采樣必須滿足奈奎斯特定律： (23)是采樣頻率，是被采樣對象的最高頻率。在設(shè)計采樣過程中，可以根據(jù)數(shù)值計算方法采用快速傅里葉算法（FFT）思想編寫采樣流程。該算法能避免在系統(tǒng)發(fā)生較大偏差時，減少超調(diào)和振蕩時間，而且能夠結(jié)合增量式數(shù)字PID算法的優(yōu)點。本章主要通過簡述勵磁控制裝置的組成原理，并根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，搭建出新型數(shù)字式微機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型。另外光伏組件的壽命也大大的延長，多數(shù)能用30多年[3639]。其電液呈膠態(tài)，具備深放電能力，對溫度有較強的適應(yīng)性。智能電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)為三化：信息化、自動化和互動化，到2020年的目標(biāo)是分布式能源發(fā)電逐步向即插即用式發(fā)展。電流型的電壓互感器，其一次側(cè)一般串聯(lián)一個限流電阻，相當(dāng)于一個1:1的電流互感器。在100Kbit/s的傳輸速率時，上拉電阻一般為 。第四章 勵磁控制器硬件設(shè)計 裝置功能需求說明：(1)主回路可采用自并勵和他勵兩種接線形式，能滿足穩(wěn)定機端電壓和均衡無功分配等基本功能。(1)512KB 的 Flash 存儲器；(2)64KB的ROM；(3)1個以太網(wǎng) MAC；(4)USB 主機/從機/OTG接口；(5)4 個 UART；(6)2 條 CAN通道；(7)2 個 SSP控制器、SPI接口；(8)3 個 I2C 接口；(9)8 通道的 12 位 ADC、10 位 DAC；(10)電機控制 PWM；(11)4 個通用定時器；(12)6輸出的通用 PWM；(13)多達(dá) 70 個的通用 I/O管腳。 時鐘與存儲模塊圖45 時鐘與存儲原理圖 Circuit schematic of clock and storage chip該模塊采用I2C 通信方式，只需兩根數(shù)據(jù)線SDA和SCL即可完成單片機對實時時鐘芯片SD2403和存儲芯片AT24C512中數(shù)據(jù)的讀寫，快捷方便，而且節(jié)省單片機資源。如圖47所示，每個按鍵均采用10k的排阻上拉，無鍵按下為高電平。圖412 電流采樣電路 Circuit schematic of current detection電流采樣原理與電壓采樣原理類似，如圖412所示。對應(yīng)的晶閘管控制端口只要輸出高電平，便能使對應(yīng)的三極管9013的飽和導(dǎo)通，從而使脈沖觸發(fā)器兩端得電，輸出相應(yīng)的晶閘管觸發(fā)方波信號控制晶閘管的開通。VIN+和VIN為其輸入信號引入端，單片機輸出的PWM信號經(jīng)過該芯片放大處理后可以直接控制IGBT的通斷；引腳5為其內(nèi)部過流保護(hù)電路的輸出端，過流時可以通過光耦給單片機發(fā)送中斷信號關(guān)斷PWM信號的輸出，從而實現(xiàn)對IGBT的保護(hù)[35]。圖422串口通信幀格式 The frame format of serial port municationMAX3232 芯片是美信公司為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的低功耗單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,其工作電壓范圍為++，頻率高達(dá)1Mbps。SIM300DZ的引腳SIMSIMSIM8和SIM9分別對應(yīng)SIM_DATA、SIM_SLK、SIM_RST和SIM_VDD等功能，SIM300DZ與8引腳的SIM卡座的連接以及與串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口的接線圖如圖425所示[50]。在功率單元的整流回路關(guān)斷時，晶閘管兩端會產(chǎn)生較大的過電壓，為防止晶閘管損壞，還通常采用阻容吸收電路并聯(lián)在整流橋的兩端。硬件系統(tǒng)主要包括單片機的基本外圍系統(tǒng)：電源、時鐘與存儲、按鍵與顯示模塊；數(shù)據(jù)采集和控制模塊：采樣、整流、斬波和觸發(fā)控制模塊；通信模塊：23485和GPRS模塊；系統(tǒng)保護(hù)和抗干擾模塊。 如圖428所示，為SP706S 的一個典型的應(yīng)用電路。當(dāng)此電壓達(dá)到其導(dǎo)通閾值時，其阻值迅速減小，形成回路，將所有能量消耗掉。IFR7316是一種全新HEXFET型功率MOSFET。HF2160是一種小型大功率繼電器，具有30A的觸電切換功能，F(xiàn)級的線圈絕緣等級。于是： (45)所以輸出電壓為： (46)改變可以輸出電壓，既可升壓也能降壓。因此當(dāng)單片機檢測到高電平的時候即可認(rèn)為輸入電壓過零，但真正的過零點在該脈沖方波的中心點處。體積小，精度高，電壓隔離能力強，安全可靠。其存儲量大，通信方便，適用于測控系統(tǒng)。二次側(cè)