水轮发电机组控制系统设计

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1、水轮发电机组控制系统设计水轮发电机组控制系统设计 伴随着水电站增效扩容项目的步伐,水轮发电机组装机 容量进行增加,电厂励磁控制系统信息量全面扩大,采集处 理数据的速度要求全面提升,现以 DSP:Tms320f2812 为核心 控制芯片,设计水力发电最小励磁控制系统。Tms320f2812 型号 32 位的 DSP 芯片是 TI 公司比较新的产品,其技术先进、 功能强大,用哈佛结构、硬件乘法、流水线技术、专用信号 寻址方式、提高数据处理及传输能力。其内部集成了 ADC 模块、EV 模块、SPI 串行外设接口、SCI 串行通讯接口、 Mcbsp 多通道串行、eCAN 网络控制器、大容量储存器,简化

2、 硬件电路,30MHz 无源晶振提供核心芯片时钟,Pll 控制寄存 器的低 4 位提供 Pll 倍频系数。芯片 Tms320f2812CPU 工作 高频为 150MHz,本电路倍频系数设为 5。基准电压 ADC 用 3V,ADCrefm、ADCrefp、引脚接 Esr 端 50m 的 10F 旁路电容,剩下一端接模拟地,ADCrese-xt 接 偏置电阻。 1 有芯片 Tms320f2812 构成的电源电路 随着半导体制造工艺进步和发展,、低电压集成电路应 用更广,比传统 5V 更低、功耗更小、性能更优。 Tms320f2812 外部 I/O 电压为,内核电压为,Tps 系列电源稳 定性好,这

3、里采用 Tps 系列电源为 Tms320f2812 提供电能。 Tps767hd318 芯片为 Tms320f2812 提供电源,原理图如图 1 所示。工业专用芯片 Tps767hd318,工作范围-40oC+125oC 温度段之间,为增加电源芯片散热速度,采用芯片下方敷设 铜面散热;电流经电容 C5 滤波,由 Tps767hd318 输出和电压,电 源为 Tms320f2812 提供内核及 I/O 接口电压。 2 仿真器接口设计 为 14 脚 JTAG 插头图,目标层 Ti 调试接口用五个标准 的信号 Trst,Tck,Tms,Tdi,Tdo 及两个扩展口 Emu0,Emu1,可 把目标连接

4、至扫描控制器,插头要测试时钟返回信号 Tck_ret,电源 Vcc 和地,Tck_ret 是扫描控制器的测试时钟, 在许多系统中,会把 TEK_RET 接 Tck 用作测试时钟, Emu0、Emu1 接上拉电阻,可以仿真。 3Tms320f2812 串口 串行通信接口 Sci 是双线异步串口,Tms320f2812 使用 这种串口,Sci 接口支持 CPU,并可与 non-return-zero 格式 外围设备通信,Sci 接收发送器各有 FiFo,减少了空间服务, 有独立的使能位、中断位,半双工通信模式独立操作,全双 工通信模式可进行操作,Scia 引导代码可选择 Sci-a 启动, 电路图

5、如图 3 所示,图中 C33,C34,C35,C36,C37 滤波电容; 串口芯片 MAX3232,用电源供电,也可与 DSP 引脚相接供电。 4 基准电源 系统用 2V 电压作为基准电压,可用 Ref19x 提供基准电 压,该电源可在-4080范围工作,电压经 10F,F 滤 波电容后,输出接 1F、F 滤波电容,Sleep 引脚接 VIN 工 作,如图 4 所示。 5Tms320f2812 芯片通讯用 eCAN Tms320f2812 用 eCAN 模块,据标准兼容性,可制定协议 在电子噪声时与控制器进行通信,eCAN 模块提供通用性、鲁 棒性串行通信,考虑兼容性问题,用 Sn65hvd251 芯片,通信 速度 1Mbps,C38 滤波电容,R6 限流电阻。 6 结语 本文设计的最小励磁控制系统,电源通用性较好,系统 电路较为简单,通讯和存储都可以满足中小型电站机组使用,在 所有 DSP 励磁控制系统中将硬件电路简化都最小范围,为后 期维护、检修提供方便。