勵磁就是向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供轉(zhuǎn)子電源的裝置。供給同步發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設(shè)備統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)。它一般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分組成。勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供勵磁電流；而勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁系統(tǒng)的自動勵磁調(diào)節(jié)器對提高電力系統(tǒng)并聯(lián)機組的穩(wěn)定性具有相當大的作用。尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展導致機組穩(wěn)定極限降低的趨勢，也促使勵磁技術(shù)不斷發(fā)展。

　　DSP是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號。再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是值得稱道的兩大特色。隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生并得到迅速的發(fā)展。

　　本文提出采用TI的數(shù)字信號處理器芯片TMS320LF2812作為控制，將實時操作系統(tǒng)DSP+μC/OS-Ⅱ，應(yīng)用于DSP的程序設(shè)計中，以次級有源鉗位開關(guān)的零電壓零電流開關(guān)（ZVZCS）DC／DC移相變換全橋電路為主電路，將系統(tǒng)的多個任務(wù)由DSP+μC/OS-Ⅱ進行調(diào)度并行執(zhí)行，完成3種形式勵磁電流的閉環(huán)控制，為同步機勵磁系統(tǒng)嵌入式設(shè)計提供一個理想的設(shè)計方案。

　　實時操作系統(tǒng)與一般意義上的操作系統(tǒng)的主要差別就在于實時操作系統(tǒng)提供了一種機制，使得運行于其上的應(yīng)用程序都能夠滿足實時性的要求。

　　1 總體結(jié)構(gòu)

　　勵磁系統(tǒng)的主要作用

　　（1）根據(jù)發(fā)電機負荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵磁電流，以維持機端電壓為給定值；

　?。?）控制并列運行各發(fā)電機間無功功率分配；

　?。?）提高發(fā)電機并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性；

　?。?）提高發(fā)電機并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性；

　?。?）在發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度；

　?。?）根據(jù)運行要求對發(fā)電機實行勵磁限制及勵磁限制。

　　勵磁系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如1所示。包括零電壓零電流開關(guān)（ZVZCS）DC/DC移相變換全橋電路、滅磁電路、驅(qū)動電路、勵磁電壓、電流調(diào)理電路、DSP控制電路、鍵盤及顯示電路、跳閘保護電路等。

　　三相交流電源，是由三個頻率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流電勢組成的電源。三相交流電較單相交流電有很多優(yōu)點，它在發(fā)電、輸配電以及電能轉(zhuǎn)換為機械能方面都有明顯的優(yōu)越性。三相交流電源經(jīng)接觸器加到三相整流模塊變?yōu)橹绷?。直流主回路供電加?00 ms的軟啟動，以防高的電壓沖擊，Ci為輸入濾波電容，并起到提高功率因數(shù)的作用。主電路軟啟動接通后，DSP根據(jù)鍵盤設(shè)定的一種調(diào)節(jié)方式，在接受到起勵指令后，輸出規(guī)定勵磁電壓，通過DSP對勵磁參數(shù)測量實現(xiàn)勵磁電流的閉環(huán)控制。保護電路中設(shè)計輸入過壓、欠壓保護、過流保護和過熱保護。

　　2 主電路工作原理

　　圖2為ZVZCS變換器的主電路圖，并聯(lián)電容C1，C2和變壓器的漏感Lk一起實現(xiàn)超前臂開關(guān)管VQ1，VQ2的ZVS。通過控制有源鉗位開關(guān)VQC來實現(xiàn)滯后臂開關(guān)管VQ3，VQ4的ZCS。

　　圖3為ZVZCS變換器的一個開關(guān)周期的主要工作波形。VQ1和VQ2在C1，C2和Lk作用下實現(xiàn)ZVS。T1時刻，變壓器的初級電壓Vab下降為零，此時使VQC導通，使鉗位電容上電壓Vcc反射到初級的Lk上，與因電流減小而產(chǎn)生的電動勢的方向正好相反，因此，使初級電流ILk迅速減小到零，而且由于串入VD1，VD2使變壓器初級續(xù)流時不會在反方向形成環(huán)流，從而使滯后臂開關(guān)管VQ3，VQ4實現(xiàn)零電流導通和關(guān)斷。

　　3 驅(qū)動信號的實現(xiàn)

　　驅(qū)動信號生成可通過DSP的事件管理模塊EVA或EVB產(chǎn)生。PWM信號4路驅(qū)動信號占空比均設(shè)置為50％；2組橋臂之間有相位差，相位超前的信號作為超前橋臂信號，相位滯后的信號作為滯后橋臂驅(qū)動信號，利用超前橋臂和滯后橋臂的相移來調(diào)節(jié)占空比。設(shè)置定時器為連續(xù)增減計數(shù)模式，在定時器下溢中斷和周期中斷時分別設(shè)置比較寄存器的值，同時保證同一個比較寄存器在定時器下溢中斷和周期中斷設(shè)置參數(shù)之和等于周期寄存器的值T，這樣就可以使產(chǎn)生的PWM脈沖為50％的占空比。設(shè)系統(tǒng)調(diào)節(jié)所得移相角對應(yīng)比較寄存器的值為x（整數(shù)），周期寄存器的值為T。設(shè)置其中一個比較寄存器在下溢中斷時賦值為0，在周期中斷時賦值為T；另一個比較寄存器在下溢中斷時賦值為x，在周期中斷時賦值為T-x，如圖4所示。可以看出，個寄存器的相位相對超前第二個寄存器180°x/T。其中一組驅(qū)動信號在計數(shù)寄存器為0時產(chǎn)生驅(qū)動信號，另一組驅(qū)動信號在0～T之間相對移動。所對應(yīng)寄存器的取值范圍較大，移相范圍是0～180°如圖4所示。