發電機數字化自動并車裝置的原理

雖用到一些脈沖信號，但基于差頻電壓原理的各種電壓如鋸齒波電壓信號、三角波電壓信號等都是模擬量，要采用專門電路才能得到，且有一定延時和變形，造成自動裝置的測量誤差。隨著計算機技術的迅速發展和成熟，使數字化并車方法成為可能。用于工業控制的單片機和可編程控制器（plc）等可實現數字式并車，下面介紹一種發電機數字式并車方法的原理。
數字方式準同步并車主要分為頻率檢測、待并發電機頻率調整、相位差檢測三個部分。其中相位差檢測包括發出含提前量的合閘指令。
1．頻率差檢測
正弦波電壓信號ug和un經鑒零器變換為正半周期矩形波信號后，就可用計算機的計數器進行計數測量，如圖1所示。當矩形波出現上升沿時，觸發計數器開始計數；當矩形波達第二個上升沿時，停止計數。計數值代表信號的周期，再除以2，得到半周期。例如，計數器的計數頻率為1mhz，對于工頻50hz的半周期計數值為10000次，若待并發電機頻率為50.5hz時，計數值是9901次；頻率為49.5hz時，計數值為10101次。分別對ug和un計數，求出計數差，就可判斷頻率差是否符合并車條件。
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圖1 頻率檢測-半周期記數
2．頻率調整
若頻率差檢測不滿足并車條件，就應根據頻率差的符號調整待并發電機的轉速。數字量的符號判斷是輕而易舉的，計算機輸出一定寬度、一定頻率的調速脈沖也很容易實現，而且可以根據頻差的大小，隨時改變調速脈沖的寬度和頻率。調速脈沖經功率放大后輸出。如果調整待并發電機頻率在fn<fg≤(fn+0.5)hz范圍內，且使fg等于或接近(fn+0.5)hz，將有利于并車的成功。
3．相位差檢測與合閘控制
以電網電壓矩形波上升沿觸發計數器計數，以待并發電機電壓矩形波上升。沿觸發計數器停止計數，則計數值可表示兩波形相位差。最大計數值是電網電壓半周期計數值，表示相位差 δ=180°；最小計數為0，表示相位差δ=0°。發合閘指令應有提前量，提前量采用恒定提前時間方式。設主開關平均動作時間為0.1s，電網頻率以50hz計算，提前量為0.1/（1/50）＝5（個周期），表示以電網矩形波計算提前量時，要提前5個波。考慮計算機檢測判斷及發合閘指令要一定時間，檢測提前量應再加一個周期。圖2表示了這種相位關系。檢測提前電網6個周期的相位差的方法是：已知電網半周期計數值與待并發電機半周期計數值之差，只要乘以12倍，就是我們要檢測的值。當檢測到值以后，待下一次電網電壓矩形波上升沿一出現，就發出合閘脈沖。檢測相位差的程序流程如圖3所示。
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圖1 檢測含提前量的相位差原理
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圖2 相位差檢測流程圖
采用數字式并車，提高了裝置的檢測精度。就檢測頻率差、相位差及調速控制三個方面而言，并不需要a/d轉換和d/a轉換，因此結構簡單。軟件易于實現運算及控制，也容易修改、優化和智能化。除了并車功能之外，計算機還可以實現其他功能，充分發揮其效率。


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