雖用到一些脈沖信號(hào)，但基于差頻電壓原理的各種電壓如鋸齒波電壓信號(hào)、三角波電壓信號(hào)等都是模擬量，要采用專門電路才能得到，且有一定延時(shí)和變形，造成自動(dòng)裝置的測量誤差。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和成熟，使數(shù)字化并車方法成為可能。用于工業(yè)控制的單片機(jī)和可編程控制器（plc）等可實(shí)現(xiàn)數(shù)字式并車，下面介紹一種發(fā)電機(jī)數(shù)字式并車方法的原理。
數(shù)字方式準(zhǔn)同步并車主要分為頻率檢測、待并發(fā)電機(jī)頻率調(diào)整、相位差檢測三個(gè)部分。其中相位差檢測包括發(fā)出含提前量的合閘指令。
1．頻率差檢測
正弦波電壓信號(hào)ug和un經(jīng)鑒零器變換為正半周期矩形波信號(hào)后，就可用計(jì)算機(jī)的計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)測量，如圖1所示。當(dāng)矩形波出現(xiàn)上升沿時(shí)，觸發(fā)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)矩形波達(dá)第二個(gè)上升沿時(shí)，停止計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值代表信號(hào)的周期，再除以2，得到半周期。例如，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率為1mhz，對(duì)于工頻50hz的半周期計(jì)數(shù)值為10000次，若待并發(fā)電機(jī)頻率為50.5hz時(shí)，計(jì)數(shù)值是9901次；頻率為49.5hz時(shí)，計(jì)數(shù)值為10101次。分別對(duì)ug和un計(jì)數(shù)，求出計(jì)數(shù)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(shù)
2．頻率調(diào)整
若頻率差檢測不滿足并車條件，就應(yīng)根據(jù)頻率差的符號(hào)調(diào)整待并發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。數(shù)字量的符號(hào)判斷是輕而易舉的，計(jì)算機(jī)輸出一定寬度、一定頻率的調(diào)速脈沖也很容易實(shí)現(xiàn)，而且可以根據(jù)頻差的大小，隨時(shí)改變調(diào)速脈沖的寬度和頻率。調(diào)速脈沖經(jīng)功率放大后輸出。如果調(diào)整待并發(fā)電機(jī)頻率在fn<fg≤(fn+0.5)hz范圍內(nèi)，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(wǎng)電壓矩形波上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，以待并發(fā)電機(jī)電壓矩形波上升。沿觸發(fā)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)值可表示兩波形相位差。最大計(jì)數(shù)值是電網(wǎng)電壓半周期計(jì)數(shù)值，表示相位差 δ=180°；最小計(jì)數(shù)為0，表示相位差δ=0°。發(fā)合閘指令應(yīng)有提前量，提前量采用恒定提前時(shí)間方式。設(shè)主開關(guān)平均動(dòng)作時(shí)間為0.1s，電網(wǎng)頻率以50hz計(jì)算，提前量為0.1/（1/50）＝5（個(gè)周期），表示以電網(wǎng)矩形波計(jì)算提前量時(shí)，要提前5個(gè)波。考慮計(jì)算機(jī)檢測判斷及發(fā)合閘指令要一定時(shí)間，檢測提前量應(yīng)再加一個(gè)周期。圖2表示了這種相位關(guān)系。檢測提前電網(wǎng)6個(gè)周期的相位差的方法是：已知電網(wǎng)半周期計(jì)數(shù)值與待并發(fā)電機(jī)半周期計(jì)數(shù)值之差，只要乘以12倍，就是我們要檢測的值。當(dāng)檢測到值以后，待下一次電網(wǎng)電壓矩形波上升沿一出現(xiàn)，就發(fā)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(shù)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(diào)速控制三個(gè)方面而言，并不需要a/d轉(zhuǎn)換和d/a轉(zhuǎn)換，因此結(jié)構(gòu)簡單。軟件易于實(shí)現(xiàn)運(yùn)算及控制，也容易修改、優(yōu)化和智能化。除了并車功能之外，計(jì)算機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)其他功能，充分發(fā)揮其效率。


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