发电机数字化自动并车装置的原理

虽用到一些脉冲信号，但基于差频电压原理的各种电压如锯齿波电压信号、三角波电压信号等都是模拟量，要采用专门电路才能得到，且有一定延时和变形，造成自动装置的测量误差。随着计算机技术的迅速发展和成熟，使数字化并车方法成为可能。用于工业控制的单片机和可编程控制器（plc）等可实现数字式并车，下面介绍一种发电机数字式并车方法的原理。
数字方式准同步并车主要分为频率检测、待并发电机频率调整、相位差检测三个部分。其中相位差检测包括发出含提前量的合闸指令。
1．频率差检测
正弦波电压信号ug和un经鉴零器变换为正半周期矩形波信号后，就可用计算机的计数器进行计数测量，如图1所示。当矩形波出现上升沿时，触发计数器开始计数；当矩形波达第二个上升沿时，停止计数。计数值代表信号的周期，再除以2，得到半周期。例如，计数器的计数频率为1mhz，对于工频50hz的半周期计数值为10000次，若待并发电机频率为50.5hz时，计数值是9901次；频率为49.5hz时，计数值为10101次。分别对ug和un计数，求出计数差，就可判断频率差是否符合并车条件。
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图1 频率检测-半周期记数
2．频率调整
若频率差检测不满足并车条件，就应根据频率差的符号调整待并发电机的转速。数字量的符号判断是轻而易举的，计算机输出一定宽度、一定频率的调速脉冲也很容易实现，而且可以根据频差的大小，随时改变调速脉冲的宽度和频率。调速脉冲经功率放大后输出。如果调整待并发电机频率在fn<fg≤(fn+0.5)hz范围内，且使fg等于或接近(fn+0.5)hz，将有利于并车的成功。
3．相位差检测与合闸控制
以电网电压矩形波上升沿触发计数器计数，以待并发电机电压矩形波上升。沿触发计数器停止计数，则计数值可表示两波形相位差。最大计数值是电网电压半周期计数值，表示相位差 δ=180°；最小计数为0，表示相位差δ=0°。发合闸指令应有提前量，提前量采用恒定提前时间方式。设主开关平均动作时间为0.1s，电网频率以50hz计算，提前量为0.1/（1/50）＝5（个周期），表示以电网矩形波计算提前量时，要提前5个波。考虑计算机检测判断及发合闸指令要一定时间，检测提前量应再加一个周期。图2表示了这种相位关系。检测提前电网6个周期的相位差的方法是：已知电网半周期计数值与待并发电机半周期计数值之差，只要乘以12倍，就是我们要检测的值。当检测到值以后，待下一次电网电压矩形波上升沿一出现，就发出合闸脉冲。检测相位差的程序流程如图3所示。
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图1 检测含提前量的相位差原理
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图2 相位差检测流程图
采用数字式并车，提高了装置的检测精度。就检测频率差、相位差及调速控制三个方面而言，并不需要a/d转换和d/a转换，因此结构简单。软件易于实现运算及控制，也容易修改、优化和智能化。除了并车功能之外，计算机还可以实现其他功能，充分发挥其效率。


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