專利名稱：嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，自動(dòng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)控制的重要組成部分，它的基本功能是給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供直流電流，同時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的直流電流，控制發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定，滿足發(fā)電機(jī)正常發(fā)電的需要，控制發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率的合理分配，因此同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)直接影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行或事故運(yùn)行中，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)保證發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行，有效地提高發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，使電力系統(tǒng)有令人滿意的性能是至關(guān)重要的。目前嵌入式勵(lì)磁系統(tǒng)是將硬件和軟件分為兩個(gè)獨(dú)立的部分分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，這種組合系統(tǒng)只能改善軟/硬件各自的性能，而不可能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做出很好的性能優(yōu)化，在軟件方面一般都不具備操作系統(tǒng)，而是用前后臺(tái)程序運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)性較差，應(yīng)用程序幾乎不能擴(kuò)展。所以勵(lì)磁控制系統(tǒng)的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，成為同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的重要研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)，采用軟/硬件結(jié)合的協(xié)同設(shè)計(jì)觀念對(duì)軟/硬件進(jìn)行分析和合理的劃分，從而使整個(gè)系統(tǒng)的性能達(dá)到最佳狀態(tài)，提高了勵(lì)磁控制裝置的性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)，是由系統(tǒng)架構(gòu)分支，軟/硬件實(shí)現(xiàn)分支，系統(tǒng)集成分支和系統(tǒng)測(cè)試分支四個(gè)部分組成；系統(tǒng)架構(gòu)分支和軟/硬件實(shí)現(xiàn)分支采用一種軟/硬件結(jié)合的協(xié)同結(jié)構(gòu)對(duì)軟/硬件進(jìn)行分析和合理的劃分，從而使勵(lì)磁控制系統(tǒng)的軟/硬件達(dá)到合理的組合，使其系統(tǒng)的性能達(dá)到最佳狀態(tài)；系統(tǒng)架構(gòu)分支的輸出端連接軟/硬件實(shí)現(xiàn)分支，軟/硬件實(shí)現(xiàn)分支的輸出端連接系統(tǒng)集成分支，系統(tǒng)集成分支的輸出端連接系統(tǒng)測(cè)試分支。
嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)分支包括硬件劃分、軟件劃分2個(gè)小分支；硬件劃分小分支將勵(lì)磁控制系統(tǒng)劃分為交流采樣、中央處理、功率開(kāi)關(guān)、數(shù)據(jù)通信、液晶顯示等5個(gè)模塊；交流采樣模塊的輸入端連接外部電路的互感器，其輸出端連接中央處理模塊的輸入端，中央處理模塊的輸出端連接功率開(kāi)關(guān)模塊，功率開(kāi)關(guān)模塊輸出端連接發(fā)電機(jī)，數(shù)據(jù)通信模塊雙向連接PC機(jī)與DSP，中央處理模塊的輸出端連接液晶顯示模塊。軟件劃分小分支將勵(lì)磁控制系統(tǒng)分為AD采樣、脈沖形成、調(diào)節(jié)控制、數(shù)據(jù)通信、液晶顯示5個(gè)任務(wù)，5個(gè)任務(wù)都是建立在操作系統(tǒng)uC/OS-II的基礎(chǔ)上，由uC/OS-II進(jìn)行切換。
嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)分支是用protel軟件完成5個(gè)硬件模塊的印制電路板的電路和各個(gè)硬件模塊之間的接口電路的連接，軟件實(shí)現(xiàn)分支是完成操作系統(tǒng)的選取和5個(gè)任務(wù)的C程序代碼編寫(xiě)，本勵(lì)磁控制系統(tǒng)選取的操作系統(tǒng)是uC/OS-II。
嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的系統(tǒng)集成分支是將uC/OS-II和5個(gè)任務(wù)經(jīng)過(guò)編譯后，一起下載到TMS320F2812DSP的存儲(chǔ)器中，將軟硬件集成到一起進(jìn)行調(diào)試。
嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的系統(tǒng)測(cè)試分支對(duì)集成的嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)進(jìn)行一系列的測(cè)試，如帶負(fù)載測(cè)試、安全測(cè)試和壓力測(cè)試等。
本發(fā)明的工作原理本案所涉及的嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的工作原理為此系統(tǒng)主要是采用軟/硬件結(jié)合的協(xié)同設(shè)計(jì)觀念對(duì)軟/硬件進(jìn)行分析和合理的劃分，從而使勵(lì)磁控制系統(tǒng)的軟/硬件達(dá)到較好的組合，勵(lì)磁控制系統(tǒng)的性能達(dá)到最佳狀態(tài)。
本發(fā)明的優(yōu)越性和技術(shù)效果在于根據(jù)勵(lì)磁系統(tǒng)所需完成的功能和需求，在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行系統(tǒng)軟硬件的劃分，軟/硬件協(xié)同并行開(kāi)發(fā)，互相支持，互相提供開(kāi)發(fā)平臺(tái)，克服了目前先硬件、后軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程，使系統(tǒng)達(dá)到性能的優(yōu)化。由于實(shí)時(shí)將嵌入式操作系統(tǒng)移植到微處理器之后，使應(yīng)用程序的編寫(xiě)更加容易，同時(shí)可移植性大大增強(qiáng)，代碼可復(fù)用率顯著提高。


附圖1為本發(fā)明嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的總框圖
附圖2為本發(fā)明嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的系統(tǒng)架構(gòu)分支框圖附圖3為本發(fā)明嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的硬件實(shí)現(xiàn)分支框圖附圖4為本發(fā)明嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)中軟件實(shí)現(xiàn)分支框圖具體實(shí)施例方式實(shí)施例圖1一種嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)，是由系統(tǒng)架構(gòu)分支、硬件和軟件分支、系統(tǒng)集成分支與系統(tǒng)測(cè)試分支四個(gè)部分組成；其特征在于系統(tǒng)架構(gòu)分支和硬件和軟件分支采用一種軟/硬件結(jié)合的協(xié)同設(shè)計(jì)觀念對(duì)軟/硬件進(jìn)行分析和合理的劃分，從而使勵(lì)磁控制系統(tǒng)的軟/硬件達(dá)到最好的組合，使勵(lì)磁控制系統(tǒng)的性能達(dá)到最佳狀態(tài)；系統(tǒng)架構(gòu)分支的輸出端連接硬件和軟件實(shí)現(xiàn)分支，硬件和軟件實(shí)現(xiàn)分支的輸出端連接系統(tǒng)集成分支，系統(tǒng)集成分支的輸出端連接系統(tǒng)測(cè)試分支。
圖2是系統(tǒng)架構(gòu)分支包括硬件劃分、軟件劃分2個(gè)小分支。
圖2的硬件劃分小分支將勵(lì)磁控制系統(tǒng)劃分為交流采樣模塊、中央處理模塊、功率開(kāi)關(guān)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、液晶顯示模塊等5個(gè)模塊。交流采樣模塊的輸入端連接外部電路的互感器，其輸出端連接中央處理模塊的輸入端，中央處理模塊的輸出端連接功率開(kāi)關(guān)模塊，功率開(kāi)關(guān)模塊輸出端連接發(fā)電機(jī)，數(shù)據(jù)通信模塊雙向連接PC機(jī)與DSP，中央處理模塊的輸出端連接液晶顯示模塊。
圖2的軟件劃分小分支包括AD采樣、脈沖形成、調(diào)節(jié)控制、數(shù)據(jù)通信、液晶顯示5個(gè)任務(wù)，5個(gè)任務(wù)都是建立在操作系統(tǒng)uC/OS-II的基礎(chǔ)上，由uC/OS-II進(jìn)行切換。
圖3的嵌入式勵(lì)磁控制裝置硬件分支框圖由交流采樣模塊、中央處理模塊、功率開(kāi)關(guān)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、液晶顯示模塊等組成，交流采樣模塊的輸入端連接外部電路的互感器，其輸出端連接中央處理模塊的輸入端，中央處理模塊的輸出端連接功率開(kāi)關(guān)模塊，功率開(kāi)關(guān)模塊輸出端連接發(fā)電機(jī)，數(shù)據(jù)通信模塊雙向連接PC機(jī)與DSP，中央處理模塊的輸出端連接液晶顯示模塊。勵(lì)磁控制器的應(yīng)用程序和uC/OS-II經(jīng)過(guò)編譯后，被一起下載到TMS320F2812DSP的存儲(chǔ)器中，操作系統(tǒng)將整個(gè)應(yīng)用程序分解為一系列的任務(wù)，對(duì)諸個(gè)模塊進(jìn)行管理控制。中央處理模塊對(duì)采樣得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后，驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)模塊。數(shù)據(jù)通信模塊通過(guò)DSP上的串行通信接口，將PC機(jī)與DSP連接起來(lái)，完成數(shù)據(jù)的雙向傳送和數(shù)據(jù)交換。DSP的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換后，輸入到液晶顯示模塊，從而可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)一些重要數(shù)據(jù)的顯示。
圖4為本發(fā)明嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)中軟件劃分小分支框圖軟件小分支將勵(lì)磁控制系統(tǒng)分為AD采樣、脈沖形成、調(diào)節(jié)控制、數(shù)據(jù)通信、液晶顯示5個(gè)任務(wù)，5個(gè)任務(wù)都是建立在操作系統(tǒng)uC/OS-II的基礎(chǔ)上，由uC/OS-II進(jìn)行切換。
硬件實(shí)現(xiàn)分支是用protel軟件完成5個(gè)硬件模塊的印制電路板的電路和各個(gè)硬件模塊之間的接口電路的連接，軟件實(shí)現(xiàn)分支完成操作系統(tǒng)的選取和5個(gè)任務(wù)的C程序代碼編寫(xiě)，本勵(lì)磁控制系統(tǒng)選取的操作系統(tǒng)是uC/OS-II。
系統(tǒng)集成分支是將uC/OS-II和5個(gè)任務(wù)經(jīng)過(guò)編譯后，一起下載到TMS320F2812DSP的存儲(chǔ)器中，將軟硬件集成到一起進(jìn)行調(diào)試。
系統(tǒng)測(cè)試分支對(duì)集成的嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)進(jìn)行一系列的測(cè)試。如帶負(fù)載測(cè)試、安全測(cè)試和壓力測(cè)試等。
權(quán)利要求
1.一種電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)是由系統(tǒng)架構(gòu)分支、軟/硬件實(shí)現(xiàn)分支、系統(tǒng)集成分支和系統(tǒng)測(cè)試分支四個(gè)部分組成，其特征是系統(tǒng)架構(gòu)分支和軟/硬件實(shí)現(xiàn)分支采用一種軟/硬件結(jié)合的協(xié)同結(jié)構(gòu)，對(duì)軟/硬件進(jìn)行分析和合理的劃分，從而使勵(lì)磁控制系統(tǒng)的軟/硬件達(dá)到合理的組合，使系統(tǒng)的性能達(dá)到最佳狀態(tài)，系統(tǒng)架構(gòu)分支的輸出端連接軟/硬件實(shí)現(xiàn)分支，軟/硬件實(shí)現(xiàn)分支的輸出端連接系統(tǒng)集成分支，系統(tǒng)集成分支的輸出端連接系統(tǒng)測(cè)試分支。
2.根據(jù)權(quán)利要求1嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)分支其特征在于該分支包括硬件劃分、軟件劃分2個(gè)小分支，硬件劃分小分支將勵(lì)磁控制系統(tǒng)劃分為交流采樣、中央處理、功率開(kāi)關(guān)、數(shù)據(jù)通信、液晶顯示等5個(gè)模塊，交流采樣模塊的輸出端連接中央處理模塊的輸入端，中央處理模塊的輸出端連接功率開(kāi)關(guān)模塊，功率開(kāi)關(guān)模塊輸出端連接發(fā)電機(jī)，數(shù)據(jù)通信模塊雙向連接中央處理模塊，中央處理模塊的輸出端連接液晶顯示模塊。軟件劃分小分支將勵(lì)磁控制系統(tǒng)分為AD采樣、脈沖形成、調(diào)節(jié)控制、數(shù)據(jù)通信、液晶顯示5個(gè)任務(wù)，5個(gè)任務(wù)都是建立在操作系統(tǒng)uC/OS-II的基礎(chǔ)上，由uC/OS-II進(jìn)行切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的軟/硬件實(shí)現(xiàn)分支其特征在于硬件實(shí)現(xiàn)分支是用protel軟件完成5個(gè)硬件模塊的印制電路板的電路和各個(gè)硬件模塊之間的接口電路的連接，軟件實(shí)現(xiàn)分支完成操作系統(tǒng)的選取和5個(gè)任務(wù)的C程序代碼編寫(xiě)，本勵(lì)磁控制系統(tǒng)選取的操作系統(tǒng)是uC/OS-II。
4.根據(jù)權(quán)利要求1嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的系統(tǒng)集成分支其特征在于是將uC/OS-II和5個(gè)任務(wù)經(jīng)過(guò)編譯后，一起下載到TMS320F2812DSP的存儲(chǔ)器中，將軟硬件集成到一起進(jìn)行調(diào)試。
全文摘要
一種電力系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)嵌入式勵(lì)磁控制系統(tǒng)，克服了目前系統(tǒng)應(yīng)用的先硬件、后軟件的分立組合造成的種種弊病，采用協(xié)同設(shè)計(jì)的觀念，對(duì)軟/硬件進(jìn)行分析和合理的劃分，從而使整個(gè)系統(tǒng)的性能達(dá)到最佳狀態(tài)，并將實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)移植到微處理器中，保證系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性，本發(fā)明的優(yōu)越性和技術(shù)效果在于根據(jù)勵(lì)磁系統(tǒng)所需完成的功能和需求，在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行系統(tǒng)軟/硬件的劃分，軟/硬件協(xié)同并行開(kāi)發(fā)，互相支持，互相提供開(kāi)發(fā)平臺(tái)，而不是目前系統(tǒng)應(yīng)用的先硬件、后軟件的分立組合，本發(fā)明實(shí)時(shí)將嵌入式操作系統(tǒng)移植到微處理器之后，使應(yīng)用程序的編寫(xiě)更加容易，同時(shí)可移植性大大增強(qiáng)，代碼可復(fù)用率顯著提高。
文檔編號(hào)G06F17/00GK1949657SQ20061012932
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者周雪松, 康文廣, 馬幼捷, 張躍均, 邵寶福, 吳平安, 安小東 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)