水輪發(fā)電機組控制系統設計論文
伴隨著(zhù)水電站增效擴容項目的步伐,水輪發(fā)電機組裝機容量進(jìn)行增加,電廠(chǎng)勵磁控制系統信息量全面擴大,采集處理數據的速度要求全面提升,現以DSP:Tms320f2812為核心控制芯片,設計水力發(fā)電最小勵磁控制系統。Tms320f2812型號32位的DSP芯片是TI公司比較新的產(chǎn)品,其技術(shù)先進(jìn)、功能強大,用哈佛結構、硬件乘法、流水線(xiàn)技術(shù)、專(zhuān)用信號尋址方式、提高數據處理及傳輸能力。其內部集成了ADC模塊、EV模塊、SPI串行外設接口、SCI串行通訊接口、Mcbsp多通道串行、eCAN網(wǎng)絡(luò )控制器、大容量?jì)Υ嫫?簡(jiǎn)化硬件電路,30MHz無(wú)源晶振提供核心芯片時(shí)鐘,Pll控制寄存器的低4位提供Pll倍頻系數。芯片Tms320f2812CPU工作高頻為150MHz,本電路倍頻系數設為5�；鶞孰妷篈DC用3V,ADCrefm、ADCrefp、引腳接Esr端50mΩ～1.5Ω的10μF旁路電容,剩下一端接模擬地,ADCrese-xt接24.9kΩ偏置電阻。
1有芯片Tms320f2812構成的電源電路
隨著(zhù)半導體制造工藝進(jìn)步和發(fā)展,3.3V、1.8V低電壓集成電路應用更廣,比傳統5V更低、功耗更小、性能更優(yōu)。Tms320f2812外部I/O電壓為3.3V,內核電壓為1.8V,Tps系列電源穩定性好,這里采用Tps系列電源為T(mén)ms320f2812提供電能。Tps767hd318芯片為T(mén)ms320f2812提供電源,原理圖如圖1所示。工業(yè)專(zhuān)用芯片Tps767hd318,工作范圍-40oC～+125oC溫度段之間,為增加電源芯片散熱速度,采用芯片下方敷設銅面散熱;電流經(jīng)電容C5濾波,由Tps767hd318輸出1.8V和3.3V電壓,3.3V電源為T(mén)ms320f2812提供內核及I/O接口電壓。
2仿真器接口設計
為14腳JTAG插頭圖,目標層Ti調試接口用五個(gè)標準的.IEEE1149.1信號Trst,Tck,Tms,Tdi,Tdo及兩個(gè)擴展口Emu0,Emu1,可把目標連接至掃描控制器,插頭要測試時(shí)鐘返回信號Tck_ret,電源Vcc和地,Tck_ret是掃描控制器的測試時(shí)鐘,在許多系統中,會(huì )把TEK_RET接Tck用作測試時(shí)鐘,Emu0、Emu1接上拉電阻,可以仿真。
3Tms320f2812串口
串行通信接口Sci是雙線(xiàn)異步串口,Tms320f2812使用這種串口,Sci接口支持CPU,并可與non-return-zero格式外圍設備通信,Sci接收發(fā)送器各有FiFo,減少了空間服務(wù),有獨立的使能位、中斷位,半雙工通信模式獨立操作,全雙工通信模式可進(jìn)行操作,Scia引導代碼可選擇Sci-a啟動(dòng),電路圖如圖3所示,圖中C33,C34,C35,C36,C37濾波電容;串口芯片MAX3232,用3.3V電源供電,也可與DSP引腳相接供電。
4基準電源
系統用2V電壓作為基準電壓,可用Ref19x提供基準電壓,該電源可在-40℃～80℃范圍工作,電壓經(jīng)10μF,0.1μF濾波電容后,輸出接1μF、0.1μF濾波電容,Sleep引腳接VIN工作,如圖4所示。
5Tms320f2812芯片通訊用eCAN
Tms320f2812用eCAN模塊,據CAN2.0標準兼容性,可制定協(xié)議在電子噪聲時(shí)與控制器進(jìn)行通信,eCAN模塊提供通用性、魯棒性串行通信,考慮兼容性問(wèn)題,用Sn65hvd251芯片,通信速度1Mbps,C38濾波電容,R6限流電阻。
6結語(yǔ)
本文設計的最小勵磁控制系統,電源通用性較好,系統電路較為簡(jiǎn)單,通訊和存儲都可以滿(mǎn)足中小型電站機組使用,在所有DSP勵磁控制系統中將硬件電路簡(jiǎn)化都最小范圍,為后期維護、檢修提供方便。
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