TMS320F2812 DSP在柴油發(fā)電機組頻率測量中的應用

0 引 言
對于柴油發(fā)電機組而言，調(diào)頻性能的好壞，是決定整個發(fā)電機組電氣性能的關(guān)鍵，決定了它的電壓特性、帶載能力。而傳統(tǒng)的模擬頻率調(diào)節(jié)裝置要實現(xiàn)復雜的控制規(guī)律或擴展更多的功能，就必然造成結(jié)構(gòu)復雜，成本提高，可靠性降低的問題。隨著微處理器技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，柴油發(fā)電機的頻率調(diào)節(jié)從傳統(tǒng)的模擬技術(shù)轉(zhuǎn)向數(shù)字控制。數(shù)字式控制器具有算法靈活、精度高、抗能力強等特點，對數(shù)字式控制器的研究已成為柴油發(fā)電機領(lǐng)域的熱門課題。本文論述的就是柴油發(fā)電機數(shù)字控制器中頻率測量環(huán)節(jié)的功能實現(xiàn)。

1 測頻原理
系統(tǒng)的原理框圖如圖l所示，柴油發(fā)電機的頻率可由光電編碼器來檢測，碼盤與機組傳動軸連接，能夠產(chǎn)生兩個頻率變化且正交(即相位相差90°)的脈沖，DSP通過其EV管理器的正交編碼脈沖QEP電路對脈沖頻率或周期進行測量，從而測得機組轉(zhuǎn)速，機組轉(zhuǎn)速n與同步發(fā)電機發(fā)電頻率f之間滿足：

f=pn/60 （1）
其中p為發(fā)電機的極對數(shù)。故由此可間接測得柴油發(fā)電機的頻率。

而測取機組轉(zhuǎn)速的方法有T法、M法和M／T法，T法是通過測量光電碼盤所產(chǎn)生的相鄰兩個脈沖之間的時間來確定轉(zhuǎn)速，故適合測量較低轉(zhuǎn)速；M法則是在一定的時間間隔內(nèi)對光電碼盤所產(chǎn)生的脈沖進行計數(shù)來確定轉(zhuǎn)速，故適合測量較高轉(zhuǎn)速；而M／T法由于結(jié)合了前兩者的特點，所以在測速場合被廣泛使用。其原理是，由定時器確定采樣周期T，定時器的定時開始時刻總與脈沖編碼器的第一個計數(shù)脈沖前沿保持一致，在T的期間內(nèi)得到脈沖數(shù)M1，同時，另一個計數(shù)器對標準的時鐘脈沖進行計數(shù)，當T定時結(jié)束時，只停止對脈沖計數(shù)器的計數(shù)，而T結(jié)束后脈沖編碼器輸出的第一個脈沖前沿時，才停止對標準時鐘的計數(shù)，并得到計數(shù)值M2，其持續(xù)時間為T+△T，即可以推導出此時轉(zhuǎn)速為：

其中K為編碼器旋轉(zhuǎn)一周的脈沖數(shù)；fs為標準的時鐘脈沖的頻率。由式(1)可得，機組頻率為：

按此方法測頻，脈沖數(shù)M2會存在多1或少1的誤差，但由于fs遠高于光電脈沖頻率，所以由其引起的誤差很小，測量精度大大提高。