PPD512勵(lì)磁控制器單元

PPD512勵(lì)磁控制器單元

勵(lì)磁
一般我們把根據(jù)電磁感應(yīng)原理使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子形成旋轉(zhuǎn)磁場的過程稱為勵(lì)磁。此外，為發(fā)電機(jī)等“利用電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備”提供工作磁場也叫勵(lì)磁 。有時(shí)，向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供轉(zhuǎn)子電源的裝置也叫勵(lì)磁。
隨著電力建設(shè)的發(fā)展，中國電力系統(tǒng)行業(yè)已進(jìn)入大網(wǎng)絡(luò)、高電壓、大機(jī)組的階段。大容量機(jī)組運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性對于整體電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全至關(guān)重要。然而，影響發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性最大的是電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)對于電網(wǎng)安全起到了非常重要的作用，它不僅是機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的保證，也是整個(gè)電網(wǎng)中無功以及電壓調(diào)節(jié)的杠桿。 [1]
主要作用
1、維持發(fā)電機(jī)端電壓在給定值，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，通過調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)弱來恒定機(jī)端電壓。
凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖
凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖
2、合理分配并列運(yùn)行機(jī)組之間的無功分配。
2、提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，包括靜態(tài)穩(wěn)定性、暫態(tài)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

指令集的方式
CPU的分類還可以按照指令集的方式將其分為精簡指令集計(jì)算機(jī)(RISC)和復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)(CISC)。RISC指令長度和執(zhí)行時(shí)間恒定，CISC指令長度和執(zhí)行時(shí)間不一定。 RISC 指令的并行的執(zhí)行程度更好，并且編譯器的效率也較高。CISC指令則對不同的任務(wù)有著更好的優(yōu)化，代價(jià)是電路復(fù)雜且較難提高并行度。典型的CISC指令集有x86微架構(gòu)，典型的RISC指令集有ARM微架構(gòu)。但在現(xiàn)代處理器架構(gòu)中RISC和CISC指令均會(huì)在譯碼環(huán)節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，拆分成CPU內(nèi)部的類RISC指令 [4]
嵌入式系統(tǒng)CPU
傳統(tǒng)的嵌入式領(lǐng)域所指范疇非常廣泛，是處理器除了服務(wù)器和PC領(lǐng)域之外的主要應(yīng)用領(lǐng)域。所謂“嵌入式”是指在很多芯片中，其所包含的處理器就像嵌入在里面不為人知一樣。 [8]
近年來隨著各種新技術(shù)新領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，嵌入式領(lǐng)域本身也被發(fā)展成了幾個(gè)不同的子領(lǐng)域而產(chǎn)生了分化。 [8]
首先是隨著智能手機(jī)(Mobile Smart Phone)和手持設(shè)備(Mobile Device)的發(fā)展，移動(dòng)(Mobile)領(lǐng)域逐漸發(fā)展成了規(guī)模匹敵甚至超過PC領(lǐng)域的一個(gè)獨(dú)立領(lǐng)域。由于Mobile領(lǐng)域的處理器需要加載Linux操作系統(tǒng)，同時(shí)涉及復(fù)雜的軟件生態(tài)，因此，其具有和PC領(lǐng)域一樣對軟件生態(tài)的嚴(yán)重依賴。 [8]
其次是實(shí)時(shí)(Real Time)嵌入式領(lǐng)域。該領(lǐng)域相對而言沒有那么嚴(yán)重的軟件依賴性，因此沒有形成絕對的壟斷，但是由于ARM處理器IP商業(yè)推廣的成功，目前仍然以ARM的處理器架構(gòu)占大多數(shù)市場份額，其他處理器架構(gòu)譬如Synopsys ARC等也有不錯(cuò)的市場成績。 [8]
最后是深嵌入式領(lǐng)域。該領(lǐng)域更像前面所指的傳統(tǒng)嵌入式領(lǐng)域。該領(lǐng)域的需求量非常之大，但往往注重低功耗、低成本和高能效比，無須加載像Linux這樣的大型應(yīng)用操作系統(tǒng)，軟件大多是需要定制的裸機(jī)程序或者簡單的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，因此對軟件生態(tài)的依賴性相對比較低。 [8]
大型機(jī)CPU
大型機(jī)，或者稱大型主機(jī)。大型機(jī)使用專用的處理器指令集、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。大型機(jī)一詞，最初是指裝在非常大的帶框鐵盒子里的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以用來同小一些的小型機(jī)和微型機(jī)有所區(qū)別。 [9]
減少大型機(jī)CPU消耗是個(gè)重要工作。節(jié)約每個(gè)CPU周期，不僅可以延緩硬件升級，還可以降低基于使用規(guī)模的軟件授權(quán)費(fèi)。
大型機(jī)體系結(jié)構(gòu)主要包括以下兩點(diǎn)：高度虛擬化，系統(tǒng)資源全部共享。大型機(jī)可以整合大量的負(fù)載于一體，并實(shí)現(xiàn)資源利用率的最大化；異步I/O操作。即當(dāng)執(zhí)行I/O操作時(shí)CPU將I/O指令交給I/O子系統(tǒng)來完成，CPU自己被釋放執(zhí)行其它指令。因此主機(jī)在執(zhí)行繁重的I/O任務(wù)的同時(shí)，還可以同時(shí)執(zhí)行其它工作。

(3)線性最優(yōu)勵(lì)磁控制LOEC。為了進(jìn)一步改善電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定及動(dòng)態(tài)品質(zhì)， 70年代初，國際上一些學(xué)者提出了線性最優(yōu)控制方式LOEC。80年代清華大學(xué)對此進(jìn) 行了研究，研制成功工業(yè)樣機(jī)，經(jīng)由天津電氣傳動(dòng)研究所、武漢洪山電工研究所制造生產(chǎn)的產(chǎn)品，已在碧口、劉家峽、白山、紅石等水電站的機(jī)組上投入運(yùn)行。有資料說明， 結(jié)合實(shí)際計(jì)算，這種勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式，可將系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限角δm提高到127°。但是， 它是基于系統(tǒng)全狀態(tài)量的最優(yōu)線性反饋的，要求狀態(tài)量能實(shí)際測量，從而給實(shí)際應(yīng)用帶來了困難。而且將其應(yīng)用于多機(jī)電力系統(tǒng)勵(lì)磁控制設(shè)計(jì)時(shí)，不能得到分散的最優(yōu)控制規(guī) 律，只能得到次優(yōu)的控制方案，這不能不是一種缺陷，在非線性系統(tǒng)中，一旦偏離了設(shè)計(jì)工況，最優(yōu)控制就不存在了。
(4)零動(dòng)態(tài)多變量勵(lì)磁控制ZDEOC。ZDEOC的設(shè)計(jì)原則是僅僅保證輸出狀態(tài)量的 動(dòng)態(tài)品質(zhì)在任何時(shí)刻都是最優(yōu)的，即系統(tǒng)輸出狀態(tài)量的動(dòng)態(tài)偏差Y (t)在任何時(shí)候都 趨于零，即，當(dāng)t≥0時(shí)，Y (t) =0。而對其發(fā)電機(jī)的其他狀態(tài)，即內(nèi)部狀態(tài)，無須 苛求，只求穩(wěn)定即可。這種調(diào)節(jié)規(guī)律系由清華大學(xué)提出，在電力自動(dòng)化研究院電氣控制 技術(shù)所生產(chǎn)SJ800微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器上配置，已在動(dòng)模上作了單機(jī)無窮大系統(tǒng)試驗(yàn)，證明 能有效改善遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性，現(xiàn)已在巖灘水電站300MW機(jī)組上投入運(yùn)行。
非線性多變量勵(lì)磁控制NEC
NEC在設(shè)計(jì)中，對于小干擾和大干擾，都采用電力系統(tǒng)精確的非線性模型。應(yīng)用微 分幾何方法對電力模型(可表示為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的仿射非線性系統(tǒng))進(jìn)行精確線性化，尋找適 當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換及非線性狀態(tài)反饋，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一個(gè)完全可控的線性系統(tǒng)，由此求出線性 最優(yōu)控制，從而求得非線性控制。經(jīng)變量代換，最終得出非線性最優(yōu)控制規(guī)律NOEC。
清華大學(xué)用這種NEC的理論和方法設(shè)計(jì)并研究成功GEC-1型微機(jī)非線性勵(lì)磁控 制器，它一舉解決了電力系統(tǒng)小干擾與大干擾控制的統(tǒng)一性、控制對電網(wǎng)參數(shù)的魯棒 性、分散最優(yōu)控制等三個(gè)關(guān)鍵問題，有利于提高輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定水平。
GEC-1型微機(jī)非線性勵(lì)磁控制器，從1994年11月起已經(jīng)在豐滿水電站一臺(tái)容量為 85MW的水輪發(fā)電機(jī)組和10臺(tái)容量為100～200MW的汽輪發(fā)電機(jī)上成功地運(yùn)行。西北電網(wǎng)的穩(wěn)定仿真計(jì)算表明，依靠這種控制器不僅抑制了西電東送所出現(xiàn)的弱阻尼振蕩，而且還 提高了東電西送動(dòng)態(tài)穩(wěn)定極限。對三峽工程機(jī)組勵(lì)磁方式的研究表明，采用NEC方式，在 各種運(yùn)行方式下，都能提供很強(qiáng)的人工阻尼，在提高系統(tǒng)暫態(tài)和靜態(tài)穩(wěn)定方面，均優(yōu)于目前 的所有PSS和LOEC。以單機(jī)對無窮大系統(tǒng)的為例，靜態(tài)穩(wěn)定極限比采用PID方式提高 35.7%，比采用PSS方式提高7.1%，比采用LOEC方式提高15.7%;暫態(tài)穩(wěn)定極限比采用 PID方式提高38%，比采用PSS方式提高4.7%，比采用LOEC方式提高14.2%。