第二章 NES5100调节器的软件系统原理
2.1概述
软件组成包括三个方面：嵌入式操作系统、人机交互程序以及励磁应用程序。 嵌入式操作系统部分包括操作系统本体，还包括硬件底层驱动软件、系统任务配置、系统中断配置等。底层驱动包括Flash驱动、以太网驱动等。
人机交互的核心程序位于通信报文处理任务中。该任务和网络通信任务、RS232/RS485通信任务一同构成了整个人机交互的下位机系统。网络通信任务、RS232/RS485通信任务接收到上位机发出的指令后，将指令发送到一共同的消息队列中，通信报文处理任务从消息队列中逐条取出并处理。
励磁应用程序包括两个部分：主流程和控制调节程序。主流程放置于主任务中，约每160ms运行一次，完成励磁应用程序的初始化以及机组状态的判断等功能；控制调节程序放置于3.3ms中断中，完成所有的励磁控制调节功能，确保了控制调节的快速和精度。 2.2励磁应用程序主流程
主流程完成机组状态的判断以及各状态下的初始化功能。程序中，机组状态分为：空闲、等待、开机、停机四种状态。程序根据上一次流程判断出机组的运行状态，对各状态进行相应的初始化，同时再次判断机组状态，以便下一次流程中使用。
状态检测模块完成了机组状态的判断以及状态之间的转换，总体来说状态的转换包括：空闲状态转换成等待状态；等待状态下判断开机条件，满足条件则转换成开机状态；开机状态下判断停机条件，满足则转换成停机状态；停机状态下延时回到空闲状态。状态检测框图见图2.1。
开始空闲？否等待？是转为等待是满足开机条件？否是开机前设置转为开机否仍为等待开机？是满足停机条件？否是转为停机否仍为开机停机？否转为等待是延时时间到？否是转为空闲仍为停机结束
图2.1状态检测框图
开机条件和停机条件可根据各厂的不同要求通过逻辑组态完成。开机前设置主要是将电压给定设置在要求的值上，并将一些标志信号量置位或复位。 2.3调节控制程序 如图2.2所示：
自动通道UfIfIL软起励给定调节自动跟踪调差功能PID????优先权选择?Uf低励限制测量和UfIfILP/Q限制器2.3.1模拟量测量和A/D变换
采集发电机机端交流电压Uga、Ugb、Ugc，定子交流电流Iga、Igb、Igc，励磁电流Ifa、Ifb、Ifc（整流桥阳极电流），同步电压Usyna、Usynb、Usync等模拟量，计算出发电机定子电压、发电机定子电流、同步电压、发电机有功功率、发电机无功功率、发电机功率因数、发电机励磁电流等。具体如下：调节器通过模拟量板和同步电压板将高压（100V）、大电流（5A）信号进行隔离并转换为±10V电压信号，然后传输到主CPU板上的A/D转换器，将模拟信号转换为数字信号。 2.3.2给定调节
利用开关量输入信号或者通过通讯线路，可控制AVR给定值的增、减或预置。给定值有最大上限和最小下限。给定的变化速度可通过软件设定。
NES5100调节器的自动通道有电压给定和电流给定两个给定单元，分别用于恒机端电压调节和恒励磁电流调节。恒机端电压调节称为AVR调节方式，恒励磁电流调节称为FCR调节方式。发电机起励建压后，两种运行方式是相互跟踪的，即备用方式跟踪运行方式，跟踪的依据是两种调节输出相等，且这种跟踪关系是不能人工解除的。 2.3.3调差
发电机无功调差功能是发电机无功出力的重要参数，尤其是扩大单元接线的多台发电机运行，则尤为重要。发电机无功调差有两方面作用：一方面是确定共母线机组稳态时无功按比例分配；另一方面是在系统电压波动时确定发电机组无功出力增量按比例分配。对于单元
A/D过励限制UfIfIL励磁过流过热限制器无功功率过励限制器瞬时强励限制器伏/赫兹（V/Hz）限制器至脉冲形成UfIff电力系统稳定器图2.2 NES5100控制调节程序示意图
接线的发电机组，由于主变压器自然调差系数（变压器阻抗）较大，为了提高发电机组对系统的电压（无功）支撑能力，一般励磁调节器中无功调差系数选择为负值（零也可以），小机组还可以设置为正值，来补偿主变压器电压降，但补偿压降不能超过主变实际压降。对于扩大单元接线的各发电机，励磁调节器中无功调差系数必须选择为正值，且各发电机无功调差系数要整定。 2.3.4 软起励
软起励功能是为了在起励时防止机端电压超调。励磁接收到开机令后即开始起励升压，当机端电压大于10%额定值后，调节器以一个可调整的速度逐步增加给定值使发电机电压逐渐上升直到设定值。 2.3.5 自动跟踪机
自动跟踪功能保证了从自动电压调节（AVR）模式到磁场电流调节（FCR）模式、A通道到B通道的平稳切换。切换可能是由于故障（如PT断线）引起的自动切换或人工切换。
跟踪指两个独立的自动通道之间的跟踪，跟踪信号来源于运行通道控制信号和备用通道控制信号的差值。双通道切换逻辑框图如图2.3：
图2.3 双通道切换逻辑框图
2.3.6脉冲输出
闭环调节模块计算得到的触发角度，经相控脉冲形成环节，产生所要求触发角度的相
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