发布时间 : 星期五 文章GEC300技术说明书 - 图文更新完毕开始阅读
2.3软件测试
人们头脑中往往认为测试是在系统设计完成后进行的，这就导致了即使在测试中发现了错误，要将之改正也往往很困难，花的代价很大。由于人的认识不可能百分之百地符合客观实际，因此在设计的每一个阶段都有可能发生错误。并且前一阶段的成果是后一阶段工作的基础，前一阶段的错误自然会使后一阶段的工作中产生相应的错误，因此错误会累积起来。此外，后一阶段的工作是把前一阶段工作具体化，因此前一阶段中的一个错误可能造成后一阶段几个错误的出现，也就是说，软件错误不仅有累积效应，而且还有放大效应。同时，在不同的时期发现一个错误，修正这个错误所要花费的代价是很不一样的。越是发现得早，改正一个错误所花的代价就越小。
改正错误的代价高中低早中晚发现错误的时期
发现错误的时期与改正错误的代价
在GEC的软件设计中，为了以较小的代价获得高质量的产品，测试从一开始就进行(Test From Beginning)， 并且要在每一阶段引入技术审核，错误反馈修正机制，使得错误能尽可能早地发现并将之修正， 减少错误延续到后续设计步骤中的几率。实际上，从顶而下(Top Down Design)的设计、结构化设计(Structured Design)也是支持这一机制的。
3 励磁控制
GEC-300励磁控制系统是一种控制系统，它控制同步发电机发出的电势，所以它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机的无功功率，功率因数和电流等参量。由于大型机组的这些参量直接影响系统的运行状态，因此在某种程度上也可以说，励磁控制器也控制着系统的运行状态，特别是系统的稳定和励磁控制方式密切相关。励磁控制主要有以下两方面的作用：
A. 在稳态运行时 ：
1. 保持发电机在运行中电压的恒定. 2. 在并列运行时,调节无功功率的分配. 3. 提高静稳极限和输电线路的传输能力. B. 在动态过程中：
1. 抑制切负荷时的电压升高. 2. 提高动态稳定性与暂态稳定性.
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励磁反馈控制是通过以下过程来实现的：首先励磁控制器检测PT的信号从而获知发电机的机端电压Ut， 然后将Ut与参考（给定）电压Ur相比较得电压差（Ur-Ut）,该电压差（Ur-Ut）经综合放大环节后得到控制电压Uc。若是最简单的比例调节， 那么控制电压Uc与电压差（Ur-Ut）有以下的关系式（不考虑调差）：
Uc?K?Ur?Ut?
上式中Kp为放大倍数。控制电压Uc经过移相触发环节后得到可控硅（SCR）的触发角α，从而控制发电机的转子电压Uf，使发电机运行在稳定状态。在GEC中，信号的检测、综合放大、移相触发都是通过软件算法实现的。 Uc与α、Uf有以下关系：
??arcCOS??Uc??
因为三相全控整流桥有以下关系：
?Uf0??
1.35UZ??Uf?1.35UZCOS?
所以
Uf?Uc?Uf0
式中Uf0为发电机空载励磁电压，Uz为发电机空载时SCR的阳极电压。
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励磁反馈控制原理
如果由于扰动使发电机机端电压Ut上升一个小的值，那么电压差（Ur-Ut）将减少，经综合放大环节后得到控制电压Uc也将减少，使得α增大，经可控硅流后使得转子电压Uf减少，转子电流If也随之减少，使得发电机的机端电压Ut下降，从而抵消了发电机的机端电压Ut上升的扰动。由此励磁反馈控制可以维持发电机的机端电压Ut的恒定。
如果由于扰动使得发电机的机端电压Ut下降一个小的值，那么类似以上分析一样能得到相同的结论。
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4 软件流程
GEC-300励磁控制系统上电复位后首先进行初始化和自检，对调节器内部进行配置和校验，发现异常时将报警显示故障，等待维修人员处理。控制环节中，GEC-300励磁控制系统对输入信号进行每周波32点AD采样。CPU时间将按采样点数分成32个时间片，每个时间片先执行紧急，公共的任务（如AD采样、交流量的傅立叶计算、有功和无功计算、控制规律计算以及紧急信号检测等），再执行各自独立的任务。在公共任务中，先启动AD采样信号，等到采样结束后读取ADC结果，利用递推式傅立叶算法算出所有交流量的实部和虚部。在此基础上再计算发电机的各种状态信息，如发电机电压，定子电流，励磁电流和电压，有功功率和无功功率。发电机转速由机端电压或同步电压经滤波整形后测得。
计算发电机电压Ut和参考电压Ur之差，然后综合调差信号和辅助控制模块的控制量，送入PID运算模块得到一个控制量Uc。通过系统内部的高可靠性CANBUS将此控制量Uc传给智能功率单元IPU，IPU经过反余弦运算模块计算得到可控硅的触发角，采用脉冲直接形成技术发出＋A,－C，＋B，－A，＋C，－B六相脉冲，经隔离放大后触发三相全控可控硅整流桥，从而改变励磁电流，控制发电机的运行状态。为了保证输出直流电压连续可调和逆变运行，控制角由软件控制在10°-150°（以自然换相点为参考点）。
为了保证发电机的安全稳定运行，GEC-300励磁控制系统内部设有各种保护和限制模块，在发电机异常状态下运行时，限制和保护模块将限制给定量Ur在设定合理范围内。GEC-300励磁控制系统设有强励顶值限制，强励反时限、欠励限制、V/F限制、过无功限制，定子电流限制和PT断线保护等。
GEC-300励磁控制系统运行状态的设置，励磁操作和控制参数的修改均可以通过扩展通讯单元ECU的触摸屏来操作实现，对运行状态的查看可以直观的在显示屏上看到相关的曲线图形、数字量、控制码和控制参数。GEC-300励磁控制系统软件包含以下功能模块组：交流采样模块、控制规律计算模块、主从切换模块、脉冲直接形成技术、励磁操作模块、保护和限制模块等。
5 ADC采样技术
模拟量采集转换是控制系统的一个重要环节，它的转换精度和速度直接影响到调节的精度和性能。在GEC-300励磁控制系统中，AVR采用高速ADC进行模数转换，32点连续采样，递推式傅立叶算法，每0.625ms即可得到当前状态量，使GEC-300励磁控制系统具备更高的实时控制性能。
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