GEC-300励磁控制系统
技术说明书
清华大学电机工程系
北京吉思电气有限公司
2004年10月
目录
第一部分系统概述------------------------------- 3
1 概述(3)
2 核心技术(5)
2.1 分层的多处理器体系结构(5)
2.2 SoC系统级芯片技术(6)
2.3 IPU智能功率单元与反馈均流技术(7)
2.4 TFA高精度高速度交流采样技术(8)
2.5 网络发布与远程维护技术(9)
3 高可靠性设计原则(10)
4 用户价值(10)
5 主要技术指标(12)
6 适用范围与使用环境(13)
第二部分软件功能------------------------------- 15
1 功能规范(15)
2 软件的可靠性设计(16)
2.1 结构化软件设计的重要性(17)
2.2 结构化编程原则(18)
2.3 软件测试(19)
3 励磁控制(20)
4 软件流程(22)
5 ADC采样技术(24)
6 控制规律(25)
6.1PID控制(25)
6.2 电力系统稳定器PSS(26)
7 限制与保护(26)
7.1V/F限制(26)
7.2 低励限制(28)
7.3 瞬时/延时过励磁电流限制(28)
7.4 PT断线(30)
8、切换逻辑(30)
8.1 主从切换(30)
8.2 自动/手动切换(31)
9 智能反馈均流(31)
第三部分硬件配置------------------------------- 33
1 基本配置(33)
2 调节器柜(34)
2.1 扩展通讯单元ECU(34)
2.2 自动电压调节单元AVR(35)
2.3 AVR与外部接口(36)
3 智能功率柜IPU(39)
第一部分系统概述
1 概述
GEC-300励磁控制系统是清华大学电机工程系和北京吉思电气有限公司联合研制的新一代微机励磁控制系统。该系统集成了分层的多处理器体系结构、SoC系统级芯片技术、CAN现场总线技术、智能反馈均流技术、网络远程发布及维护等一系列领先技术。凭借清华大学在理论研究及产品研发方面的优势，凭借吉思电气在励磁系统领域多年的实际经验及规范化产品与服务，相信能够为电力系统中的广大用户提供更高可靠性、更高性能的产品以及更高质量的服务。
回顾近二十年微机励磁的发展历程，大致经历了以下三个阶段：
第一代(1G)：半数字式微机励磁，其前端的采样为直流采样，仍旧沿
用了模拟式变送器，后端脉冲输出仍旧沿用模拟电路；
第二代(2G)：全数字化微机励磁，其前端为交流采样，后端的脉冲直
接形成，以及控制策略的实现均采用了数字化技术，硬件结构简洁，
如GEC-1全数字式微机励磁调节器；
第2.5代(2.5G)：32位图形化界面的微机励磁，其结构形式与第二代
的最大区别为增加一个上位机作图形化人机界面，而下位机则采用32
位的DSP控制技术，如GEC-2数字式微机励磁调节器。
随着时代的发展，在电力系统中大容量高参数机组的普遍应用，对励磁控制系统的可靠性和性能提出了更高的要求。如多目标控制（电压精度PID/PSS/NOEC、动态与暂态稳定、二级电压控制、高压侧电压控制等）对励磁调节器的计算性能提出了更高的要求；快速控制（自并励快速励磁、高起始励磁、准连续控制dT）对励磁调节器的控制性能提出了更高的的要求；电厂
信息自动化（DCS、LAN、
Internet）对微机励磁控制器的
通讯性能提出了更高的要求；并
且用户对厂家的服务也提出了
更高的要求(全方位、及时的客
户服务,远程调试与维护)。为了
满足用户的以上需求，我们采用
了全新的设计思想，当今最前沿
的技术，开发了GEC-300 励磁控制系统。
GEC-300 励磁控制系统开发的全新设计思想体现在以下两个方面：基本单元的高集成与简单化和分散、分层的系统结构。当今的微电子技术的发展使得我们有可能将以往的微处理器系统的大部分功能芯片集成到单个芯片中(System-on-Chip)，SoC代表了目前最高的集成度水平，是实现系统的简单化与高可靠性的有力保证。虽然目前SoC的性能已非常高，但企图以单个SoC 实现新励磁控制系统的所有功能是比较困难的，为此GEC-300 励磁控制系统采用了分散、分层的系统结构，依靠这种多处理器体系结构来满足用户的各项需求，这种方式不仅实现容易，而且将风险分散化，任何一个重要部件的失效只影响系统的局部功能，保证了系统的高可靠性。
本说明书将对GEC-300 励磁控制系统的技术特点、软硬件配置、基本工作原理等方面作介绍，以便用户对本产品有一个全面的了解。与本说明书相关的技术资料有：
GEC-300 励磁控制系统操作说明书
EX3000 励磁监控软件说明书
GEC-300 励磁控制系统原理图、配线图
GEC-300 励磁控制系统调试大纲
2 核心技术
GEC-300 励磁控制系统采用了五大核心技术：分层的多处理器体系结构、SoC系统级芯片技术、IPU智能功率单元与反馈均流技术、TFA高精度高速度交流采样技术、网络发布与远程维护技术。这些先进技术的采用使得GEC-300 励磁控制系统的技术性能与可靠性得到了很大的提高。
2.1分层的多处理器体系结构
GEC-300 励磁控制系统是采用分层的多处理器体系结构来满足用户对励磁产品的控制性能、图形化界面、通讯等多方面的要求。GEC-300 励磁控制系统分为三层式的结构：底层为智能功率单元IPU、中间层为自动电压调节单元AVR、上层为扩展通讯单元ECU，如下图。
IPU: Intellingent Power Unit
智能功率单元，标准6U单元控制盒，实现脉冲的直接产生，智能反馈
均流及对功率单元的过流、超温停风等就地保护功能。
AVR:Auto Voltage Regular
