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则同步信号直接进入控制单元的PTCT卡；在PTCT卡上，有三个小变压器对同步信号进行隔离。
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第五章 基本原理
5.1 基本原理
发电机微机励磁调节器的主要作用是维持发电机的电压稳定，同时可以通过微机励磁调节器的作用，使得并联运行的机组进行无功功率的合理分配；对于电力系统的暂态稳定和动态稳定的提高，励磁调节器的作用同样非常重要。调节器的输入电气信号有发电机量测PT电压、仪表PT电压及从发电机电流互感器传来的三相定子电流信号。直流信号有发电机转子电流及调节器输出电流和反映装置电源电压的信号。各路信号经各自的信号处理及变换电路对信号滤波、隔离放大，变换成适合于 A/D采样的信号。这些信号送入A/D变换器，由程序控制依次进行模数转换成数字量，存放在存贮器中，供调节器使用。
利用以上采集到的数据，通过软件计算可以得到发电机的运行工况、励磁系统参数、调节器输出参数等全部信息，如交流量采用24点快速傅立叶变换（FFT）计算出发电机三相电压有效值、三相电流有效值、有功功率P、无功功率Q等。 主控或就地对调节器工作方式的选择，增、减励磁操作，灭磁开关等状态量作为开关量输入信号以及故障告警等开关量输出信号是经过光电隔离与CPU接口的。同时反映调节器的状态的运行指示信号，故障指示信号，以开关量输出的方式，经过光耦和继电器隔离后进入电厂的声光报警系统。同时，调节器提供通讯接口，可以和发电厂的DCS（ECS）系统进行通讯。DVR -2100 发电机励磁调节器共有16路开关量输入，10路开关量输出通道，开关量输入输出的通道数量可以根据用户需要进一步进行扩充。
调节器柜的功率输出部件为三相全控晶闸管整流桥或者单相全（半）控桥。为了保证其输出直流电压连续可调及逆变运行，要求控制角 α在10~170度之间变化。在上下限的范围内，用户可以根据具体需要，在菜单中进行最大触发角和最小触发角的设置。调节器中由脉冲同步电路来保证各晶闸管的依次导通，用大规模逻辑器件直接将数字控制量转换成相应控制角α的触发脉冲信号，移相方式采用余弦移相。
300Hz的中断控制程序可计算发电机电压与参考电压之差，并进行PID运算
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后综合附加调差信号得到一个控制量去改变晶闸管的导通角，这就是励磁调节器的主调节环。PID参数的正确选择，将直接影响调节器的静态和动态特性。 调节器中的保护功能模块如失脉冲检测、低励磁限制、过励限制、V/Hz限制、PT断线保护等都是用后台软件控制来实现的。
励磁调节器的安装地点环境比较恶劣，电磁干扰相当严重。对于微机型励磁调节器来说抗干扰能力是十分重要的。本调节器具有独特的抗干扰措施，如调节器控制板核心部件采用双层屏蔽，每个输入、输出电路均采用光电或电磁隔离电路，电源用开关电源隔离等措施，另外还特设硬件、软件自复归电路。当程序突然遭受大干扰的作用而跑飞或进入死循环时，该电路将自动复归使程序重新从头开始执行，恢复正常工作状态。
调节器柜的前面板设有操作显示界面供人机对话使用。人机界面采用液晶显示，汉化菜单，所有计算机采集到的模拟量值均以有名值显示在液晶显示器上，便于运行人员的监视。另外开关量输入的实时状态显示，开关量强制输出，控制和保护参数设定，故障录波数据的提取和波形显示等功能均可在此人机对话窗口上实现。
调节器的工作电源也是独立的，采用开关电源。输出电压有四种：+5v、±12v电源供主机板，运算放大器用；24Ⅵ供脉冲回路，24Ⅶ供继电器及操作回路用。电源采用两路供电：一路来自蓄电池，另一路来自阳极电压整流。两路电源通过逆止二极管并联运行，任何一路失电，调节器仍能正常工作。
综上所述，本调节器不需要外加的变送器，如电压、有功功率、无功功率变
送器和任何机械的或电子的电压给定机构，充分利用软件程序自动控制，硬件电路简单，提高了可靠性，便于维护。
5.2 单板原理
做为同步发电机励磁系统，其可靠性对于机组和电网的安全稳定至关重要，因此GEX-2000 微机励磁调节器在设计时就将系统的可靠性作为第一重要的内容，因此搭建一个稳定的硬件测控平台是提高系统可靠性的基础。
GEX-2000 的核心控制器由以下几部分组成：
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? 电源1 ? 电源2
? 计算机主板（CPU）
? 模拟量处理及旋转二极管检测板 ? 开关量输入输出板 ? 脉冲放大板 ? PT/CT板 ? 总线底板 ? 显示面板
以上几块控制板卡如图4-4b插在一个专用的4U机箱内。为了提高系统的抗干扰能力，机箱采用金属屏蔽机箱，所有插件采用后插式，保证信号流向的唯一性，避免了信号之间的串扰，以及强弱电之间的交叉。重要的板卡均采用先进的表贴工艺，总线底板安装在机箱的前部，在面板上安装有一个240×128点阵的液晶显示器，进行运行状态的实时监视，前面板上还有一些重要的状态指示灯。 ? 电源系统
为了提高系统的可靠性，系统的供电电源由两路冗余，来自励磁变压器或厂用电的交流电源经过隔离变压器隔离后，经过整流变为直流，并经过二极管和来自厂用蓄电池的直流电并联运行，共同为机箱内的开关电源供电，为了提高系统的抗干扰能力，按照不同的功能将系统电源分为3部分， 1) CPU电源：5V，±12V，其中DSP芯片的内核电压1.8V，外设电压3.3V,
低压系统保证了高速CPU低功耗和高可靠性。
2) 操作电源：24V2，用于开关量的输入输出，对于双通道的励磁系统，其
两个通道的24V2经过二极管并联，提供操作信号。两个通道的0V2直接并联。这样就保证了24V2电源的冗余。
3）脉冲电源：24VI，用于脉冲放大和触发回路使用。
以上电源系统相互独立，避免干扰的产生。 ? 计算机主板（CPU）
此板为系统的中枢控制板，我们选用当前最流行，并且经过多年运行经验
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的32位DSP芯片和大规模可编程逻辑阵列CPLD组成这块板，由于采用了可编程逻辑阵列，使我们的系统具有一定的开放性用户可以根据自己的现场实际，进行逻辑组态，并且大大简化了电路，从而做到了总线不出板，提高系统可靠性。本板由以下部分组成。
?
DSP（数字信号处理器）：本系统采用的芯片为著名的DSP厂商德州仪器专门为控制领域推出的C2××系列芯片作为主CPU，此CPU具有以下特点：
1) 最高工作频率达到150MHz，每个指令的执行周期只有6.67ns 2) 32位的数据线，24位地址线使得它的寻址空间达到了4M 3) 哈佛结构，高速的流水线指令操作，进一步提高了运行速度 4) 强大的外设功能：
一个增强型的CAN总线驱动器 一个串型外设接口（SPI） 两个串型通讯接口（SCI） 三个32位的定时/计数器 片上128K×16位的FLASH
5) A/D转换：16路高速（400KSPS）高精度（14位）A/D，同步采样，
能避免由于采样速度造成的相移，提高了精度，采样频率为0.833ms。 6) 两路可编程的D/A输出，为PSS参数整定和调节器模型的辨识提供
硬件接口。
7) 大规模的逻辑阵列CPLD：完成脉冲形成、开关量输入输出、以及
其它的逻辑操作和译码功能。
8） 外扩存储器：一片128K/16位的数据存储器用于进行故障录波的数据
存储，16K位的串型EEPROM存储参数和重要的故障数据。 9） 看门狗电路：采用专门的看门狗监视芯片。
10）通讯部分：本板提供一路RS232，一路RS485，一路CAN-BUS，其隔
离和电平变换采用模块化产品。RS232从前面板输出，RS485从凤凰端子输出，CAN 通过凤凰端子输出。 11）时钟电路：时钟采用DS1305，时钟芯片。
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