基于ATMAGE16單片機(jī)的直流電源屏硅鏈自動調(diào)壓系統(tǒng)

目前，電力系統(tǒng)大量的綜合自動化變電站的新建和改造，使得大量的直流電源屏在電力系統(tǒng)得以應(yīng)用，為使系統(tǒng)配置合理，能更可靠、穩(wěn)定的為變電站提高直流電源，確保變電設(shè)備的正常、可靠運(yùn)行，其中為控制母線提供穩(wěn)定直流電壓的調(diào)壓單元工作地位也極其重要。

調(diào)壓單元：采用硅鏈降壓的調(diào)壓方式，合閘母線的調(diào)壓容量按照合閘負(fù)荷的最大放電容量進(jìn)行配置，控制母線的調(diào)壓容量按照控制負(fù)荷的最大沖擊電流進(jìn)行配置。為了使系統(tǒng)簡單、便于維護(hù)，通常采用合閘母線不使用調(diào)壓單元而直接是蓄電池的端電壓，同時(shí)要求硅鏈具有手動/自動調(diào)壓轉(zhuǎn)換功能，使硅鏈在自動調(diào)壓功能出錯(cuò)時(shí)，轉(zhuǎn)換到手動調(diào)壓，也可保證硅鏈的正常工作，確保控制母線的可靠供電。

基于ATMAGE16單片機(jī)的直流電源屏硅鏈自動調(diào)壓裝置將硅鏈、直流接觸器、電壓自動檢測裝置等組合而成。該裝置根據(jù)控母電壓，自動驅(qū)動接觸器，通過接觸器的“分”/“合”，調(diào)節(jié)硅鏈的“ 投入”與“退出”，改變控制母線電壓，使其保持在額定值范圍內(nèi)。該裝置也可運(yùn)行在手動調(diào)壓狀態(tài)，強(qiáng)制吸合或斷開執(zhí)行接觸器，調(diào)節(jié)輸出電壓。

ATMAGE16是高性能，低功耗的8位AVR微處理器，采用RISC精簡指令結(jié)構(gòu)，大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單機(jī)器周期，在運(yùn)用在硅鏈自動調(diào)壓這種慢速設(shè)備上它工作非常從容，它具有8路10位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這是我們所關(guān)心的，因?yàn)樽詣诱{(diào)壓涉及到兩路直流電壓的采樣，8路10位的AD已經(jīng)足夠了，勿需外擴(kuò)AD芯片，它具有32個(gè)可編程的I./O口，足夠用來動態(tài)顯示兩路三位數(shù)字的直流電壓以及人機(jī)接口，它的功耗非常低，在1MHz工作模式下，工作電流僅為1.1mA,芯片內(nèi)部自帶看門狗電路，保證程序在跑飛情況下自動回到正常程序軌道上來，下面是由ATMAGE16單片機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)原理圖：

從原理圖上我們看出，用ATMAGE16單片機(jī)構(gòu)筑的直流硅鏈調(diào)壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是非常簡b的，沒有很多的附屬芯片，具有非常高的可靠性。

硅鏈調(diào)壓系統(tǒng)主要由工作電源、顯示系統(tǒng)、AVR單片機(jī)、直流電壓檢測、執(zhí)行系統(tǒng)等幾大單元組成。顯示系統(tǒng)由兩路三位共陰數(shù)碼管及ULN2003作為位驅(qū)動，數(shù)碼管的段選通取至AVR的PB口，兩路數(shù)碼管上分別顯示的是電池電壓和控制母線上的電壓，AVR單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，電池及控制母線上的電壓經(jīng)過電阻分壓分別送到單片機(jī)的PA0和PA1口進(jìn)行AD變換，獲得實(shí)際電壓值，獲取的兩路電壓經(jīng)過運(yùn)算比較，取得應(yīng)該驅(qū)動的繼電器的I/O口的電平，執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算得的I/O電平驅(qū)動繼電器從而控制硅鏈上的多組二極管組合的導(dǎo)通與載止，從而在硅鏈上實(shí)現(xiàn)電壓變動來確保在控制母線上電壓的基本恒定。

以上是程序主流程圖。系統(tǒng)編程的關(guān)鍵技術(shù)是要充分考慮到調(diào)壓系統(tǒng)是個(gè)慢速系統(tǒng)，調(diào)壓單元不宜動作過于頻繁，所以采樣時(shí)要求平均，避免干擾，取樣以后還需延時(shí)10秒后再采樣，兩次值的變化在極小的一個(gè)值以內(nèi)才能認(rèn)為有效，否則再次采樣，直到采樣到正確值，這是為了避免電池在合閘母線上使用短時(shí)間虧電造成電池電壓波動影響到控制母線。計(jì)算出的S值是直流硅鏈調(diào)壓的依據(jù)，S值必需采用施密特回滯曲線來判斷，即高位變動閥值和低位變動閥值，這樣做的好處是避免在某一固定點(diǎn)上繼電器頻繁動作影響使用壽命。直流電源屏是變電站里的重要供電設(shè)備，因此降壓硅鏈程序的運(yùn)行一定要穩(wěn)定可靠，程序大循環(huán)中要加入看門狗電路，程序的編制要嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)化程序來編制，以免程序跑飛。在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)失效的情況下，系統(tǒng)還有手動調(diào)節(jié)部份。

結(jié)述語

基于ATMAGE16單片機(jī)的直流電源屏硅鏈自動調(diào)壓系統(tǒng)采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)自動調(diào)節(jié)控制母線上的電壓，具有調(diào)整電壓精確，反應(yīng)迅速，可靠性高，線路簡單，維護(hù)方便，造價(jià)低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，值得推廣應(yīng)用