单片机与DSP中的基于AVR单片机的新型自动准同期装置的设计

前言　　自动准同期装置在电力系统并网中有着十分重要的作用。本文采用ATMEGA128单片机为处理器，开发一种主要用于机组同期操作的自动准同期装置，该装置能自动检测系统侧和对象侧的压差、频差和相差，进行同期操作。如果采用一个同期点配备一个装置的方式，则能大大提高整个系统的同期可靠性。1 系统的总体设计和硬件框图    作为准同期装置，首先必须要准确地测量系统侧和待并侧的同期参数。也就是精确测量两侧的电压、频率，以及相位差。在这个基础上，装置要进行准确的同期动作以及和上位机的通信。因此，系统的硬件设计和软件流程围绕这三个方面展开。为了减少干扰和便于操作，硬件分为CPU板、信号板和显示按键板。下面的 在电力系统中，自动准同期装置是确保发电机并网的关键设备，它负责精确检测和控制并网时的电压、频率和相位差，以保证并网过程的安全与稳定。本设计采用ATMEGA128单片机作为核心处理器，构建了一种新型自动准同期装置，这种装置能够自动检测系统侧和待并发电机组侧的压差、频差和相差，以实现高效可靠的并网操作。 系统设计遵循三个关键功能：准确测量同期参数、执行同期操作和与上位机通信。硬件结构分为CPU板、信号板和显示按键板，旨在降低干扰并简化操作。CPU板是系统的核心，包含主控制器ATMEGA128；信号板用于采集和处理电压、频率和相位差信息；显示按键板则负责用户交互和数据展示。 在频率测量方面，利用ATMEGA128的定时器1和定时器3的输入捕获功能，通过对正弦波转换为方波，计算两个上升沿或下降沿之间的间隔时间以确定周期。为了防止其他中断导致的测量误差，初始化时应设定定时器的分频系数，并避免软件清零，而是通过溢出标志来管理定时器状态。 电压测量采用交流采样技术，可以分为异步采样和同步采样。这里采用同步采样，通过软件跟踪周期变化进行均匀采样，即频率跟踪。通过傅立叶级数展开法，计算出电压的有效值，其中N为采样点数，利用离散化公式计算 和 以获取所需信息。 相位差的测量有两种方法：硬件主导和软件主导。硬件方法利用定时器的输入捕获功能捕捉信号上升沿的时间差，软件方法则依赖算法计算。硬件方法可能存在输入信号幅值引起的误差，而软件方法的误差主要来自算法选择。 基于AVR单片机的自动准同期装置设计，通过精确的硬件设计和智能的软件算法，实现了电力系统并网的高效自动化。该装置通过精确测量和控制关键参数，提高了整体系统的同期可靠性，对于电力系统的稳定运行具有重要意义。