无功电流测量单元的接线方式类似于模拟调节器的调差单元。从反映无功电流这点看两者有内在联系，但又有根本的区别：①后者在工作时要保持Uac的大小几乎不变，而前者无此要求。②后者改变调差系数的大小是通过改变Ra、Rc电阻值的大小来实现的，而前者是通过数字式设定来实现的。测量电路工作原理：励磁电流If作为待测电流穿过霍尔电流传感器，由M端流出与励磁电流If成比例的测量电流Ic，Ic流过精密的测量电阻Rc便可获得与励磁电流If成比例的电压信号，该电压经调整后直接送到模拟量模块的A／D转换通道。

　　频率的测量发电机运行时，机端电压频率或多或少有些变化，考虑到伏／赫限制等需要，必须对机端电压频率进行测量。频率测量可以用通常的频率变送器，但这样会增加成本。在PLC励磁调节器中，我们采用的方法是高速计数器测频。即把机端正弦波电压转换为方波信号后接至PLC的输入口，经软件分频后，用高速计数器记数，测得N个周期的计数值后，通过换算就可得到频率值。

　　调节控制部分控制部分的核心是S7－200PLC，它具有6个独立的30kHz高数计数器，14输入／10输出共24个数字量I／O点，并且具有PID控制器。PLC根据采集到的发电机运行参数及其I／O口采集到的控制键、灭磁开关、断路器等开关量信号，判断发电机所处的控制状态，并根据分析判断所得的状态，经变参数PID运算得到相应的移相控制信号，再由D／A转换成模拟控制电压，送到同步脉冲控制单元，进行移相控制。

　　同步脉冲单元同步脉冲单元由成熟的大规模专用集成电路芯片TC787实现。TC787具有功耗小，功能强，输入阻抗高，抗干扰性能好，移相范围宽，外接元件少等优点，完全能满足可编程微机励磁调节器中移相触发的要求。应用TC787移相触发的功能，实现了可编程微机励磁，接线图如所示。

　　由中可知，该同步脉冲单元采用三相式同步信号，可以防止机端电压发生不对称故障时可能引起的晶闸管工作不正常。图中第4脚为输入控制电压，其信号范围为0～Vd，控制的移相范围为0～177°，第1、2、18脚分别为三相同步输入电压连接端，电容C1～C3为隔直耦合电容，而C4～C6为滤波电容，它与R1～R3构成滤去同步电压中毛刺的环节。另一方面随RP1～RP3三个电位器的不同调节，可实现0～60°的移相，从而适应不同主变压器接法的需要。

　　故障检测单元在提高微机励磁系统可靠性方面，主要采用避错和容错技术：PLC励磁调节器在硬件上和软件上都考虑了容错技术的灵活应用，从而提高微机励磁调节器的可靠性。由于PLC的可靠性高，抗干扰能力强，不存在死机问题，我们设立了励磁电流测量原理图If－out＋15HR－I－15If－inMICRCRWRCOUTGND无功测量单元电路两种故障检测类型：PT断线故障和脉冲丢失故障。

　　手动、切换部分考虑到运行和检修的需要，设置了一个模拟手动通道。手动通道与自动通道可互相跟踪，互为热备用。正常运行时自动通道工作，在机组检修、故障、系统发生大振荡时可由手动通道工作。手动单元工作于恒励磁电流状态，控制励磁电流为给定值，用单片机实现数字给定及对自动通道的跟踪。

　　软件设计及其控制原理发电机的励磁调节是一个快速实时的闭环调节，它对发电机端电压的变化要有很高的响应速度，以维持机端电压在给定水平。同时，为保证发电机的安全运行，励磁调节器还必须具有对发电机及其励磁系统起保护作用的一些限制功能。

　　1.软件功能该软件由SIEMENS公司开发的STEP－Micro／Win32编程语言编写。调节器的软件主要有主程序和中断服务程序两大部分组成。主程序主要完成硬件、软件的初始化、调差计算、PID计算、限制保护、移相触发计算、通信与跟踪、显示等任务。而中断服务程序主要完成频率测量、数据采集和结果存放等任务。

　　2.软件主程序流程图主程序流程图如所示。

　　在此程序当中，由于S7－200中自带的PID控制器是位置式PID，因此我们舍弃了PLC自带的PID控制器，而由自己编写PID计算程序。本调节器采用了变增益的PID调节规律。实践证明，效果良好。PID计算算式为：ΔYk＝Kb［KP（ek－ek－1）＋Kiek＋Kd（ek－2ek－1＋ek－2）］，式中ΔYk为输出增量，KP、Ki、Kd分别为比例、积分和微分系数，Kb为变增益因子（为ek的函数），ek、ek－1、ek－2分别为本次、上一次和上二次的偏差值。输出算式为：Yk＝Yk－1＋ΔYk，式中Yk，Yk－1分别为本次和上一次的输出。

　　本调节器配有2个232／485通信口，通过图形监控软件，可方便地与上位机通信，实现开、停机等操作。本调节器采用3种起励方式：即按设定的机端电压起励、零升压、跟踪系统（母线）电压起励。它可工作于恒机端电压运行方式和恒励磁电流运行方式。软件还设置了限制功能，主要有过励、强励限制、欠励限制、最大励磁电流限制、伏／赫限制。