基于ARM的等精度測(cè)頻在機(jī)組轉(zhuǎn)速測(cè)控中的應(yīng)用

　　電力系統(tǒng)的頻率反映了發(fā)電機(jī)組發(fā)出的有功功率與負(fù)荷所需有功功率的平衡情況。高精度和高可靠性的頻率測(cè)量對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，機(jī)組在開(kāi)停機(jī)過(guò)程中，頻率變化范圍比較大，變化速度比較快，傳統(tǒng)的測(cè)頻方法由于固有的缺陷，難以很好解決這一問(wèn)題。等精度測(cè)量方法的測(cè)量精度不隨被測(cè)脈沖的頻率高低變化而改變，只與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器有關(guān)，可以使測(cè)量精度大大提高，并且閘門時(shí)間可變，可快速反應(yīng)頻率的變化。

　　1 傳統(tǒng)測(cè)量方法的原理及誤差分析

　　傳統(tǒng)測(cè)量方法有2種，一種是測(cè)頻法(M 法)，是對(duì)被測(cè)信號(hào)在閘門時(shí)間(T—Nfo，N 個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)脈沖的時(shí)間)內(nèi)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)(計(jì)數(shù)值為M)，被測(cè)信號(hào)的頻率為，誤差為

　　另一種是測(cè)周法(T法)，是在被測(cè)信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)對(duì)基準(zhǔn)脈沖計(jì)數(shù)(計(jì)數(shù)值為N)，被測(cè)信號(hào)的頻率為， 誤差為。

　　其中，為基準(zhǔn)信號(hào)頻率準(zhǔn)確度，通?？蛇_(dá)；對(duì)于測(cè)頻法，在相同的閘門時(shí)間內(nèi)，對(duì)于任意的f不能保證在T時(shí)間內(nèi)正好有M 個(gè)T ，因此會(huì)產(chǎn)生最大±1個(gè)T 的量化誤差，并且隨著被測(cè)頻率f 減小，M 減小，誤差越大，因此，測(cè)頻法只對(duì)高頻信號(hào)有較好的測(cè)量精度；對(duì)于測(cè)周法，隨著被測(cè)頻率．f 增大，N 越小，誤差越大，因此測(cè)周法只對(duì)低頻信號(hào)有較好的測(cè)量精度。在測(cè)量范圍比較寬時(shí)，采用上述2種方法相結(jié)合的方式，無(wú)疑對(duì)提高測(cè)量精度是有效的，但又存在著如下問(wèn)題：一是整個(gè)頻段測(cè)量精度不一致；二是中界頻率附近頻繁切換測(cè)量方法，誤差大，實(shí)時(shí)性差。

　　2 等精度測(cè)量方法的原理及誤差分析

　　等精度測(cè)頻法是在傳統(tǒng)測(cè)頻方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的測(cè)頻方法，并且在各個(gè)領(lǐng)域的測(cè)頻中得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。

　　等精度測(cè)頻法原理如圖1所示。

　　設(shè)置2個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器1對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器2對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。預(yù)先設(shè)置一個(gè)閘門時(shí)間T，測(cè)量開(kāi)始后，當(dāng)被測(cè)信號(hào)的下一個(gè)前沿到來(lái)時(shí)，同步打開(kāi)計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2開(kāi)始計(jì)數(shù)，閘門時(shí)間到達(dá)后，計(jì)數(shù)器I和計(jì)數(shù)器2都不停止計(jì)數(shù)，直到被測(cè)信號(hào)的前沿到來(lái)時(shí)，同步關(guān)閉計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2。被測(cè)信號(hào)的頻率可表示為：誤差為： ，其中M為計(jì)數(shù)器l計(jì)數(shù)值，N 為計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)值，f為基準(zhǔn)頻率，可以看出，它與傳統(tǒng)測(cè)頻法的表達(dá)式相同，不同的是，計(jì)數(shù)器1的工作是由被測(cè)脈沖同步開(kāi)啟和關(guān)閉，因此不存在計(jì)數(shù)誤差，即99 ，由此可見(jiàn)，這種方法的測(cè)量精度不隨被測(cè)信號(hào)的頻率變化而變化，在全量程范圍內(nèi)測(cè)量值顯示的有效位數(shù)相同，即等精度測(cè)量。一般情況下，1010 ，所以這種方法的測(cè)量誤差主要是對(duì)基準(zhǔn)信號(hào)的計(jì)數(shù)存在±1誤差引起的。因此可以看出，基準(zhǔn)信號(hào)頻率越高，在相同的閘門時(shí)間的情況下，測(cè)量精度越高。另外，閘門時(shí)間T越長(zhǎng)，計(jì)數(shù)N 越多，測(cè)量精度越高。然而，T和N 受多種因素制約，不可能任意增加，首先是工程的要求，要反映和了解轉(zhuǎn)速的變化程度，必須采用較短的時(shí)間。水輪機(jī)組轉(zhuǎn)速在開(kāi)停過(guò)程中從0～5O Hz變化，不超過(guò)100 Hz，在實(shí)際應(yīng)用中，可適當(dāng)選擇閘門時(shí)間和基準(zhǔn)信號(hào)頻率，可使測(cè)量能夠在全頻段實(shí)現(xiàn)高精度的快速測(cè)量。