基于ARM的等精度測頻在機組轉速測控中的應用

　　電力系統(tǒng)的頻率反映了發(fā)電機組發(fā)出的有功功率與負荷所需有功功率的平衡情況。高精度和高可靠性的頻率測量對整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著至關重要的作用，機組在開停機過程中，頻率變化范圍比較大，變化速度比較快，傳統(tǒng)的測頻方法由于固有的缺陷，難以很好解決這一問題。等精度測量方法的測量精度不隨被測脈沖的頻率高低變化而改變，只與標準計數(shù)器有關，可以使測量精度大大提高，并且閘門時間可變，可快速反應頻率的變化。

　　1 傳統(tǒng)測量方法的原理及誤差分析

　　傳統(tǒng)測量方法有2種，一種是測頻法(M 法)，是對被測信號在閘門時間(T—Nfo，N 個基準信號脈沖的時間)內的脈沖進行計數(shù)(計數(shù)值為M)，被測信號的頻率為，誤差為

　　另一種是測周法(T法)，是在被測信號一個周期內對基準脈沖計數(shù)(計數(shù)值為N)，被測信號的頻率為， 誤差為。

　　其中，為基準信號頻率準確度，通?？蛇_；對于測頻法，在相同的閘門時間內，對于任意的f不能保證在T時間內正好有M 個T ，因此會產(chǎn)生最大±1個T 的量化誤差，并且隨著被測頻率f 減小，M 減小，誤差越大，因此，測頻法只對高頻信號有較好的測量精度；對于測周法，隨著被測頻率．f 增大，N 越小，誤差越大，因此測周法只對低頻信號有較好的測量精度。在測量范圍比較寬時，采用上述2種方法相結合的方式，無疑對提高測量精度是有效的，但又存在著如下問題：一是整個頻段測量精度不一致；二是中界頻率附近頻繁切換測量方法，誤差大，實時性差。

　　2 等精度測量方法的原理及誤差分析

　　等精度測頻法是在傳統(tǒng)測頻方法基礎上發(fā)展起來的測頻方法，并且在各個領域的測頻中得到了越來越多的應用。

　　等精度測頻法原理如圖1所示。

　　設置2個計數(shù)器，計數(shù)器1對被測信號進行計數(shù)，計數(shù)器2對基準信號進行計數(shù)。預先設置一個閘門時間T，測量開始后，當被測信號的下一個前沿到來時，同步打開計數(shù)器1和計數(shù)器2開始計數(shù)，閘門時間到達后，計數(shù)器I和計數(shù)器2都不停止計數(shù)，直到被測信號的前沿到來時，同步關閉計數(shù)器1和計數(shù)器2。被測信號的頻率可表示為：誤差為： ，其中M為計數(shù)器l計數(shù)值，N 為計數(shù)器2計數(shù)值，f為基準頻率，可以看出，它與傳統(tǒng)測頻法的表達式相同，不同的是，計數(shù)器1的工作是由被測脈沖同步開啟和關閉，因此不存在計數(shù)誤差，即99 ，由此可見，這種方法的測量精度不隨被測信號的頻率變化而變化，在全量程范圍內測量值顯示的有效位數(shù)相同，即等精度測量。一般情況下，1010 ，所以這種方法的測量誤差主要是對基準信號的計數(shù)存在±1誤差引起的。因此可以看出，基準信號頻率越高，在相同的閘門時間的情況下，測量精度越高。另外，閘門時間T越長，計數(shù)N 越多，測量精度越高。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，要反映和了解轉速的變化程度，必須采用較短的時間。水輪機組轉速在開停過程中從0～5O Hz變化，不超過100 Hz，在實際應用中，可適當選擇閘門時間和基準信號頻率，可使測量能夠在全頻段實現(xiàn)高精度的快速測量。