轉(zhuǎn)差率檢測與投勵轉(zhuǎn)差率檢測電路如所示，它是系統(tǒng)的關鍵電路。同步電動機進行異步啟動時，轉(zhuǎn)子勵磁線圈的感應電壓頻率隨轉(zhuǎn)速上升而下降。當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近亞同步轉(zhuǎn)速時，感應電壓頻率則對應有215Hz，此刻半個波頭時間為200ms，設定這一時刻為投勵時刻，把QZ1，QZ2端口接入轉(zhuǎn)子，經(jīng)電阻分壓后送運放LM224/a放大整形，便得到Va矩形波，經(jīng)光電管GD送入單片機P316端口，另一路Vb與單片機ALE端口輸出頻率信號經(jīng)74LS56十分頻后在74LS08與門電路相與，然后送單片機的T1定時計數(shù)器端口P315.
由波形可以看出，單片機是靠對一個方波內(nèi)的脈沖內(nèi)的脈沖個數(shù)計數(shù)來測量方波時間的，從而達到檢測轉(zhuǎn)差率。本系統(tǒng)的時鐘振蕩頻率fos為6MHz，ALE輸出頻率為1MHz，經(jīng)十分頻后變?yōu)?11MHz，因此每個脈沖周期為10Ls，那么測量200ms就需要定時計數(shù)器T1計滿20000個脈沖即可。當T1計數(shù)計滿后，單片機便準確順極性投勵，進入控制整流工作狀態(tài)，即完成了轉(zhuǎn)差率的檢測和投勵任務。
上述只是基本原理，本系統(tǒng)實際運行時，為了讓操作人員更好地了解和監(jiān)視同步電動機的異步啟動過程。啟動時，將啟動過程分十段來檢測，因感應電壓波形是均勻變化的，必然遵循從快到慢變化規(guī)律，中間過程必然存有半個波頭對應為20ms、40ms、60ms等時刻。以20ms為T1初始量，再以20ms為增量，連續(xù)不斷地對感應電壓頻率進行測量，當某一負半波超過了20ms，計算機便自動將定時器T1初始量增加20ms，然后再繼續(xù)檢測，如果到了40ms，計算機又進行累加初始量。其檢測過程用倒計數(shù)閃爍裝置進行顯示，當計算機檢測到半個周波時間為20ms時，計數(shù)裝置數(shù)碼開始記/90，40ms時，數(shù)碼管記/80，中間每增加20ms，數(shù)碼減/10，直到200ms時，數(shù)碼管顯示/90.此刻計算機進入整流控制程序，輸出脈沖，系統(tǒng)投入勵磁，即完成了轉(zhuǎn)差效率檢測和投勵任務。
觸發(fā)脈沖形成同步信號Ta勵磁電壓給定信號Uk，電網(wǎng)電壓反饋信號Ta、Tb、Tc三者通過集成運算放大器綜合處理后，作為計算機外部中斷請求INTO的輸入信號。當INTO從/10變/00時，計算機接收中斷，立即發(fā)出**組脈沖去觸發(fā)1，6可控硅，以后每周隔60b發(fā)出一組脈沖，觸發(fā)相應的可控硅，直至一個周期六組脈沖發(fā)完，就等待下一次中斷。改變Uk的大小就改變了中斷請求的時刻，達到控制A角的目的。
系統(tǒng)軟件本系統(tǒng)控制軟件主要由三部分組成，即主程序、外部中斷服務程序及內(nèi)部中斷服務程序。外部中斷是由同步信號Ta，給定信號Uk及電網(wǎng)電壓反饋信號Ta、Tb、Tc三者綜合引起的，內(nèi)部中斷是由定時器溢出引起的。
主程序啟動后，即進行系統(tǒng)初始化，完成片內(nèi)功能寄存器的設置和必要的參數(shù)傳送，然后進入系統(tǒng)的自診斷。如系統(tǒng)一切正常后便開始判別系統(tǒng)有無開車指令，當有開車信號時，主程序完成轉(zhuǎn)差率檢測，當電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率為215Hz時，主程序便立即進入整流控制狀態(tài)，并相應打開內(nèi)外中斷，同時送顯示及系統(tǒng)故障判斷，主程序在整流控制狀態(tài)下，是根據(jù)內(nèi)外中斷請求信號的先后，向外輸出觸發(fā)脈沖，并按一定的規(guī)律和順序工作的。系統(tǒng)主程序框如所示。
系統(tǒng)信號聯(lián)鎖及保護該數(shù)控勵磁系統(tǒng)采用了一臺87C51單片機作為輔控計算機，構(gòu)成獨立的綜合保護電路，用來檢測同步電動機勵磁系統(tǒng)的運行情況。一旦檢測到故障，就立即通知主控計算機，發(fā)出停車指令，并記載故障狀態(tài)，以便用戶查詢處理。
運行情況及效果該直流數(shù)控勵磁裝置自1999年上半年在硅鋼制H2站投運以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，投勵準確，保護完善，操作維護簡單，有關部門一致認為該裝置是同步電動機的勵磁裝置的理想換代產(chǎn)品。因此，硅鋼廠計劃另外三臺煤壓機同步電動機的模擬控制勵磁裝置將陸續(xù)由該直流數(shù)控勵磁裝置取代，以提高系統(tǒng)運行的準確性和可靠性。
