基于STM32的励磁装置数据采集系统

张晓艺，张文玲，杨彦杰，何州

（1.河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，天津 300131；2.河北工业大学电气工程学院，天津 300131）

励磁装置数据采集系统对发电机运行状态实时监测和故障录波有着重要意义[1]。数据采集的精度和实时性直接影响系统状态判断的准确性和快速性。采集系统获得的各类数据可作为后续故障识别以及故障预测的重要数据来源。考虑到设计成本和后续应用的问题，本设计选择STM32F407ZGT6作为主处理器（MCU），结合其内置模数转换器（ADC）资源，设计了电平偏置电路、励磁电压和电流采集电路、机端电压和电流电路、CAN通讯电路、供电电路等，主要采集励磁整流桥的输出波动直流电压、电流和发电机机端三相交流电压与电流，并利用上位机LabVIEW显示，获得了较好采集波形[2-3]。本设计选用的芯片具有强大的外设功能，且成本低廉，具有广阔的开发前景。

1 系统硬件电路

本设计励磁系统RXEE采用自并励励磁方式，输出电流为三相整流桥输出，励磁回路电压可达800 V，电流达300～500 A，励磁回路电压较高，不能直接进行信号采集，需将高压大电流适配为微处理器可处理的电平[4]。本设计选择STM32F407ZGT6作为MCU，因为STM32F4系列芯片的优势是新增了数字信号处理（DSP）指令以及浮点运算单元（FPU），非常适合于实时快速实现数字信号处理算法，如快速傅氏变换（FFT），小波变换（WT），希尔伯特-黄变换（HHT）等。同时，STM32F4的主频也提高到168 MHz（具有210DMIPS处理能力），使得STM32F4系列MCU非常适合需要浮点运算或DSP处理的应用。……