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NES励磁调节器论文(一)
毕业设计论文(励磁调节器的软件设计)
题 目：学 生：指导老师：系 别：专 业：班 级：学 号：
毕业设计（论文）励磁调节器的软件设计
X X X X X X 电子信息与电气工程系 电气工程及其自动化 电气X X X X
20XX年XX月
目 录
摘 要 ................................................................................................................................................. 1 ABSTRACT ...................................................................................................................................... 2 1前言 ................................................................................................................................................ 3
1.1 设计的背景及意义 ............................................................................................................. 3 1. 2 同步发电机励磁自动控制系统简介 ................................................................................ 4 1. 3 励磁控制系统的作用 ........................................................................................................ 4 1. 4 励磁系统设计的内容和方法 ............................................................................................ 5 2 系统的硬件概况及控制算法分析 ............................................................................................... 7
2. 1 硬件总体结构框图 ............................................................................................................ 7 2. 2励磁调节器的结构及各部分的功能 ................................................................................. 8 2. 3 控制算法的分析 ................................................................................................................ 8
2. 3. 1励磁控制系统的传递函数 ...................................................................................... 8
3 励磁调节器的软件设计 .............................................................................................................. 11
3. 1 调节器的软件结构 .......................................................................................................... 16
3. 1. 1 软件的组成 ........................................................................................................... 16 3. 1. 2 主程序 ................................................................................................................... 16 3. 2 数据采集与处理 .............................................................................................................. 18 3. 3 数据显示 .......................................................................................................................... 20 3. 4 中断处理 .......................................................................................................................... 21 3. 5 计算可控硅的控制角 ...................................................................................................... 22【NES励磁调节器论文】
3. 5. 1 模糊PID参数计算 ............................................................................................... 22 3. 5. 2 控制角的计算 ....................................................................................................... 24 3. 6 脉冲输出 .......................................................................................................................... 25 3. 7 逆变停车与限制动作 ...................................................................................................... 26 4 调试与总结 ................................................................................................................................. 27
4. 1 Proteus与Keil介绍 ......................................................................................................... 27
4. 2 调试与仿真 ...................................................................................................................... 29 4. 3 总结 .................................................................................................................................. 32 致 谢 ............................................................................................................................................... 33 参考文献 ......................................................................................................................................... 34 附 录 ............................................................................................................................................... 35
附录A 仿真原理图 ................................................................................................................ 35 附录B 源程序 ........................................................................................................................ 36
励磁调节器的软件设计【NES励磁调节器论文】
摘 要
本次设计一种基于AT89S52单片机的小型同步发电机数字励磁调节器的系统。在描述自并励励磁系统的接线方式及其控制系统的模型和调节器原理的基础上，侧重励磁调节器的软件部分进行分析和设计，配合调节器硬件部分使系统具有结构简单、功能可靠、配置灵活等优点。软件部分主要完成的功能有数据采集、运算控制、轮流显示等功能。单片机的开发使用C51语言。C51语言是一种结构化程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能，用C语言编写软件，可以大大缩短开发周期提高效率，并且增加程序的可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大，性能更完备的系统。
关键词 单片机，励磁调节器，C51语言【NES励磁调节器论文】
The software design of excitation regulator
ABSTRACT
The design of a micro-processor based on the AT89S52 small synchronous generator digital excitation regulator system. In describing the self-shunt connection of excitation system and its control system model and the principle of regulator on the basis of the excitation regulator focus on parts of the software analysis and design, with the regulator part of the system hardware is simple, reliable, the advantages of flexible configuration. Software to complete some of the major functions of data acquisition, operator control display features such as rotation. The development of micro-processors using C51 language. C51 language is a structured programming language, which take into account the characteristics of a variety of high-level language and assembly language with the function, using C language software, can greatly shorten the development cycle to improve efficiency, and increase the readability of the procedure, facilitate the improvement and expansion in order to develop larger, more comprehensive system performance.
KEY WORDS micro-processor，excitation regulator，c51 language
NES励磁调节器论文(二)
发变组保护与励磁调节器限制定值配合
【摘 要】 发变组保护与励磁调节器由于生产厂家不同⒓扑愎讲煌？在实际运行中很难实现励磁调节器限制与发变组保护定值的可靠配合。如果两者不配合，就有可能在励磁调节器未动作时，发变组保护动作引起机组跳闸。本文以大唐安阳发电厂#9机组为例，阐述了发变组保护、励磁调节器限制定值整定及配合计算方案。 【关键词】 失磁保护 调节器低励限制 励磁绕组过负荷保护 强励反时限 过励限制
大型发电机继电保护装置中配有失磁、励磁绕组过负荷和发电机过励磁保护，在低励、励磁绕组过流、发电机过励磁等异常运行方式下保护发电机。自动励磁调节器（AVR）通过调节、限制、切换等手段，对发电机起到限制和保护的作用。当超过发电机允许的正常工作状态到达一定程度时，励磁调节器的限制器应首先动作，将异常状态迅速拉回至正常状态，如仍不能把发电机拉回正常的工况，到达发电机保护动作值时，机组停机。
发变组保护定值与励磁调节器限制定值之间的配合主要考虑三个方面：发变组失磁保护与调节器低励限制的配合、励磁机过负荷保护与调节器强励限制的配合以及发电机过励磁保护与调节器V/F限制的配合。
1 发变组失磁保护与调节器低励限制定值的整定与配合
发电机保护中的失磁保护，是当发电机失磁越过静稳极限后机端测量阻抗从等有功圆越过静稳圆进入异步圆，机组进入不稳定工作区时动作停机。励磁调节器中低励限制的作用是：当励磁电流下降到限制值时，限制励磁电流下降或增加励磁电流，使机组不越过静稳极限。
失磁保护、低励限制相互配合的依据为：在P/Q平面上失磁保护阻抗圆处在低励限制线的下方，并保持一定的裕度。
1.1 发变组失磁保护定值的整定
安阳电厂#9发电机100MVA下标幺值电抗：
Xd′=0.3456Ω，Xd =2.264Ω
根据失磁保护公式：
圆心：（0，（Xd′/2+ Xd）/2）
半径：（Xd- Xd′/2）/2
#9机失磁保护异步阻抗圆方程为：R2+（X+1.22）2=1.052
1.2 调节器低励限制定值整定
欠励限制动作曲线是按发电机不同有功功率静稳极限及发电机端部发热条件确定的。由系统静态稳定条件确定进相曲线时，不能超过制造厂提供的P-Q运行曲线[1]。根据#9机进相试验结果得调节器低励限制定值。
1.3 配合计算
由于低励限制是根据静态稳定极限圆并结合系统无功储备整定的，在P-Q平面上计算的，而阻抗性失磁保护是在发电机机端R-X平面上计算的，验证两者之间的配合关系，必须将两者归算在同一平面下进行。
因为：R2+X2=Z2=（U/I）2
X=Usinφ/I
U4+2.44U2Usinφ+0.39U2I2=0
U2I2=U2I2sin2φ+U2I2cos2φ=P2+Q2
代人上式得：
U4+2.44U2Q+0.39（P2+Q2）=0
将失磁三相低电压定值为U=16KV代人上式
得出发电机失磁保护异步圆动作方程：P2+（Q+794）2=6792
圆心（0，-794），半径679。发电机在圆外是稳定的，圆内为动作区。
绘出发变组失磁保护与低励限制曲线对比关系，如图1所示异步边界失磁判据动作在低励限制线之后动作。
2 励磁过负荷保护与调节器强励限制的配合
在发变组的继电保护装置中，发变组励磁绕组过电流保护采用转子电流，动作后作用于停机；励磁调节器有励磁过电流限制和保护两种功能。在转子过流时，励磁调节器限制首先动作，当限制失败时，由发变组保护动作于跳闸。
2.1 两种设备的热容公式
#9机RCS-985型发变组保护励磁绕组反时限过负荷公式为：，式中Ijdz为发电机励磁基准电流二次值。励磁系统为三机励磁，NES-5100型调节器过励限制反时限公式为：，式中Ijz为主励磁机励磁基准电流。
2.2 定值整定
2.2.1 主励磁机额定励磁电流的选取
在实际设备配置过程中，为保证机组强励，主励磁机的容量配置偏大。在励磁绕组热容公式中Ijz不能选取主励磁机励磁电流铭牌值，而以发电机额定额定励磁电流下的励磁机磁场电流值为基准值。
2.2.2 转子绕组过热常数的确定
转子绕组过热常数C由东方电机制造厂提供的励磁机绕组允许强行励磁倍数和运行时间确定。由于过励反时限特性与发电机转子绕组过负荷保护公式不同，要满足二者之间留有2S极差。C值可选取不同。
2.2.3 启动电流的配合
过励反时限启动值小于发电机转子过负荷保护启动值，一般为105%-110%发电机额定磁场电流。
2.3 发变组过励反时限与调节器强励反时限定值整定
（1）反时限动作特性的上限电流与强励定值倍数匹配：
在发电机增容改造后，发电机转子的冷却能力并没有增强，在计算转子过负荷能力时，发变组增容前后额定电流应折算。
根据东方电机厂提供的发电机转子绕组过负荷能力曲线，强励定值倍数为额定电流下2倍10S，折算至增容后额定电流下强励定值倍数为2203/2308=1.98倍10S。
取Ijdz=1.05Ie，由发变组保护励磁绕组反时限过负荷公式，C=25.56
（2）反时限动作特性的下限电流Iszd按与定时限保护配合的条件整定：
Iszd=Kco*Iop=1.05*1.05Ie，式中，Ie为发电机额定励磁电流二次值。
调节器强励反时限定值：转子电流长期容量倍数：1.05 Pu，转子电流短时时间：10S ，转子电流短时容量倍数：1.98Pu，Pu为Ijz基准下的标幺值。
2.4 励磁过负荷保护与调节器强励限制定值的时间配合表1
3 发变组过励磁保护与调节器V/F限制定值的配合
发变组的过励磁保护应与励磁调节器的过励磁限制配合，当发变组过励磁时，励磁调节器的限制应先于发变组的过励磁保护动作，即励磁调节器的过励磁限制倍数n应小于反时限过励磁保护的最低n值。
调节器V/F限制定值：当频率为50HZ时，限制机端电压不超过1.06倍额定值；当频率低于47.5HZ时，限制器动作减磁降低电压；在频率低于45HZ时动作于逆变灭磁。
由东方电机厂提供的发电机过励磁曲线得发电机过励磁保护定值，与AVR限制时间配合如表2。
4 结语
本文通过发变组保护定值和励磁调节器的限制值的整定计算，阐述了发变组失磁保护与调节器低励限制、励磁机过负荷保护与调节器强励限制、以及发电机过励磁保护与调节器V/F限制定值的配合要求，希望能够对整定人员有所启示。
参考文献：
[1]DL/T1684-1999 大型发电机变压器继电保护整定计算导则.中国电力出版社，2000，17-21，23.
[2]DL/T843-2010 大型汽轮发变组交流励磁机励磁系统技术条件.中国电力出版社，2011，12-13.
[3]王慧敏.发变组保护与励磁调节器的配合整定.
NES励磁调节器论文(三)
可控硅励磁调节器的应用
摘 要：介绍DLT6001双通道模拟励磁调节器调节功能和保护功能，参数整定和操作方法。 关键词：可控硅励磁调节器功能操作应用
一 概述
北疆某水力发电厂有4台8000KW的水轮发电机组，4台机组均采用FJL-2型三相全控桥自并激静止可控硅励磁。单机容量8MW，额定电压10.5kV，额定励磁电流422A，额定励磁电压155V。励磁变电源取自发电机端母线，经励磁变压器和可控硅整流后向发电机转子提供励磁电流。可控硅触发控制信号取自发电机端的1PT，同步信号取自机端2PT，当发电机电压升高时，励磁电流减少；反之增大，以实现自动调节的作用。几年的运行实践表明，可控硅励磁装置操作简单，维护方便，运行稳定可靠，响应快，尤其是机组甩负荷后能迅速将机端电压自动稳定在额定范围，不用人为干预，是传统的直流励磁机所不能实现的。
二 励磁装置的基本组成和主要控制功能
基本组成有：2套DLT6000励磁调节器、1组功率整流桥、风机回路、起励控制回路、灭磁及过电压保护回路。
整套装置装在1只控制柜内。调节柜内装有调节器、起励装置、灭磁电阻、转子过电压保护元件。整流灭磁柜内装有功率整流桥、风机、灭磁开关。
DLT6000是基于PLC控制的励磁调节器，有两大特点：一是采用外部总线结构，通过外部总线将2套DLT6000组成完全独立的双通道调节器，所有的外部开关量信号和模拟量信号都送到总线，PLC实时采集总线数据经过运算后发出各种控制信号，并通过总线输出相应的开关量信号和模拟量信号；二是采用独立的单片计算机进行故障监控，当自动通道出现故障时，由单片机发出切换命令，实现自动切换功能，克服了自我诊断模式中存在的缺陷，充分保证了故障时通道的/顷利切换和励磁系统的正常运行。
DLT6000励磁调节器以可编程控制器（PLC）、励磁调节板、触发模块为核心部件。PLC根据发电机电压1PT反馈量输出直流控制信号；调节板根据控制信号进行比例、积分、微分调节（即PID调节）；触发模块根据调节信号输出移相触发脉冲来控制可控硅的导通角，即转子输入电流的大小，从而实现自动控制功能。所以DLT6000实质上是1台PLE控制、单片计算机监控的模拟量励磁调节器。
三 励磁调节器的辅助控制及保护功能
1. 过励限制功能
励磁电流达1.1倍额定电流时发出警告信号，同时限制励磁电流继续上升。励磁系统能保证在1.1倍额定励磁电流下长期连续运行。
2. 强励功能
当机端电压降至80%额定电压时，励磁装置退出1.1倍过励限制功能，进行强行励磁；强励电压约为1.8的额定励磁电压，经6s，机端电压达不到额定电压，退出强励，并限制在1.1倍额定励磁电流下运行。励磁系统具有提供2倍额定励磁电压和2倍额定励磁电流不少于50s的能力。
3. 欠励限制功能
发电机进相运行时，发电机运行的稳定性降低，随着输出有功功率W的不同，对稳定性的影响程度也不同。在输出一定的有功功率，保持一定的稳定度情况下，机组允许在一定范围内欠励运行。欠励限制特性为功率圆，在某一有功功率下，当满足方程的无功功率Q，其相应的励磁电流就是欠励限制电流。我厂满负荷最大欠励限制的无功进相深度为8000Χ（-0.4）=-3200Kvar，其所对应的励磁电流为欠励限制电流，是一个动态变量。
励磁调节器PLC实时采集当前机组输出的有功功率和无功功率，当发电机处于进相运行，即调用欠励限制判断程序；当满足条件时，即发出欠励限制信号并限制励磁电流继续减少。
4. 过励保护功能
过励保护是转子励磁绕组的短路保护。当励磁电流达到额定电流的3.5倍时，过励保护动作，跳发电机开关，跳灭磁开关并停机。
5. 转子绕组过电压保护功能
采用氧化锌非线性电阻保护，动作电压为900V，允许连续动作，可自动恢复。氧化锌非线性电阻和特种熔丝串接后并接在灭磁触头两端，熔丝熔断后中控室没有信号，但熔丝顶端的红色标志会自动弹出，所以开机前应检查熔丝是否良好。设计要求过压保护动作电压最高瞬时值低于整流桥的最大允许电压，且最大不超过出厂试验时励磁绕组对地试验电压的70%，励磁绕组出厂耐压试验值为1500V。
6. 励磁变保护功能
励磁变压器为三相环氧干式，额定容量200kVA，联结组别Y/△―11，绝缘等级为F级，额定电压6300V/300V。温度上升至130℃时发出警告信号，155℃时发出事故信号同时跳发电机开关和灭磁开关并停机。
7. 通道自动切换功能
主通道出现下列故障时，自行切换到备用通道运行：
1）调节板+5V电源故障；2）励磁专用PT断相故障；3）可控硅触发脉冲故障；4）PLC故障。
A通道运行，B通道自动跟踪A通道控制信号，A通道发生故障自动无扰动切换至B通道运行，当A通道恢复正常后，应手动切换到A通道运行，切换时要确认两个通道的控制信号应一致。
四 励磁调节器的运行操作
1. 通道和模式的选择
2套DLT6000组成完全独立的双通道调节器，A为主通道，B为备用通道，每个通道可设置成自动模式和手动模式，在自动模式下当检测到主通道故障时能自动切换到备用通道运行。
自动模式按机端电压偏差进行PID调节，具有过励限制、欠励限制、强励等辅助控制功能。手动模式按励磁电流偏差进行PID调节，没有强励、限制功能。所以正常应选择A通道自动模式运行。
为保证通道切换时电网电压或无功的波动，备用通道应在通道跟踪位置。所谓通道跟踪，就是说2个通道的移相触发脉冲控制电压UK保持一致，移相触发控制角和控制电压UK具有线性关系，控制电压升高，控制角增大，导通角减少，励磁电流减少；反之，励磁电流增大。 2. 调差系数的设定
调差系数KT，表示具有自动励磁调节器的发电机甩去额定无功负荷后的空载电压Uo与额定电压Ue的差值跟额定电压的百分比。
并网运行的发电机，反映在自动模式下发电机励磁电流或无功功率随电网电压变化而变化，KT>0为正调差，KT<0为负调差，我们采用的是正调差。电压升高无功减少，电压降低无功增大。所以调差系数要选得合适；如果过小，那么电网电压稍有波动，励磁电流或无功功率就有较大变化，对小机组运行不利；过大，机组甩负荷后机端电压超调量增大，同时调差系数的选择还要考虑并列机组间的无功分配，大机组调差系数可整定小些，小机组可大些，整定范围0～±15%，一般可整定5%左右。
3.升压方式的选择
对于自动模式升压方式有2种，一是自动起励升压方式，出厂时整定值为100%，就是机组起励后，机端电压自动上升至额定电压。二是手动起励升压方式，就是机组起励后，机端电压自动上升至10%左右的额定电压，操作调节柜面板上的增减按钮可将电压调至100%～120%的额定电压。对于手动调节模式，机端起始电压可更低，可从零调至130%的额定电压，调试需要时可选择此方式。正常运行时手动调节旋钮在10圈位置，切换开关在关闭位置。
4. 系统电压跟踪
调节器具有系统电压跟踪功能，系统电压取自10KV母线电压互感器，当发电机并网后跟踪功能自动闭锁。如果采用自动准同期装置并网，系统电压跟踪应在切除位置。
5.起励
励磁调节装置装设了1套起励装置，起励使用蓄电池220V电源，起励电流约为空载励磁电流的10%时能可靠起励，起励时间小于5s，实际起励电流约为10A，限流电阻21.6Ω。有自动起励和手动起励2种起励方式。自动起励，当开机继电器动作，发电机转速上升至95%额定转速时，起励装置投入；当机端电压上升至40%额定电压时，起励装置退出。手动起励，发电机转速达95%额定转速时，按下起励按钮不放，观察励磁电压表，有10%励磁额定电压约15～20V上升时，即可松开按钮。和自动一样，机端电压上升至40%额定电压时也能自动退出起励装置。如果起励时间过短有可能起励失败，重新起励即可。
发电机残压满足自激条件时，也可残压起励，当发电机转速大于95%额定转速时合上励磁开关，即能使发电机建压。
起励不成功，无论手动还是自动，只要起励命令发出，经10s，机端电压达不到10%额定电压，就认为起励不成功，即发起励不成功信号。如果是自动方式，就不能再重新起励，要重新起励可使用手动方式。
6.逆变
发电机开关跳开后方可逆变。可控硅移相触发最小控制角a为22°，最大控制角a为152°，22°≤a<90°为整流工作状态，90° 逆变有4种方式：停机联动、手动、灭磁开关联动、低频逆变。
停机联动，停机继电器动作，发电机出线开关跳开后，即开始逆变，由机组自动化屏发出命令跳灭磁开关。
低频逆变，当发电机转速降至45Hz时自动投入逆变。例如起励后，需要停机，当转速降至45Hz，通过低频逆变，自动释放能量。
手动灭磁，正常运行时，减发电机有功、无功近零时跳发电机出线开关，再将整流逆变开关转向逆变位置，即开始逆变。
灭磁开关联动，一般先逆变后跳灭磁开关，但当灭磁开关跳开后同时进行一下逆变对降低开断瞬间的自感电压也是有好处的。
逆变不成功，逆变命令发出，经10s机端电压还高于10%的额定电压，即发逆变不成功信号，同时跳灭磁开关。
7.风机
风机工作电压380V，功率250W，向上抽风。励磁装置在额定工况2组可控硅并列运行时，风机停转时间最长允许30min。风机通过手动或联机起动。风机电源消失或风机控制回路故障时系统发出警告信号。
8.电源
交流由厂用电I段和厂用电Ⅱ段两路向励磁装置供电，两路电源一路工作，互为备用，自动切换。直流使用蓄电池220V电源。交流、直流通过开关电源，变换为DC24V后并列使用。两路交流电源消失或DC24V消失时系统发出警告信号。
9.故障信号
励磁调节器可在现场和中控室发出下列信号：
现场绿灯闪烁的故障有脉冲故障信号；调节器故障（PLC）信号；PT故障信号；电源故障（调节板+5V电源）信号；红灯闪烁的事故信号有强励动作信号；过励保护动作信号；过励限制动作信号；欠励限制动作信号；中控室光字牌有起励不成功信号；调节器故障信号；操作电源消失信号；厂用电源消失信号；功率柜柜故障（风机故障，快熔熔断）信号。
五 结语
我厂使用的这套可控硅励磁调节装置自运行以来基本无重大故障发生，操作维护简单，运行可靠，对短路等线路故障响应快，提高了电网暂态稳定性。
参考文献
[1]彭云水；吴建仁；发电机微机励磁调节器改造[A]；全国水电厂技术改造学习交流研讨会论文集[C]；2005年
[2]马东进；微机型励磁调节器试验装置的研究[D]；华北电力大学；2001年
NES励磁调节器论文(四)
西门子励磁系统调节器改造分析
摘要：文章结合发电厂励磁调节器改造工作，阐述了SPPA-E3000励磁调节器的硬件性能和软件特点，在软件方面特别指出了与TXP监控系统通讯特殊的优越性能，SPPA-E3000励磁调节器改造后，机组性能优良，同时也给出了改进的建议。 关键词：发电厂；励磁调节器；西门子；改造
0引言
某发电V350MW机组励磁设备采用全套SIEMENS公司生产的静态自并励励磁系统。受20世纪90年代技术限制，励磁调节器采用16位的Thyripol Simadyn D型数字式双通道微机励磁调节器。电力系统稳定器采用有功功率作为输入信号的PSS 1A模型来抑制电力系统低频振荡。该励磁系统配置的PSS没有防止功率“反调”的功能，在机组功率快速调节时PSS的“反调”现象会对导致PSS阻尼作用变弱，对系统造成不利影响，也影响到机组本身的安全运行。
随着时间的推移，调节器面临元件老化、配件价高难买、故障率上升等问题，且原调节柜的CPU为16位，程序复杂且整定不便、维护定检工作量大。另一方面，西门子功率柜及开关柜制造工艺精良，备品比较充足，目前市场上的产品与原设备相比结构、工艺、配置基本没有变化。
此次改造只更换励磁系统调节柜。调节器采用西门子公司生产的SPPA-E300型励磁调节器，将PSS1A模型升级为PSS2B模型重新整定励磁系统及PSS参数，确保机组和电网安全稳定运行。
1改造后励磁调节器的性能和特点
SPPA-E3000励磁调节器继承了西门子公司上代励磁调节器Thyripol的核心技术，借鉴了上代调节器几十年的现场运行经验，运用了IEEEStd42.1-2005的ST6B的数学模型，吸收了目前数字领域内的研究成果，采用了德国当前最好的生产工艺，在计算速度、控制周期、抗电磁干扰、运行可靠性能方面均有非常好的表现。
1.1硬件性能
SPPA-E3000励磁调节器由2套控制单元组成，每套控制单元有闭环控制器SIMOREG CM模块和开环控制器S7-300 PLC组成，开闭环通过PROFIBUS进行通讯，双通道闭环控制器通过点对点通讯，双通道的信息量通过MPI总线传输给OP面板如图1所示。
每个SIMOREG CM控制器包括LBA适配器、ADB适配板、CBP2板、CUD1电子板、CUD2端子扩展板和T400工艺板。所有模板集成于一个机箱中，与本通道S7-300组成一个完整的励磁调节控制通道。S7-300在系统中主要负责与电站计算机监控系统通讯，处NDI，D0逻辑控制，负责定子电压、定子电流、转子电压、转子电流、通道跟踪值、给定值A-D-A或D-A变换，并输出O～10V电压经变送器转化为4～20mA信号给现地模拟表计、监控系统等。T400是一块CPU工艺板，是整个系统的核心，主要负责定子电压、定子电流交流采样，并计算出有功和无功，完成AVR的PID、PSS调节控制计算及励磁限制器限制功能。CUD是由CUDI和CUD2合并形成的板件，主要功能包含转子电压和转子电流的采样，ECR计算控制，触发脉冲形成。由于触发脉冲在CUDA：形成，大量中断调用不占用主CPU板T400资源，使得AVRNPSS控制计算更加快速稳定，保证调节器动态品质。
1.2软件特点
励磁调节器软件较为复杂，主要有4个硬件平台。（1）通道I/O量处理的PLC，即S7-300-313DP CPU模块，软件以Siemens的CFC图形化语言和SCL语言编写。（2）SIMOREG CM控制中的T400工艺板，软件以CFC图形语言编写。（3）是SIMOREGCM控制器中CUD板，这个平台的软件不对用户开放，调试时只能通过Drivemonitor联机修改相关参数和连接。（4）作为人机接口的OP277B平台，软件采用WinCC组态软件。
相比上代THYRIPOL系统，SPPA-E3000系统有比较完善的软件逻辑，特点主要包括以下几点：
（1）PT断线判据完善。发电机机端PT断线为电厂常见故障之一，同时PT断线也是误强励发生的主要诱因之一。励磁系统对PT断线的处理要求迅速准确，判断时间过长将导致励磁电流上升至强励。
SPPA-E3000判断PT断线的方法有2种：一种是PT二次侧小开关跳闸，将其辅助常闭节点送入调节器中实现通道切换。如果两个通道的PT小开关均跳闸，在后一个PT小开关跳闸通道的AVR方式转为ECR方式运行，Siemens公司将此动作称为“紧急切手动”（Emergency switch manual）。另一种情况是线路或连接端子断开或其他原因导致接触不良的情况，定子电压采样同样会发生错误。程序算法是求三相电压矢量和U0，如果U0>20%UgN则判断为该通道PT断线，从而进行通道切换。但如果两个通道均发生U0>20%UgN，将从原AVR切换到ECR的方式。前一代的调节器不具备第2种功能。
（2）对于系统改造中难度最大的莫过于新旧系统的接口部分，某电厂DCS使用的是西门子TXP系统，与原励磁系统接口控制只有通讯方式，使用的是工业以太网的通讯，因为SPPA-E3000励磁调节器多样的通讯接口方式，实现与TXP双套和励磁双套冗余的一致的硬件架构以及软件上通讯规约和通讯点表形成了无缝对接。
SPPA-E3000励磁调节器使用双通道通讯冗余设计，对外的接口硬件是S7-300系列通讯模块，选择不同的模块就可以改变通讯方式，S7-300系列通讯模块包含目前电力工业使用的大多数符合国际标准的通讯规约和硬件连接方式。针对特定的通讯方式选择了S7-343-1工业以太网模块，通讯电缆保留原来的15针接口电缆，增加15针转RJ45的电缆接入S7343-1以太网模块。
软件层面，底层连接使用PLC里ISO transportconnection连接类型，通讯冗余使用与TXP系统配套的APRED规约，减少对老通讯系统的改动。励磁运行主通道负责与外界通讯，如果出现故障励磁通道切换，通讯也随通道切换。TXP系统通道切换不影响励磁运行状态。由于大部分控制和状态信号都通过通讯实现，所以当双通道都发生通讯故障的时候，励磁系统逻辑是取故障前3秒的设定值等信息，保证稳定运行。通讯故障采用收发脉冲信号来判断。励磁系统发给TXP/系统4秒周期的脉冲，TXP系统收到后直接返送给励磁，励磁系统判此收到的脉冲是否正常，收到脉冲长时间为1或0就判定通讯故障，并通道切换。TXP系统也会根据收到脉冲判定通讯是否正常，并在画面上直观显示。
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