在晶闸管励磁系统中，如果用微机励磁调节器代替常规的半导体励磁调节器，便构成微机励磁调节系统。
微机励磁调节器本身由微型计算机(或微处理器)、外围硬件及系统软件和应用软件等组成。图2-36为微机励磁调节器硬件框图。图中虚线框内为微型计算机。ADA接口板中的A/D转换电路用来采集有关的模拟量并将其变为数字量，送入微型计算机进行计算和处理。某些数字量可经D/A转换电路变为模拟量送出。I/O接口板可输人、输出数字/开关量信号。ADA接口板及I/O接口板是CPU主机板必需的外围部件，除这些外还需要其他一些外围硬件。图2-36中所示的可控整流桥KZ是受微机励磁调节器控制的励磁功率单元。
与模拟式半导体励磁调节器的构成相似，微机励磁调节器由几个基本部分组成，虚线框的功能由微型计算机实现。
微机励磁调节器的工作原理可看出，A/D转换电路对被调节量(如机端电压)定时采样，送人CPU后按调节规律计算出控制量。如沿用模拟触发器，则将控制量经D/A转换电路输出控制电压，作用于模拟式移相触发器，发出触发脉冲。如采用数字触发器，则直接将这些控制量转换为控制角，由并行口送出控制角为a的触发脉冲，经脉冲放大后，触发相应的晶闸管，形成闭环控制的微机励磁调节器系统。
微机励磁调节器与同步发电机的励磁系统相联系，有下列两种方案。
(1)微机模拟双通道型 微机-模拟双通道型简化框图如图2-38所示，微机励磁调节器与模拟式励磁调节器构成双通道，由开关K进行切换。当K切换到模拟式调节器，则发电机按常规励磁调节器方式运行;当K切换到微机调节器，则发电机按微机励磁调节方式运行，若微机调节器发生故障，能自动切换到模拟式调节器，而不影响同步发电机的运行工况。
(2)全数字化微机型全数字化微机型简化框图如图2-39 所示。图2-39(b)方案还设置了两套微机励磁调节器，平时一套微机调节器运行， 另套处 于热备用，双微机之间可手动或自动切换。这种方案提高了微机励磁调节器运行的可靠性。
微机励磁调节器具有如下优点。
①结构简单、软件丰富、功能多、性能好、运行操作方便。
②调节器的各参数可以在线整定或修改，并可显示出来，使调试工作简单方便。
③灵活性大，对不同发电机组的励磁要求，可在不更改硬件的情况下，修改软件来满足，励磁调节规律可根据需要灵活改变，利用软件也易于实现多种励磁限制功能。
④能实现复杂的现代控制技术，如最优控制、自适应控制等。
⑤可以与计算机通信、传送数据、接受指令，是电站(电厂)实现计算机控制所必不可少的一-种基础控制。计算机可直接改变机组给定电压值Ug，能非常简便地实现电站(电厂)机组的无功功率成组调节及母线电压的实时控制。无须像模拟式励磁调节器那样，另外增设电子电位器(无功负荷设定器)等硬件。
测量部分
微机励磁调节器为了实现调节控制、运行限制、人工调差和运行参数显示等功能，发电机组的状态变量及有关运行参数必须通过测量部件由微型计算机定时采集。其测量部件主要有下列几种。
(1)模拟式电量变送器对于同步 发电机端电压Uf、定子电流If、有功功率P、无功功率Q和转子电流Ira等电量，可采用一般模拟式电量变送器作为测量部件。变送器输出与其输人量成比例的直流电压供微型计算机采样。目前国内外研制的微机励磁调节器，大多采用模拟式电量变换器，因为这样容易实现，测量精度也可保证。
这种测量方法所使用硬件少，运行可靠，但采用了低通滤波，将引起其输出电压的相位移。在设计交流接口时，要求交流电压接口与交流电流接口具有相同的相位移，以保证计算P和Q的精度。除在硬件设计中予以注意外，有时还需辅以软件补偿相位的措施。
采用交流接口只能对交流电量进行采样和计算。对于转子励破电流的测量，一般采用直流电流变送器。另一做法是对转子回路整流桥交流侧的电流通过交流接口进行采样，间接算出直流侧的励磁电流值。
(3)转速测量微机励磁调 节器如果需要附加PSS (电力系统稳定器)或采用最优控制，一般要测量机组的转速。转速测量通常采用数字测量方法。测转速的做法是测频率，而测频率的基本方法是测周期，即测交流电压每个周波的时间T。把微型计算机中的晶振频率fo适当分频后作为计数频率f。,其对应的脉冲串为中，用φ的一个脉冲(周期1/fe)作为标准计时单位，去度量周期T。设测出T的宽度相当于m个标准计时脉冲，则
T= m/fc
于是被测频率: f= fc/m
角频率: w=2πf
如果测量频率的交流电压信号取自同步发电机的定子电压，则所测出的w为同步发电机电压的角频率。如果测量频率的交流电压信号取自发电机组大轴上的交流测速发电机，则所测出的w为机组的角速度。
计算及综合部分
这一部分是微机励磁调节器的核心，它担负的任务是在微型计算机硬件支持下由应用软件实现的。其主要任务如下。
①数据采集。定时采样、相应计算、对测量数据正确性的检查、标度变换和选择显示相应数据等。
②调节算法。按所用的调节规律进行计算，
③控制输出。把调节算法的计算结果进行转换并限幅输出。通过移相触发环节对晶闸管整流桥进行控制。
④其他处理。输人整定值、修改参数、改变运行方式、声光报警和利用计算机软件可以实现多种运行模式、多种励磁限制以及软件调差等功能。
数字移相触发器
数字移相触发器与模拟式移相触发器类似，也是由同步、移相、脉冲形成和脉冲放大等环节组成。其中同步电压整形电路及脉冲放大电路用硬件构成，移相和脉冲形成由计算机软件实现。下面分述各环节的工作原理。
(1)同步电压整形电路同步电压整形电路的任务是:将同步变压器的副边电压整形成为方波送人微机，产生中断。同步电压整形电路的作用有两个:一是指明控制角a的计时起点;二是确定送出的脉冲应触发哪一臂的晶闸管 (定 相)。同步电压整形电路分三相及单相两类。三相同步电压整形方案的优点是能准确地确定六个自然换流点，程序设计简单，但中断源较多。而单相同步电压整形电路可以简化硬件，减少中断源。
(2)数字移相及脉冲形成数字移相是把已定的控制角a折算成对应的延时1。.再折算成对应的计数脉冲个数Na折算成t的公式为
ta =aT/360
式中，T为阳极电压周期。
设计数脉冲的频率为fo,周期为Te,则与1。对应的计数脉冲个数:
Na=ta/Tc= aTfc/360
当同步方波上升沿引起CPU响应中断后，将N。送人计数器/定时器的某-通道， 作为时间常数开始定时，当该通道的减1计数器减到零时，其输出端变为高电平，申请中断。CPU响应此中断后，立即从并行接口输出相应的触发脉冲(尚未经脉冲功率放大)。
(3)脉冲功率放大此环节与模拟式触发器基本相同。只是由微型计算机并行接口输出的触发脉冲需经-级前置功率放大作为基本部分，再送到脉冲功率放大部分。这样，根据机组容量大小和功率柜的不同要求，只改变后面的脉冲功率放大部分，而前面的基本部分是通用的。
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