【正文】 帶 CI2 總線接口的日歷時(shí)鐘芯片，其中還有 256 字節(jié)的靜態(tài) RAM，由于作為日歷時(shí)鐘器件配有電 池供電，可作為 RAM 的保護(hù)電源，故 256 字節(jié)的 RAM 可視為非易失性 RAM。其中 PCF8583的 SCL、 SDA 分別接 F2407 的 IOPF0 和 IOPF1 引腳。 本系統(tǒng)選用晶閘管控制投切電容器，可以 10ms 的速。 由于 DSP 用 供電，電池為 ，所以設(shè)計(jì)中采用了三個(gè)二極管解決在掉電情況下電池只對(duì) PCF8583 供電，而在不掉電情況下 PCF8583 由 供電，而且電池處于浮充狀態(tài)。A( HzfSCL 0? )： 24 或 12 小時(shí)格式，時(shí)基 或 50Hz；具有可編程的鬧鐘、定時(shí)和中斷功能。 （ 5）串型實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 由于無(wú)功補(bǔ)償控制器要有歷史記錄，所以在系統(tǒng)中必須有實(shí)時(shí)時(shí)間基準(zhǔn)，即時(shí)鐘芯片。如 圖 39 所示，濾波環(huán)由 C41, C42 和 R14 組成，與 2407接口為 PLLF 和 PLLF2。其中 32K 空間擴(kuò)展為程序存儲(chǔ)器，32K 空間擴(kuò)展為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 （ 2）存儲(chǔ)器電路 如圖 38 所示， LF2407 自帶 32K 的 Flash，外部可擴(kuò)展 64K 數(shù)字存儲(chǔ)器和 64K 程序存儲(chǔ)器。 ADCIN00～ ADCIN5 為AD 轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入，其中 ADCIN00, ADCINI、 ADCIN2 為三相電壓輸入， ADCIN3, ADCIN4,ADCIN5為三相電流量輸入，將三相電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 LF2407DSP 系統(tǒng)模塊 該模塊包括 LF2407DSP 電路，存儲(chǔ)器 (SRAM)電路，電源保護(hù)電路，上電復(fù)位電路和串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。有多個(gè)觸發(fā)源可以啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換，包括軟件啟動(dòng)、 EVA， EVB 和外部觸發(fā) (ADCSOC)。將數(shù)據(jù)代入得VVref ? 。系統(tǒng)放大增益 12 ????? RRA up。 圖 34 電壓信號(hào)形成回路 電網(wǎng)電容式無(wú)功補(bǔ)償器的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 ALF 低通濾波電路 如圖 35 所示，圖中 D D2 將輸出信號(hào)控制在 ，保證輸入 LF2407 A/D 轉(zhuǎn)換接口的電壓在 之間，從而保證 A/D 轉(zhuǎn)換能夠正常工作。由互感器得到的電壓 、電流信號(hào)線性衰減成能輸入 DSP 的量程范圍，再經(jīng)抗混疊濾波器濾波，輸入 DSP 的 A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換。此模塊的作用是將電壓互感器 (YH)和電流互感器 (LH)二次輸出的電壓、電流模擬量經(jīng)過(guò)上述環(huán)節(jié)處理成大小與輸入量成正比、相位不失真的模擬量，輸入到 DSP 的 A/D 轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能接受與識(shí)別的數(shù)字量，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算。 電網(wǎng)電容式無(wú)功補(bǔ)償器的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 電壓電流、功率因數(shù)的采集與濾波 電壓互感器的輸出額定值要經(jīng)過(guò)電壓變送器，再經(jīng)過(guò)線路調(diào)理與濾波 ，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理后才能將電壓與電流的采樣信號(hào)和相角信號(hào) 送入主控芯片進(jìn)行 A/D 采樣。 4. 流水線：四級(jí)流水線；并行處理；取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行同時(shí)進(jìn)行。乘法的速度越快， DSP 處理器的性能就越高。 11. 高達(dá) 40 多個(gè)可單獨(dú)編程或復(fù)用的通用輸入 /輸出引角 (GPIO )。 8. 串行通信接口 (SCI)。 4. 可擴(kuò)展的外部存儲(chǔ)器總共 192K 字： 64K 字程序存儲(chǔ)器； 64K 字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器； 64KI/O尋址空間。 TMS320 LF2407DSP 結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： 1. 采用高性能靜態(tài) CMOS 技術(shù)，使得供電電壓降為 ，減小了控制器的功耗；30MIPS 的執(zhí)行速度使得指令周期縮短到 33ns(30MHz)，從而提高了控制器的實(shí)時(shí)控制能力。 該芯片是 TMS320C2020 平臺(tái)下的一種定點(diǎn) DSP 芯片，是一款專為控制設(shè)計(jì)的單片機(jī)。本設(shè)計(jì)能 夠根據(jù)需要顯示功率因數(shù)、系統(tǒng)電壓、負(fù)載電流、無(wú)功功率等值。但是到考慮系統(tǒng)的復(fù)雜性及產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性，電容器分組采用二進(jìn)制方案，即采用（ K1）個(gè)電容值均為 C 的電容和一個(gè)電容值為 (C/2)的電容，這樣的分組可使組成的電容值有 2K 級(jí)。 (7) 閉鎖報(bào)警 :當(dāng)系統(tǒng) 電壓大于或等于一定值 (該值可調(diào) )，閉鎖控制器投入回路；投切器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，閉鎖輸出回路并報(bào)警；執(zhí)行回路發(fā)生異常時(shí)，閉鎖輸出回路并報(bào)警。 (2) 輸入電流模擬量 額定輸入電流模擬量： 5A 50Hz 輸入端輸入阻抗 :不大于 2. 測(cè)量及顯示精度 (1) 電壓 各相電壓 % (2) 電流 各相電流 % (3) 有功功率 各相及總和 % (4) 無(wú)功功率 各相及總和 % (5) 視在功率 各相及總和 % (6) 頻率 % (7) 功率因數(shù) % 3. 控制要求 (1) 控制靈敏度 不大于 (2) 過(guò)電壓保護(hù) 應(yīng)在 105%～ 120%之間可調(diào)，動(dòng)作回差 612V (3) 延時(shí)時(shí)間 10～ 120s 可調(diào) (4) 過(guò)電壓分段總時(shí)限 不大于 60s 福州大學(xué) 至誠(chéng) 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 (5) 投切動(dòng)作時(shí)間間隔 不小于 300s (1) 功能設(shè)置要求 1) 能實(shí)現(xiàn)三線對(duì)稱補(bǔ)償和分相補(bǔ)償組合 2) 投入、切除門(mén)限設(shè)定值 3) 延時(shí)設(shè)定值 4) 過(guò)壓保護(hù)設(shè)定值 5) 諧波超值 保護(hù)設(shè)定值 (2) 顯示功能 1) 工作電源工作顯示 2) 超前、滯后顯示 3) 輸出回路工作狀態(tài)顯示 4) 過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作顯示 5) 控制器應(yīng)具有電網(wǎng)即時(shí)運(yùn)行參數(shù)及設(shè)定值調(diào)顯功能 (3) 延時(shí)及加速功能 :輸出回路動(dòng)作應(yīng)具有延時(shí)及過(guò)電壓加速動(dòng)作功能。 傳統(tǒng)的就地?zé)o功補(bǔ)償裝置是通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)電容器組的投切。 電網(wǎng)電容式無(wú)功補(bǔ)償器的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 第 3 章 無(wú)功補(bǔ)償器硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)主要包括參數(shù)的采樣、信號(hào)濾波、電容器的投切與人機(jī)界面設(shè)計(jì)。 福州大學(xué) 至誠(chéng) 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 諧振次數(shù) n=LCs? 1 (25) 諧振頻率 LCfn ?2 1? （ 26） n 次諧波阻抗 Z )1(CnLjnR ssfn ?? ??? (27) （ 3）有源電力濾波器（ APF），是一種新型諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償裝置，它不同于傳統(tǒng)的 LC無(wú)源濾波器（只吸收固定頻率的諧波），它能對(duì)電流和頻率都在變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。如在三相整流變壓器中采用 Dy或 Yd 接線，由于三次及其整數(shù)倍的諧波電流在三角形連接繞組內(nèi)形成環(huán)流，但不會(huì)在星形連接的繞阻內(nèi)出現(xiàn)三次及其整數(shù)倍的諧波電流，所以采用 Dy或 Yd接線的三相整流變壓器能夠有效抑制三次諧波及其整數(shù)倍次的諧 波電流注入電網(wǎng)中。 大量諧波電流流入電網(wǎng)后，由電網(wǎng)阻抗產(chǎn)生諧波壓降，疊加在電網(wǎng)基波上，引起電網(wǎng)的電壓畸變，致使電能質(zhì)量變差。高次諧波已成為電力系統(tǒng)的一大 “公害 ”，必須采取有效的措施來(lái)加以抑制。 圖 25 并聯(lián)電容器 Y 接三相分別接線 （ 3）三相共補(bǔ)與分補(bǔ)結(jié)合的接線方法 為了能夠更加合理節(jié)能，我們也可以采用三相共補(bǔ)與三相分補(bǔ)相結(jié)合的方式即 ΔY 接線。本方案的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行功耗低、涌流小、諧波影響小，制造成本低，開(kāi)關(guān)電路和接觸器的使用壽命長(zhǎng)。 （ 5） 三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)就地補(bǔ)償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量。補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率不變， P= UICOSφ，由于 COSφ提高，補(bǔ)償后的電壓 U2稍大于補(bǔ)償前電壓 U1,當(dāng)功率因數(shù)從 ～ ，有功損耗將可以降低 20%～ 45%。 （ 2）提高設(shè)備的利用率。由于減少了電網(wǎng)無(wú)功功率的輸入，會(huì)給用電企業(yè)帶來(lái)效益。總之，在感性負(fù)載端并入適當(dāng)大小的電容器進(jìn) 行補(bǔ)償，必須從經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的角度綜合考慮，確定最優(yōu)補(bǔ)償容量和補(bǔ)償容量的最優(yōu)分布。 電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜N情況 （ 1）無(wú)功功率滯后 欠補(bǔ)償由于補(bǔ)償?shù)碾?容量 C 不足，使 k 較小，系統(tǒng)中的容性電流不足以補(bǔ)償感性電路中電流的無(wú)功分量，使負(fù)載仍得向電網(wǎng)索取一定數(shù)量的無(wú)功功率，未達(dá)到補(bǔ)償要求。并聯(lián)電容器可提供超前的無(wú)功功率以補(bǔ)償感性負(fù)荷，多裝于降壓變電所，還可就地補(bǔ)償。另外在設(shè)備負(fù)荷很低的時(shí)候，其自然功率因數(shù)也就低。在電力網(wǎng)運(yùn)行中，我們希望的是功率因數(shù)越大越好，如果能做到這一點(diǎn)，則電路中的視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，可以減少無(wú)功功率的消耗。此外，同步發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)等也可作為無(wú)功補(bǔ)償裝置。而電感放出能量時(shí)，電容器卻在吸收能量。但是從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率，以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)出電壓。它不對(duì)外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。?guó)際大電網(wǎng)會(huì)議曾展開(kāi)有關(guān) SVC與 SVG的性價(jià)比的討論，不少專家認(rèn)為，由于 SVG不需采用大量的電容器就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)功的快速調(diào)節(jié)，而電容器的價(jià)格多年來(lái)比較穩(wěn)定，不可能大幅度下降；相反，電力電子器件的價(jià)格會(huì)不斷下降，故預(yù)計(jì) SVG會(huì)比 SVC更有競(jìng)爭(zhēng)力，由此可見(jiàn)，隨著造價(jià)的降低和技術(shù)的完善，在不遠(yuǎn) 的將來(lái) SVG， UPFC及 CSC將成為無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展方向。目前對(duì) SVC的研究主要集中在控制策略上。 （ 4）可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器（ CSC） CSC被認(rèn)為是最新一代的無(wú)功補(bǔ)償裝置，目前僅在美國(guó) Marcy變電站中安裝了此裝置。把一臺(tái)福州大學(xué) 至誠(chéng) 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 SVG與一臺(tái) SSSC的直流側(cè)通過(guò)直流電容耦合，就構(gòu)成了統(tǒng)一潮流控制器 UPFC， SVG與SSSC既可配合使用也可解耦獨(dú)立運(yùn)行 Ⅲ 。電壓型橋式電路，其直流側(cè)采用電容作為儲(chǔ)能元件，交流側(cè)通過(guò)串聯(lián)電抗器并入電網(wǎng)；電流 型橋式電路，直流側(cè)采用電感作為儲(chǔ)能元件，交流側(cè)并聯(lián)上電容器后接入電網(wǎng)。 （ 1）靜止無(wú)功補(bǔ)償器（ SVC） SVC是利用晶閘管作為固態(tài)開(kāi)關(guān)來(lái)控制接入系統(tǒng)的電抗器和電容器的容量，從而改變輸電系統(tǒng)的導(dǎo)納。 電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男录夹g(shù) 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，近幾年出現(xiàn)了多種電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償新技術(shù)。與同步調(diào)相機(jī)相比，其費(fèi)用節(jié)省很多，且維護(hù)方便，即可集中補(bǔ)償，也可分散裝設(shè)，所以還是我國(guó)目前主要的無(wú)功補(bǔ)償方式。 （ 1）同步發(fā)電機(jī) 同步發(fā)電機(jī)是通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁電流，使其在超前功率因數(shù)下運(yùn)行，輸出有功功率的同時(shí)輸出無(wú)功功率?？刂瞥a(bǔ)償基波無(wú)功外，還具有平衡三相電壓、抑制電壓閃變等功能。慶幸的是近年來(lái)，我國(guó)的不少?gòu)S家通過(guò)借鑒國(guó)外的設(shè)備或是通過(guò)與外 國(guó)公司的合作，不斷研制和推出了各種系列的高性能測(cè)量補(bǔ)償儀器，還具有 RS． 232， RS485等通訊方式。能夠及時(shí)掌握設(shè)備和線路的運(yùn)行狀態(tài)，從而采取有效措施保證設(shè)備的正常運(yùn)行。因此需要對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)的電容器可以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，但對(duì)配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，抑制諧波是很有必要的，對(duì)于并聯(lián)的電容組，我們抑制諧波的方法是使用串聯(lián)電抗器，就是在電容旁邊串聯(lián)一個(gè)電抗器，使得補(bǔ)償回路的阻抗在某次諧波相對(duì)于感性負(fù)載來(lái)說(shuō)呈感性，從而消除由于電路呈容性帶來(lái)的諧波震蕩。無(wú)論是在工業(yè)負(fù)載還是生活負(fù)載中，阻感 性 負(fù)載都占有很大的比例 ，比如變壓器、異步電動(dòng)機(jī)和很多的家用電器都是阻感性負(fù)載。 關(guān)鍵詞：電容式無(wú)功補(bǔ)償 ， 無(wú)弧投切 ， 諧波抑制 II The design of power grid capacitance reactive power pensator system Abstract At present the load of the increase in electricity town for most perceptual load and power factor is lower, in low voltage power supply system of installation power grid capacitive reactive pensation device can effectively improve the power factor save electric energy losses of the lower line so as to improve the quality of power supply of power grid. This article through the design of the reactive power pensation device using DSP is intelligent reactive pensation devices, the electric power electronic ponents,