【正文】 .... 23 主程序 ..................................................... 23 電容器投切原則 ............................................. 24 中斷程序 ................................................... 25 串行實(shí)時時鐘電路讀寫程序 ................................... 26 第四章 總結(jié)與展望 ................................................. 28 致 謝 ............................................................ 29 參考文獻(xiàn) .......................................................... 30 附錄 .............................................................. 31 1 摘 要 本文主要研究了無功補(bǔ)償對電網(wǎng)性能的改善，無功補(bǔ)償裝置的控制方式及原理，和控制器的硬件設(shè)計。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 動態(tài)無功補(bǔ)償控制器的研究 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。在投切原則上，與常見的功率因數(shù)控制方案相比較，采用無功功率控制，避免了輕載振蕩。 [關(guān)鍵詞 ] 無功補(bǔ)償 電力監(jiān)測 數(shù)字信號處理器 2 Abstract The paper mainly includes the followed parts: the ameliorating of the 39。s runtime Status momentarily. It actualizes the capacitor39。因此，必須對系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視和控制，使電壓水平維持在一個正常范圍內(nèi)。 節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系為： UjUUU QRPXjU QXPRUU jjiji ?????????? .. (11) 在超高壓電力系統(tǒng)中，線路電抗遠(yuǎn)大于線路電阻，因而上式可寫成 jjji UPXjUQXUU ??? .. (12) 電壓 iU. 還可以寫成 ： ?? s inc o s. iii jUUU ?? (13) 式中δ為線路兩端電壓的相位角差 。而且從上式可以看出，如果從遠(yuǎn)處電 源經(jīng)輸電線路向負(fù)荷提供無功功率，會使沿線路各點(diǎn)電壓下降，甚至不能滿足質(zhì)量要求。當(dāng)輸送的有功功率一定時，總的有功網(wǎng)損主要取決于輸送的無功功率的數(shù) 值 [2]。電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置后 , 可以減少電源向感性負(fù)荷經(jīng)由輸電線路輸送的無功功率。 若電容 C 的容量過大 , 使供電電流的相位超前于電壓 , 這種情況稱為過補(bǔ)償 , 其向量圖如 1 c所示。故此種情況應(yīng)避免。為減少電網(wǎng)中的無功水平，我們將 閉合，用 C中的超前電流補(bǔ)償 M中的滯后電流，完成無功補(bǔ)償任務(wù)。由于并聯(lián)電容器阻抗固定，不能動態(tài)的跟蹤負(fù)荷無功功率的變化：而調(diào)相機(jī)和同步發(fā)電機(jī)等補(bǔ)償設(shè)備又屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，其損耗、噪聲都很大，而且還不適用于太大或太小的無功補(bǔ)償。所謂靜止無功補(bǔ)償是指用不同的 靜止開關(guān)電容器或電抗器，使其具有吸收和發(fā)出無功電流的能力，用于提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，抑制系統(tǒng)振蕩等功 能 [4]。因此，采用斷路器作為開關(guān)的靜止無功補(bǔ)償裝置也只適合于負(fù)荷變化不大，即相對穩(wěn)定的情況。 以下對此三類無功補(bǔ)償技術(shù)逐一介紹。這類裝置組成的無功補(bǔ)償裝置屬于第一批補(bǔ)償 器 [9]。當(dāng)觸發(fā)角 α= 900 時，吸收的無功電流最大。如果在電抗變壓器的第三繞組選擇適當(dāng)?shù)难b置回路，例如加裝濾波器，可以進(jìn)一步降低無功補(bǔ)償產(chǎn)生的諧 波 [10]。由于固定電容器的 TCR+FC 型補(bǔ)償裝置在補(bǔ)償范圍從感性范圍延伸到容性范圍是要求電抗器的容量大于電容器的容量，另外當(dāng)補(bǔ)償器工作在吸收較小的無功電流時，其電抗器和電容器都已吸收了很大的無 功電流，只是相互抵消而已。兩個反并聯(lián)的晶閘管只是將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中斷開，串聯(lián)的小電抗器用于抑制電 8 容器投入電網(wǎng)運(yùn)行時可能產(chǎn)生的沖擊電流。不是希望電容器級數(shù)越多越好，但考慮到系統(tǒng)的復(fù)雜性及經(jīng)濟(jì)性，一般用 K1 個電容值為 C的電容和個電容值為 C/2的電容組成 2K 級的電容組 數(shù) [12]。這種補(bǔ)償裝置為了保證更好的投切電容器，必須對電容器預(yù)先充電，充電結(jié)束之后再投入電容器。 1）由三相共補(bǔ)到分相補(bǔ)償，以求達(dá)到更理想的補(bǔ)償效果。 5）將低壓補(bǔ)償?shù)墓δ芗{入箱式變電站或美式箱式變電站的低壓部分。這兩類無功補(bǔ)償裝置的特 點(diǎn)在上一節(jié)中也有所介紹，總起來說采用晶閘管控制投切的無功補(bǔ)償裝置在性能上比采用斷路器開關(guān)的無功補(bǔ)償裝置好，它動作時間短，通常能在一個周波 (即 20ms)內(nèi)動作；動作時無火花，更安全可靠，壽命長。以晶閘管作開關(guān)元件的無功補(bǔ)償裝置，控制器器發(fā)出的是晶閘管的觸發(fā)信號。但是，電網(wǎng)中存在諧波時，投切電容有可能發(fā)生電容把高次諧波量放大，更為嚴(yán)重的是如果電容與電網(wǎng)中的感性負(fù)載在某次諧波恰好發(fā)生諧振，電網(wǎng)電壓、電流有可能被無限放大，造成的后果不堪設(shè)想。同時具有強(qiáng)大的控制功能，因此使用 TMS320LF2407 作內(nèi)核帶電力監(jiān)測的低壓智能無功補(bǔ)償裝置能更好的滿足實(shí)時性和精確性的要求。 (5) 自檢復(fù)歸功能 :控制器每次接通電源應(yīng)進(jìn)行自檢并復(fù)歸輸出回路 (即輸出回路處在斷開狀態(tài) )。 12 主電路設(shè)計 帶電力監(jiān)測的智能無功補(bǔ)償裝置的 總電路 圖如圖 21 所示。 本系統(tǒng)由 TMS320LF2407DSP 控制，實(shí)時監(jiān)測電力系統(tǒng)無功功率和電壓并跟蹤系統(tǒng)無功功率的大小，采用晶閘管投切并聯(lián)電容器組的無功功率補(bǔ)償裝置。并可實(shí)時在線設(shè)置投入門限、切除門限、過壓值、欠壓值、延時值等參數(shù)。處理速度很決，達(dá)到 30MIPS，在晶振頻率為 20MHz 時，計算一次 64 點(diǎn)的 FFT 運(yùn)算用時只有 611s,特別適合于處理諧波分析。 2. 片內(nèi)有高達(dá) 32K 字的 FLASH 程序存儲器，高達(dá) 字的數(shù)據(jù) /程序 RAM,544 字雙口 RAM(DARAM)和 2K 字的單口 RAM (SARAM)。 5. 看門狗定時器模塊 (WD1)。能與系統(tǒng)中的其他控制器進(jìn)行異步通信 (RS232)。方便擴(kuò)展外設(shè)，滿足多數(shù)控制對像輸入輸出的需求。它能實(shí)現(xiàn)單指令乘加運(yùn)算和變址運(yùn)算。 5. 在芯片內(nèi)設(shè)置了專門的硬件數(shù)據(jù)指針的逆序?qū)ぶ饭δ?。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)化為計算機(jī)能接受與識別的數(shù)字量，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算。由互感器得到的電壓電流信號線性衰減成能輸入 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。 15 T 4T 5T 6R 1 2 4R 1 2 3R 1 2 21 0 01 0 01 0 0V r e f [ + 1 . 6 5 v ]R 1 1 9R 1 2 0R 1 2 11cU 1bU 1aUG R O U N DG R O U N DG R O U N D1 1 0 K1 1 0 K1 1 0 KY R 33 9 0 v3 9 0 vY R 3 圖 23 電壓 信號形成回路 3. ALF 低通濾波電路 圖中 Dl, D2 將輸出信號鉗制在 ，保證輸入 LF2407A / D 轉(zhuǎn)換口的電壓在 0～，以保證其 AD 轉(zhuǎn)換的正常工作。系統(tǒng)放 16 大增益 12 ????? RRA up。 將數(shù)據(jù)代入得VVref ? 。有多個觸發(fā)源可以啟動 AD轉(zhuǎn)換，包括軟件啟動、 EVA， EVB 和外部觸發(fā) (ADCSOC)。 LF2407DSP 系統(tǒng)模塊 該模塊包括 LF2407DSP 電路，存儲器 (SRAM)電路，電源保護(hù)電路，上電復(fù)位電路和串行實(shí)時時鐘電路。 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轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 2. 存儲器電路 LF2407 自帶 32K 的 Flash，外部可擴(kuò)展 64K 數(shù)字存儲器和 64K 程序 存儲器。其中 32K 空間擴(kuò)展為程序存儲器， 32K空間擴(kuò)展為數(shù)據(jù)存儲 器。如圖 29 所示，濾波環(huán)由 C41, C42 和 R14[18]組成，與2407 接口為 PLLF 和 PLLF2。 5. 串型實(shí)時時鐘電路 由于無功補(bǔ)償控制器要有歷史記錄，所以在系統(tǒng)中必須有實(shí)時時間基準(zhǔn)，即時鐘芯片。A( HzfSCL 0? )： 24 或 12 小時格式，時基 或50Hz；具有可編程的鬧鐘、定時和中斷功能。 由于 DSP 用 供電，電池為 ，所以設(shè)計中采用了三個二極管解決在掉電情況下電池只對 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)?？梢灶l繁投切，不損壞電容器。本文中采用 MOTOROLA 公司生產(chǎn)的 MOC3083 芯片設(shè)計三相晶閘管觸發(fā)電路，動態(tài)響應(yīng)時間小于 20ms。 晶閘管的電壓值選擇要考慮電 網(wǎng)上的電壓，一般按式 (21)選擇： UKKUSCR 2122? (21) 式中 為電壓裕度，一般選擇 ～ ； 為電網(wǎng)電壓波動系數(shù)，一般選擇 ； U為電網(wǎng)電壓。信號經(jīng)運(yùn)算處理后，可由液晶顯示器顯示結(jié)果，便于觀察，也可由 RS232接口與上位機(jī)進(jìn)行通訊，上傳數(shù)據(jù)，便于存儲和查詢。其中 PB0～ PB7為數(shù)據(jù)輸出，連接 DB0～ DB7，控制信號 E,CSA,CSB,D/I 和 R/W 分別由 PEI～ PE5 控制。由于 TMS320LF2407 采用 +供電。程序主要包括：初始化、采樣、各種電量的計算、顯示和控制輸出等子程序。將輸出的 9 路控制信號分成 3 組，每組有 3 路控制信號，可以實(shí)現(xiàn)最多 9 組分補(bǔ)或最多 9 組共補(bǔ)控制，也 可以實(shí)現(xiàn)分補(bǔ)、共補(bǔ)同時控制，分補(bǔ)、共補(bǔ)的數(shù)量取決于用戶配電參數(shù)設(shè)置和具體電網(wǎng)中電容器的連接情況。 4. 數(shù)據(jù)處理程序：主要根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)，應(yīng)用 FFT 算法計算各相有 效電流、電壓、有功功率、無功功率等參數(shù)。消除諧波的方法，一般是在電容器上串聯(lián)電抗，來防止電流的突變。 其中 ,上、下按鍵控制液晶顯示器顯示內(nèi)容翻頁和控制光標(biāo)指示的作用。程序主要完成信號頻率的測量，當(dāng)測量值44f56 時為正確值并存儲新頻率值。用戶沖擊負(fù)荷引起的系統(tǒng)頻率變動不得超 過士 。 26 串 行 口 中 斷讀 地 址 位地 址 相 同讀 命 令 字接 收 中 斷 ?數(shù) 據(jù) 接 受 處 理通 訊 校 驗(yàn) 處 理接 收 發(fā) 送 ?串 口 中 斷 退 出出 錯 處 理數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 處 理置 標(biāo) 志 位YYNYN 圖 217 串行口中斷程序 串行口中斷程序主要完成測量量的上傳和上位機(jī)命令信號的接收?？刂谱止?jié)的前四位為 1010，在這里是固定的。 1 01 1 0 B2 B1 B0 R/W 具有兩種寫操作 (字節(jié)寫、頁寫 )和 3 種讀操作 (現(xiàn)行地址讀、隨機(jī) 讀、序列讀 )。 隨機(jī)讀是按指定的字節(jié)地址讀出一個字節(jié)數(shù)據(jù)的操作。 28 第 四 章 總結(jié)與展望 本文介紹了目前無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展?fàn)顩r，分析了目前應(yīng)用廣泛的幾種無功補(bǔ)償裝置的原理、性能及適用場合，在此基礎(chǔ)上，為了滿足電力系統(tǒng)對實(shí)時性更高的要求，提出了采用 DSP 進(jìn)行控制的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，并進(jìn)行了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計。 通過半學(xué)