【正文】 24111012117284983128140125947666433XTAL1/CLKINXTAL2PLLFPLLF2PLVCC1VSSAVSS1VSS2VSS3VSS4VSSO1VSSO2VSSO3VSSO4VSSO5VSSO6VSSO7T P 1T P 2T M S 2/ I O D 0 XFEKBO O T /?M P / MC 圖 28 時鐘電路 無源晶振采用 10MHZ，經內部時鐘定位 (PLL)2 倍頻得到 2407 的主頻為 20MHz。 PCF8583 為帶 CI2 總線接口的日歷時鐘芯片，其中還有 256 字節(jié)的靜態(tài) RAM，由于作為日歷時鐘器件配有電池供電，可作為 RAM 的保護電源，故 256 字節(jié)的 RAM 可視為非易 失性 RAM。本系統(tǒng)選用晶閘管控制投切電容器，可以 10ms 的速度將補償投入電網，并嚴格控制在各相電壓最高點時合閘，無涌流沖擊。 V C C + 1 2 VR 8 03 6 0123456R 8 1I MR 8 2I MR 8 33 3 0U 3 2M O C 3 0 8 3U 3 3M O C 3 0 8 3123456D 2 1D 2 2S 1S C RS 2S C RK I +L I C 8 00 . 0 1 u FL 2 0J K I圖211 單級觸發(fā)電路示意圖 從理論上講，為了使補償電容器的投入與切除過程中不引發(fā)主電路的涌流沖擊，即在這一過程中當電容器上的電流始終保持整周期流動而沒有過渡過程，必須滿足以下 3 個條件，即保持準備投入的電容器上的電壓為電網線電壓的正或負峰值；投入選擇在電網線電 21 壓和電容器上的電壓極性相同、峰值相等的時刻；切除時只要撤銷觸發(fā)信號即可，開關在電流過零之后會自行關斷。 L C D D O 2L C D D 1L C D D 2L C D D 3L C D D 4L C D D 5L C D D 6L C D D 734567891 9U 2 8A 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8OES N 7 4 C B T 3 2 4 5 A D EB 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 8N C11 11 21 31 41 51 71 61 8E L C D D 0E L C D D 1E L C S D 2E L C D D 3E L C D D 4E L C D D 5E L C D D 6E L C D D 7L C D D 0 D 7E L C D C S AE L C D C S BE L C D 0 O / IE L C D R / WE L C D EE L C D D 0E L C D D 1E L C S D 2E L C D D 3E L C D D 4E L C D D 5E L C D D 6E L C D D 71267891 11 31 21 41 51 6GND3C S AC S BO / IR / WED B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7C O M 1 2 4 0 AVCCVCCV 1 2 VV 3 . 3U 2 95 41 0 圖 213 液晶顯示電路 采用 128 64 的點陣式液晶顯示器，能顯示 40 個漢字，漢字庫預先存儲到程序存儲器中。 23 第 三 章 動態(tài)無功補償控制器的 軟件設計 系統(tǒng)軟件為匯編語言編程，以提高編譯效 率 [21]。 2. 顯示方式設置：主要完成對液晶顯示的工作方式設置，初始化液晶顯示頁面。 讀 時 間 寄 存 器判 斷 是 否 第 一 次進 入 中 斷計 算 頻 率判 斷 是 否 正 確退 出 中 斷置 標 志 位存 儲 新 值捕 捉 中 斷 程 序YNYN 圖 216 頻率測量程序 中斷程序 1. 外部中斷 當鍵盤有按鍵按下時就進入外部中斷，執(zhí)行外部中斷子程序?！峨娔苜|量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》 (GB/T1594595) 對頻率偏差的限制規(guī)定為：電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值 。 串行實時時鐘電路讀寫程序 對日歷時鐘 PCF8583 的讀和寫是通過 總線來實現(xiàn)，下面就對 總線和對日歷時鐘的操作介紹如 下 [22]。 字節(jié)寫是指向指定片內 RAM 單元寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù) data 的操作，其數(shù)據(jù)操作格式如下： S SLAW A WORDARD A DATA A P 字節(jié)寫操作以一個啟動位 S 開始，主機發(fā)出控制字選擇寫操作 (SLAW)，然后主機發(fā)送要寫數(shù)據(jù)的地址單元（ WORDADR)停止位 P 用于中止接收。 2. 分析了無功補償裝置的發(fā)展現(xiàn)狀，對目前流行的幾種無功補償裝置在原理、性能、使用場所等方面進行了比較，提出了采用 DSP 進行控制并采用晶閘管控制投切的無功補償裝置既能快速地補償無功功率，既滿足電能質量的要求，成本又較低，在目前的電網改造中前途廣大。 LF2407 的 IOPF0 和 IOPF1 引腳作為實施 總線協(xié)議的引腳，這兩個引腳配置為 I/O口，且通過配置 IOPF1(SDA)為輸出或輸入方式，就可以完成啟動、停止、應答功能 及實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。控制字的最后 位為讀 /寫方式選擇位。 FFT 運算又要求采樣點數(shù)必須是 2 的整數(shù)次冪個，當電網的頻率波動時，采樣的頻率也應該隨之改變，否則將產生頻譜泄漏。在設定參數(shù) 時，按下鍵即為確定，則進入下一個參數(shù)的設定。 24 開 始初 始 化系 統(tǒng) 自 檢延 時 處 理掃 描 鍵 盤測 量 頻 率計 算 采 樣 頻 率采 樣 A / D 轉 換存 儲 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 處 理計 算 各 相 參 數(shù)控 制 投 切 電 容統(tǒng) 計 投 切 電 容量 及 投 切 后 的P , Q , S出 錯 處 理存 儲 并 顯 示 結果 圖 215 系統(tǒng)流程圖 電容器投切原則 無功補償?shù)脑砭褪菧蚀_檢測三相電路無功功率 Q，然后根據(jù) Q 值的大小進行電容器最優(yōu)投切，從而減小 Q 值，以達到最優(yōu)狀態(tài)。 DSP 在一個工頻周期內等間隔地采集 64 個瞬間電壓、電流數(shù)據(jù)后，經 DSP 處理計算出電網電壓、電流 (包括零序電流 )、功率因數(shù)、無功功率、有功功率、電壓電流、 1～ 32次諧波等負荷參數(shù)值，存儲并送參量到顯示單元顯示，同時根據(jù)現(xiàn)場的實際情況通過控制器鍵盤設置參數(shù)來控制電容投切。 3. 通訊接口電路 J 1D B 959487654321C 7 4C 7 51234567891 01 11 21 31 41 51 6U 3 1C 1 +C 1 C 2 +C 2 V C CV a +V a G N DT 1 I NR 1 O U TT 2 I NR 2 O U TV C C + 5 VC 7 6C 7 7E S C I T X D / I O P A 0E S C I T X D / I O P A 1R 1 I NT 1 O U TT 2 I NT 2 O U TM A X 2 3 2 圖 214 RS232 通訊接口電路 該電路采用了符合 RS232 標準的驅動芯片 MAX232，進行串行通信。 顯示及通訊電路設計 本系統(tǒng)采用液晶顯示測量結果，并由鍵盤輸 入命令，液晶顯示和鍵盤都是由 F2407的通用 I/O 口擴展。設有觸發(fā)延時可調控制，具備循環(huán)投切功 能 [20]。其中PCF8583 的 SCL、 SDA 分別接 F2407 的 IOPF0 和 IOPF1 引腳。 本系統(tǒng)共有 4 種不同的電平， +12V、 12V,+5V 和 +。DS和 PS分別接 2407 的 DS 和 PS 引角，它們分別為數(shù)據(jù)空間選通引角和程序空間選通引腳，當它們?yōu)榈碗娖綍r，分別表示選通數(shù)據(jù)空間和程序空間。LF2407 具有 16 位數(shù)據(jù)線和 16 位地址線。再由采樣點數(shù)計算出采 17 樣頻率，以保證同步采樣，消除非同步采樣引起的頻譜泄漏，保證測量精確性。 由于需計算到工頻信號的 30 次諧波，即需 對 50x30= 1500Hz 的信號進行準確測量，根據(jù)奈奎斯特采樣定律，系統(tǒng)的采樣頻率為周波采樣 64 點 ， 采 樣 頻 率Hzf s 32020450 ??? ，因此輸入 DSP 的信號最高頻率應為 Hzff sh 16002 ?? ，即低通濾波器應將大于 1600Hz 的信號濾除?？紤] DSP 的數(shù)字處理能力突 出，適于進行線性運算的特點，以及測量精度的要求，取系統(tǒng)的采樣頻率為 3200Hz，即每周波采樣 64 點，可準確測量 32 次諧波量。它將多條指令進行壓縮，如指令功能壓縮和指令周期縮短 (200ns 降到 20ns 以下 )，可以在一個指令周期內執(zhí)行多條指令，提高了處理器的速度。 10. 基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器。他們能夠實現(xiàn)：三相反向器控制； PWM 的對稱和非對稱波形；3 個捕獲單元；片內光電編碼器接口電路； 16 通道 A/D 轉換器控制。 主控制器芯片的選取 本系統(tǒng)采用 TI 公司的 TMS320LF2407 作為主控制器，主要是考慮諧波測量的準確性與無功補償是不可分割的?？紤]系統(tǒng)的復雜性及經濟性，電容器分組采用二進制方案，即采用（ K1）個電容值均為 C 的電容和一個電容值為 (C/2)的電容，這樣的分組可使組成的電容值有 2K 級。 (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) 過電壓保護 應在 105%～ 120%之間可調，動作回差 612V (3) 延時時間 10～ 120s 可調 (4) 過電壓分段總時限 不大于 60s (5) 投切動作時間間隔 不小于 300s (6) 斷電后所有數(shù)據(jù)保持時間 不小于 72h 11 (1) 功能設置要求 1) 能實現(xiàn)三線對稱補償和分相補償組合 2) 投入、切除門限設定值 3) 延時設定值 4) 過壓保護設定值 5) 諧波超值保護設定值 6) 面板功能鍵操作應具有容錯功能 7) 面板設置應具有硬件或軟件閉鎖功能 (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) 過壓保護動作顯示 5) 控制器應具有電網即時運行參數(shù)及設定值調顯功能 6) 控制器應具有監(jiān)測或統(tǒng)計數(shù)據(jù)調顯功能 7) 諧波超值保打動作顯示 8) 手動、自動指示顯示 (3) 延時及加速功能 :輸出回路動作 應具有延時及過電壓加速動作功能。無功電源與 有功電源一樣是維護電力系統(tǒng)穩(wěn)定、保證電能質量和安全運行必不可少 的 [15]。 7）選用干式或充 SF6 的自愈式并聯(lián)電容器，提高運行可靠性，延長使用年限。 低壓無功補償?shù)母倪M 低壓無功補償?shù)膫鹘y(tǒng)模式主要有以下三種：裝于低壓電動機的單臺就地補償；裝于配電變壓器低壓側的補償箱；裝于企業(yè)配電房或車間以及高層建筑樓層配電 間的自動補償柜（如 PGJ 柜等）。 TSC用于三相電網中可以是三角形連接，也可以是星形連接。根據(jù)投切電容器的元件不同，又可分為 TCR與固定電容器配合使用的靜止無功補償器 (TCR+FC)和 TCR 與斷路器