【正文】 一個超前環(huán)節(jié)最多可校正 300～40 0。 TMS320F2812 引腳介紹TMS320F2812引腳詳細(xì)分析 XINTF信號 XA[0]~XA[18] 19位地址總線 XD[0]~XD[15] 16位數(shù)據(jù)總線 XMP/MC` 1 微處理器模式 XINCNF7有效 0 微計算機(jī)模式 XINCNF7無效 XHOLD` 外部 DMA保持請求信號。寫選通信號是每個區(qū)域操作的基礎(chǔ)，由 XTIMINGX寄存器的 前一周期、當(dāng)前周期和后一周期的值確定 XRD` 讀有效。C28x 能夠使 用一個外部時鐘源，條件是要在該引腳上提供適當(dāng)?shù)尿?qū)動電平，為了適應(yīng) (VDD)，而不是 I/O電源(VLDIO)。在強(qiáng)噪聲的環(huán)境中需要使習(xí)附加上 拉電阻，此電阻值根據(jù)調(diào)試器設(shè)計的驅(qū)動能力而定。該引腳的輸出緩沖器是一個帶有內(nèi)部上拉(典型值 100mA)的開漏緩沖器， 推薦該引腳應(yīng)該由一個開漏設(shè)備去驅(qū)動 模擬量輸入通道TMS320F2812的 ADC模塊只能轉(zhuǎn)換 0～3V 的模擬信號，模擬量輸入通道的作用就是要將模擬量轉(zhuǎn)換成 TMS320F2812所能接收的數(shù)字信號。針對電量變送器的這些缺點，本文采用由運(yùn)算放大器組成的電平抬升電路作為模擬量輸入信號的調(diào)理電路，其電路原理圖如圖 443 所示：景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）18圖 42 電壓輸入調(diào)理電路圖 43 電流輸入調(diào)理電路如圖 42,43所示，第一級采用射級跟隨方式提高電路的輸入阻抗，第二級為反相器，通過可調(diào)電位器調(diào)節(jié)其放大倍數(shù)，第三級電路為對第二級的信號和 ，將輸出信號調(diào)解到 0～3V 直流信號采集調(diào)理電路測量直流信號有多種方案，如采用隔離放大器、霍爾傳感器等，本文采用隔離放大器進(jìn)行測量。每次當(dāng) ADC收到一個開始轉(zhuǎn)換請求，可以自動地完成多個轉(zhuǎn)換。（2）輸出信號：勵磁故障、勵磁事故、PT 斷線信號等。根據(jù)控制電路的地址分配電力系統(tǒng)穩(wěn)定器開關(guān)量輸入、輸出通道，開關(guān)量輸入通道地址存儲單元的 16位有效數(shù)據(jù)對應(yīng) 16位開關(guān)量，TMS320F2812以訪問外部 I/O的方式從該地址單元讀取相關(guān)的開關(guān)量狀態(tài)，以便進(jìn)行判斷處理。與開關(guān)量輸入通道相比，開關(guān)量輸出通道中多了一個 74AHC373鎖存器，用于鎖存由TMS320F2812發(fā)出的數(shù)字開關(guān)量信號。對于不同的接線方式的晶閘管整流電路，由于晶閘管在每個周期內(nèi)導(dǎo)通的區(qū)間不同，故觸發(fā)電路與主電路之間的相位配合關(guān)系也就不同。 同步信號的檢測同步整形電路將交流同步電壓信號整形成同周期的方波信號，送入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的捕獲單元，當(dāng)捕獲到方波信號的上升沿時，產(chǎn)生中斷請求，作為移相觸發(fā)脈沖的起點。此同步信號既可以作為可控硅觸發(fā)脈沖的同步信號，又可兼做 DSP 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器電量采樣的測頻信號。對于不同機(jī)組，其脈沖形成部分是相同的，但其功率放大部分是有所不同的。在圖中，最上面的可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為+A 相晶閘管觸發(fā)脈沖的脈沖故障檢測電路，然后依次下來為 B、C 相的脈沖故障檢測電路。它們的充電時間可由下式整定： ??上式中，R、C 分別對應(yīng)圖 314中的 RRR6 和 CCC5。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的軟件設(shè)計中，主要的設(shè)計思想有三個方面：一是滿足控制的實時性要求；二是軟件要充分發(fā)揮 TMS320F2812指令和硬件特點；三是軟件要有很強(qiáng)的靈活性、通用性和可靠性。 主程序模塊設(shè)計 系統(tǒng)初始化模快當(dāng) TMS320F2812上電開始運(yùn)行前，首先要對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主要包括下面幾點：（1）TMS320F2812 系統(tǒng)時鐘的初始化和片內(nèi)外設(shè)時鐘的初始化；（2）通用 GPIO的初始化；（3）中斷向量表的初始化；（4）ADC 模塊的初始化，主要包括：AD 的啟動、AD 時鐘頻率的選擇、采樣模式的選擇、采樣通道的設(shè)定以及 AD中斷程序的設(shè)定；（5）事件管理器模塊的初始化，主要包括捕獲單元的設(shè)定、通用定時器的景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）30設(shè)定和中斷程序的設(shè)定；（6）電壓給定值、勵磁電流給定值、PID 控制參數(shù)的設(shè)定等。前四種算法對輸入信號要求較高，在勵磁控制的采集電量非嚴(yán)格正弦（含高次諧波）的情況下誤差較大。由圖可知，該電力系統(tǒng)穩(wěn)定器以發(fā)電機(jī)端電壓 作為反饋量，通過fUPID調(diào)節(jié)，從而達(dá)到維持發(fā)電機(jī)端電壓恒定的目的。如果比值過高，則發(fā)電機(jī)及其相連的主變壓器的鐵芯就會發(fā)生磁飽和，使空載激磁電流過大，造成鐵芯過熱，因此有必要對比值加以限制，其特性曲線如圖 53所示：1FGU2FGUB4 5 4 7A0 5 0 f ( H z )逆 變圖 53 V/F限制關(guān)系圖當(dāng)發(fā)電機(jī)空載頻率高于 47Hz 時， 電壓給定值不受限制；若頻率在45～47Hz 之間時，如圖中的曲線 AB，電壓給定值 ，其中1k(45)FGFGUf???為發(fā)電機(jī)頻率；當(dāng)頻率小于 45 Hz 時，則逆變滅磁。欠勵限制曲線如圖 55所示：景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）38minQ0QP圖 55 欠勵限制曲。當(dāng)強(qiáng)勵時,其容許的強(qiáng)勵時間隨發(fā)電機(jī)的勵磁電流的增大而減小，勵磁電流成倍增大，勵磁電壓也會升高，長期作用會造成發(fā)電機(jī)損壞。(1)uk?增量式 PID和位置式 PID相比，有以下優(yōu)點：1)增量型 PID控制器只輸出增量，誤動作影響小，控制作用變化不會很明顯，必要時可用邏輯判斷的方法去掉；2)采用增量式 PID算法，易于實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換；3)位置型 PID每次輸出與整個過去狀態(tài)有關(guān)，算式中要用到過去偏差的累加值，因而較易產(chǎn)生較大的積累誤差和積分飽和，從而影響控制效果。其中，n景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）322022020()()cos()inTTnTnaftdafttdbftt??????????因此基波分量即當(dāng) n=l時的余弦和正弦系數(shù)分別為： 21 021 0()cos()inTTafttdbftt?????于是 中的基波分量為：()ft （51010cosinatbt???8）對式（48）進(jìn)行離散化，積分改為求和。對于勵磁電壓和勵磁電流可以通過ADC模塊對直流調(diào)理電路的輸出直接測量得到，開關(guān)量輸入可以通過TMS320F2812的 GPIO模塊對開關(guān)量調(diào)理電路的輸出直接測量得到。根據(jù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器所要完成的不同功能，將整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的軟件劃分為主程序和中斷服務(wù)程序。當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器遇到軟件或硬件PDINT的問題而致使至少有一相觸發(fā)脈沖發(fā)出不正常時，將會使相應(yīng)的脈沖故障檢測電路的輸出引腳呈低電平，與門 CD4082輸出也為低電平，這將引起 引PDINT腳中斷，促使 F2812在中斷服務(wù)子程序中做出相應(yīng)反應(yīng)。在電源接通時，在+A 相沒有觸發(fā)脈沖的情況下，光電耦合器輸出端不導(dǎo)通，景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）28電容 C1充電，當(dāng) (555定時器的 2腳電壓)達(dá)到 2/3VCC時，555 定時器復(fù)1CV位，輸出引腳 3呈低電平，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。脈沖變壓器突然關(guān)斷時，Dl 起到續(xù)流的作用，D2 與 D3用于保護(hù)晶閘管觸發(fā)極，R3 為限流電阻，R4 和發(fā)光二極管 LED用于脈沖指示。 移相脈沖的形成脈沖形成環(huán)節(jié)的作用是在決定了觸發(fā)脈沖的起始時刻后，由單穩(wěn)電路產(chǎn)生一定寬度的觸發(fā)脈沖，并為下一次的觸發(fā)作好準(zhǔn)備，它最終影響著勵磁控制系統(tǒng)的性能和安全可靠性。單相同步方式與三相同步方式相比，單相同步方式簡化了硬件電路，減少了中斷源，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在實際運(yùn)行中被廣泛采用。三相觸發(fā)脈沖按+A、+B、+C 相的順序依次相隔 120176。對于開關(guān)量輸入通道來說，當(dāng)其總線收發(fā)送器被選景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）23通后，來自光電耦合器的開關(guān)量輸入信號將通過總線收發(fā)送器被送到數(shù)據(jù)總線上，并在 IN指令的作用下被保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器單元。這時在上拉電阻的作用下，總線收發(fā)送器的 A端引腳呈現(xiàn)為高電平，該電平狀態(tài)經(jīng)TMS320F2812讀取后存入相應(yīng)開關(guān)量狀態(tài)變量。 開關(guān)量輸入通道本論文中所設(shè)計的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的開關(guān)量輸入通道電路原理如圖 46所示：景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）21圖 46 開關(guān)量輸入電路這個開關(guān)量輸入通道由總線收發(fā)器、光電隔離電路和數(shù)據(jù)緩沖組成。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，數(shù)字結(jié)果將保存到相應(yīng)的結(jié)果寄存器中。本文勵磁電流采用線性隔離放大器 SLC8000進(jìn)行隔離,其隔離放大原理如圖 44所示：圖 44 隔離放大電路原理圖首先勵磁電流經(jīng)過分流器調(diào)整為 0～75mV，再通過上圖所示的隔離放大電景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）19路將其調(diào)整為 0～3V 的電壓信號接入 TMS320F2812的 ADCIN取引腳。 交流信號采集調(diào)理電路發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、電流信號分別取自發(fā)電機(jī)端的電壓互感器和電流互感器。因為有了這種應(yīng)用特性，所以使得調(diào)試器和應(yīng)用目際板都有合適且有效的操作 EMU0 帶上拉功能的仿真器 I/O口引腳 0，當(dāng) TGST`為高電平時，此引腳用作中斷輸入。XCLKOUT 與SYSCLKOUT的頻率或者相等，或是它的 1/2，或是 l/4。讀選通信號是每個區(qū)域操作的基礎(chǔ)，由 xTIMINGX寄存器的前 一周期、當(dāng)前周期和后一周期的值確定。當(dāng)對總線的操作完成且沒有即將對 XINTF進(jìn)行訪問時，XINTF釋放總線。4 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu) 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)圖電力系統(tǒng)穩(wěn)定器硬件是整個勵磁系統(tǒng)的關(guān)鍵，本論文的設(shè)計側(cè)重基于電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的需求和發(fā)展趨勢，充分利用所選 32位 DSP芯片 TMS320F2812豐富的外設(shè)資源，完成電力系統(tǒng)穩(wěn)定器各模塊的硬件設(shè)計。水輪發(fā)電機(jī)組可以取水門開度作為機(jī)械功率的信號，汽輪發(fā)電機(jī)組可以取氣門開度為機(jī)械功率的信號。 (2) ΔP e為輸入信號以發(fā)電機(jī)輸出電功率峨作為 PSS 輸入信號，檢測方便，所需的超前角度小，穩(wěn)定性好，己得到廣泛的采用，但是存在著反調(diào)現(xiàn)象。勵磁景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）12系統(tǒng)為滯后單元，它由勵磁機(jī)遲后角只和發(fā)電機(jī)磁場回路遲后角典組合而成，要是用 GES(s)表示 ΔP e/Δδ 的傳遞函數(shù)，可從圖 31得出[16，17]：（25）因為 GES(s)的遲后作用，如果 K5小于零，此時電磁轉(zhuǎn)矩劫岔。（4) 調(diào)速器的影響調(diào)速器對系統(tǒng)阻尼的影響一般沒有自動電力系統(tǒng)穩(wěn)定器明顯。一旦發(fā)生低頻振蕩，應(yīng)該首先限制聯(lián)絡(luò)線輸送的功率。 sin)(?ddXU?? (24)??????????????????? 039。qΔ δK31 + Td 0K3S+Δ E? dKA1 + TAS+ UgUE Δ UtΔω圖 22單機(jī)無窮大系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖圖 21所示的同步發(fā)電機(jī)低頻振蕩模型寫成矩陣形式為(21)?????????????? ?????????????????? fdqAAA dddfdq ETKTMMDE ???? 10)(1065300421(22)?????????????????????? 039。低頻振蕩的研究涉及到同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型?，F(xiàn)場實際測量得到的數(shù)據(jù)可以幫助研究人員確定系統(tǒng)的振蕩頻率和振蕩模式，有了這些分析結(jié)果，就能進(jìn)一步對系統(tǒng)阻尼等問題進(jìn)行定量分析。這樣得到的傳遞函數(shù)矩陣維數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于狀態(tài)矩陣維數(shù)，避免了。QR 方法可以用于求解低維矩陣的特征值，也曾被用來求解電力系統(tǒng)的特征值，但是在目前階數(shù)常常達(dá)到上萬的電力系統(tǒng)狀態(tài)方程中己經(jīng)顯得不那么有用了，取而代之的研究熱點是降階方法。(5) 混沌振蕩機(jī)理文獻(xiàn)[25]中指出，混沌現(xiàn)象是在完全確定的模型下產(chǎn)生的不確定現(xiàn)象，它是由非線性系統(tǒng)中各個參數(shù)相互作用而導(dǎo)致的一種非常復(fù)雜的現(xiàn)象，目前人們只是感性的認(rèn)識到混沌現(xiàn)象的一些典型特征。這樣的情況下，再加上電力系統(tǒng)穩(wěn)定器放大倍數(shù)過大的不利條件，特征根實部甚至有可能達(dá)到正值，進(jìn)而使得系統(tǒng)發(fā)生增幅振蕩。近十多年來，我國各大電網(wǎng)也相繼發(fā)生了聯(lián)絡(luò)線低頻振蕩的現(xiàn)象所以為了解決低頻振蕩給電力系統(tǒng)帶來的危害，研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定器是很有必要的。從整體上看，我國在電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的控制算法方面處于國際的先列，所開發(fā)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的功能也非常強(qiáng)大，但裝置所選用的元器件的可靠性以及生產(chǎn)制造工藝水平與國外相比還存在一定的差距。清華大學(xué)與哈爾濱電機(jī)廠合作，研制了全數(shù)字式電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，采用 STD總線結(jié)構(gòu)或 8098單片機(jī)結(jié)構(gòu)，控制規(guī)律采用 PID調(diào)節(jié)方式、PSS 附加控制、線性最優(yōu)勵磁控制（LOEC）和非線性勵磁控制（NEC） ，四種調(diào)節(jié)規(guī)律具備完善的保護(hù)、限制、報警功能。景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的設(shè)計畢業(yè)論文目 錄1 引言 ..............................................................1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 ................................................1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..................................1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器發(fā)展趨勢 ........................................2 本課題研究意義 .........................................