【正文】 9][M].:人民郵電出版社，2001[30]王金星，王慶平，[J].. Vol 13,[31][M].北京大學(xué)出版社，2003[32」鐘麟，[M].國(guó)防工業(yè)出版社，2004[33]陶駿，[J].(1)[34]高鵬，安濤，[M].北京:人民郵電出版社， 2000機(jī)械工業(yè)出版社，2002[35] SE原理圖與PCB設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版 社，2002年1月附錄//調(diào)試AD，采樣全為0，未加外部信號(hào)。同時(shí)。圖54 控制投切算法流程圖本章軟件系統(tǒng)的編制采用模塊化編程思想作為指導(dǎo)，按照功能把整個(gè)解決方案分割成幾個(gè)子模塊，模塊的具體程序見(jiàn)附錄。程序流程如圖53。在DSP程序中利用捕獲來(lái)獲取這個(gè)過(guò)零點(diǎn)，以方波脈沖的上升沿作為觸發(fā)事件。一旦SEQ CNTRn的值為0，由于CONT RUN為零(在A/D初始化程序中已設(shè)置)，則排序器指針停留在最后的狀態(tài)CONV05,SEQ CNTRn繼續(xù)保持0值。由于本課題采用的是瞬時(shí)無(wú)功功率理論，所以需采集的信號(hào)有三相電流，A相電壓。在整個(gè)軟件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集軟件并不與數(shù)據(jù)調(diào)理電路硬件相對(duì)應(yīng)。其片上資源相當(dāng)豐富，具體請(qǐng)參考相關(guān)資料。由于這些狀態(tài)信號(hào)的頻率較低，故選用光禍TLP521即可。這個(gè)方波的上升沿將作為DSP的捕獲信號(hào)，使之在DSP中實(shí)現(xiàn)A相電壓的零點(diǎn)定位。圖38就是過(guò)零檢測(cè)的電路圖。為了保證ADC的正常工作，此時(shí)，ADC的模擬輸入?yún)⒖茧妷焊唠娖蕉薞REFH，；低電平端VREEL，和ADC供電電壓端USSA共模擬地。圖46為電壓電流檢測(cè)的電路圖。信號(hào)調(diào)理電路主要由(電壓、電流)互感器和運(yùn)算放大器組成。TMS320LF/LC24系列DSP是C2000系列中應(yīng)用最為廣泛的DSP芯片。晶閘管觸發(fā)脈沖調(diào)制電路主要解決脈沖的產(chǎn)生和觸發(fā)時(shí)刻的選取(即晶閘管過(guò)零投切)的問(wèn)題，保證晶閘管平穩(wěn)導(dǎo)通。TMS320LF2407A （邊界掃描邏輯）串行仿真接口，能夠極其方便地提供硬件系統(tǒng)的在線仿真和測(cè)試。包括兩個(gè)帶采樣/保持的各8路10位A/D轉(zhuǎn)換器，具有自動(dòng)排序能力，一次可執(zhí)行最多16個(gè)通道的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，可工作在8個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換的雙排序器工作方式或一組16個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換通道的單排序器工作方式。EVA模塊有三個(gè)捕獲單元引腳CAPCAP2和CAP3，它們可以選擇通用定時(shí)器1或2作為時(shí)基，但CAP1和CAP2一定要選擇相同的定時(shí)器作為時(shí)基；EVB模塊也有三個(gè)捕獲單元引腳CAP CAP5和CAP6，它們可以選擇通用定時(shí)器3或4作為時(shí)基，但CAP4和CAP5一定要選擇相同的定時(shí)器作為時(shí)基。 ●事件管理器模塊 TMS320LF2407A包含兩個(gè)專用于電機(jī)控制的事件管理器模塊EVA和EVB，每個(gè)事件管理器模塊包括通用定時(shí)器（GP）、全比較單元、正交編碼脈沖電路以及捕獲單元。其中央算術(shù)邏輯單元（CALU）是一個(gè)獨(dú)立的算術(shù)單元，它包括一個(gè)32位算術(shù)邏輯單元（ALU）、一個(gè)32位累加器、一個(gè)1616位乘法器（MUL）和一個(gè)16位桶形移位器，同時(shí)乘法器和累加器內(nèi)部各包含一個(gè)輸出移位器。但對(duì)于線路分支的處理，存在著方法上的缺陷。為了簡(jiǎn)化推導(dǎo)，把實(shí)際配電線路長(zhǎng)度折合為均勻的等效線路，其等效方法如下： (1) 設(shè)實(shí)際配電線路為段，選擇第段電阻，作為等效線路每公里的電阻，將第段的實(shí)際長(zhǎng)度做如下變換： (322)式中：—第段等效均勻線路長(zhǎng)度。根據(jù)計(jì)算需要，=100MVA，=。如果滿足，則得到的解便為最佳值，如果不滿足，則應(yīng)調(diào)整，并再次重復(fù)整套過(guò)程。因此其目標(biāo)函數(shù)一般確定為[2]： (31)式中：為配電網(wǎng)全部節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；為配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；為配電網(wǎng)線路上的總的有功功率損耗；、分別為節(jié)點(diǎn)、之間的電導(dǎo)、電納、相位角；、分別為第、節(jié)點(diǎn)運(yùn)行電壓；為投入的電容器組數(shù)；為全部負(fù)荷點(diǎn)電壓越限罰函數(shù)的懲罰因子；為線路誘供損耗的加權(quán)系數(shù)；為電容器投入罰系數(shù)。裝置作為系統(tǒng)補(bǔ)償時(shí)連續(xù)體調(diào)節(jié)并與系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功功率交換，同時(shí)還具有較快的響應(yīng)速度，它能夠維持端電壓恒定。隨后，世界各大電氣公司都竟相推出了各具特色的系列產(chǎn)品。設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償電容器是補(bǔ)償無(wú)功功率的傳統(tǒng)方法，目前在國(guó)內(nèi)外均獲廣泛應(yīng)用。同步調(diào)相機(jī)實(shí)際上是不帶機(jī)械負(fù)荷、空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。圖21 并聯(lián)補(bǔ)償?shù)牡戎惦娐穲D在圖21所示的電路中，電流方程為： (26)由可知，當(dāng)并聯(lián)補(bǔ)償裝置不投入時(shí)，即不對(duì)負(fù)荷進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，那么電源即要向負(fù)荷提供有功電流，還要提供無(wú)功電流，電源向負(fù)荷提供的總電流人，當(dāng)并聯(lián)補(bǔ)償裝置投入時(shí)，即對(duì)負(fù)荷進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，那么電源在向負(fù)荷提供有功電流的同時(shí)，提供無(wú)功電流為，電源向負(fù)荷提供的總電流，特別是當(dāng)時(shí)，電源不需要向負(fù)荷提供無(wú)功電流，功率因數(shù)等于1。由于超前電流與滯后電流的互補(bǔ)作用，也就是電容性負(fù)荷的無(wú)功功率補(bǔ)償了電感性負(fù)荷的無(wú)功功率?？焖僮兓臒o(wú)功負(fù)荷還會(huì)造成電壓的劇烈波動(dòng)，使得系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定遭到破壞。在這些阻感性負(fù)載工作時(shí)就會(huì)和電網(wǎng)交換大量的無(wú)功功率。系統(tǒng)中的無(wú)功電源包括同步發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備等；系統(tǒng)中的無(wú)功損耗主要是指線路、變壓器、電氣設(shè)備中的無(wú)功損耗。合理的無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)的確定以及補(bǔ)償容量的確定，能夠有效的維持系統(tǒng)的電壓水平，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，避免大量無(wú)功的遠(yuǎn)距離傳輸，從而降低了電網(wǎng)的有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費(fèi)用。在控制及通信方面，中壓配網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及通訊系統(tǒng)的投入遠(yuǎn)比控制系統(tǒng)本身高得多，這使配電自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)很難在一個(gè)區(qū)供電局所管轄的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)同時(shí)全面鋪開(kāi)，只能先對(duì)個(gè)別局部線路進(jìn)行配電自動(dòng)化的實(shí)驗(yàn)性運(yùn)行，然后再逐步全面推廣。它能有效地替代配電系統(tǒng)采用常規(guī)電壓和無(wú)功控制組件、有載分接開(kāi)關(guān)、電壓調(diào)整器和自動(dòng)投切電容器。感性負(fù)荷的家用電器不僅要有節(jié)約有功的標(biāo)準(zhǔn)，也應(yīng)當(dāng)有節(jié)約無(wú)功的標(biāo)準(zhǔn)，或者對(duì)各類家用電器的功率因數(shù)作出規(guī)定，要求家用電器制造商對(duì)各種家用電器的無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償。世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家居民生活用電的比重可達(dá)30%40%，加上樓宇用電可以超過(guò)，我國(guó)也必將朝著這個(gè)方向發(fā)展，我國(guó)應(yīng)當(dāng)重視居民生活和樓宇的無(wú)功用電問(wèn)題。由于無(wú)功負(fù)荷大，功率因數(shù)偏低會(huì)造成大量有功電能損耗，多消耗無(wú)功就會(huì)相應(yīng)地多消耗有功。配網(wǎng)自動(dòng)化項(xiàng)目、無(wú)功補(bǔ)償項(xiàng)目正在逐步成為城區(qū)、郊區(qū)供電局重點(diǎn)關(guān)注和準(zhǔn)備實(shí)踐的項(xiàng)目。饋電線路自動(dòng)化由于投資規(guī)模大，技術(shù)上最近才有較大的發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家未來(lái)電力規(guī)劃的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。配電網(wǎng)網(wǎng)損率居高不下的原因是多種多樣的，其中負(fù)荷增長(zhǎng)過(guò)快、配電網(wǎng)不合理是最主要的原因，而人們對(duì)“無(wú)功”的認(rèn)識(shí)不如對(duì)有功的認(rèn)識(shí)那樣深刻也是一個(gè)重要原因。 關(guān)鍵詞:晶閘管投切電容器。摘要無(wú)功功率是影響電壓穩(wěn)定的一個(gè)重要因素，它關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的運(yùn)行。軟件仿真和樣機(jī)實(shí)測(cè)結(jié)果表明，這種TSC裝置在提供動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償和減小沖擊涌流方面具有優(yōu)良的性能。由于電壓不合格等原因造成用戶電器燒毀的現(xiàn)象仍然存在，而網(wǎng)損過(guò)高使得生產(chǎn)的寶貴電能白白浪費(fèi)，并且影響電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。按照系統(tǒng)的縱向結(jié)構(gòu)，配電自動(dòng)化可分為配電管理系統(tǒng)(DNIS主站)、變電站自動(dòng)化、饋電線路自動(dòng)化、用戶自動(dòng)化等四個(gè)層次的內(nèi)容。部分地區(qū)城網(wǎng)改造己經(jīng)基本完成，農(nóng)網(wǎng)改造正在大規(guī)模的進(jìn)行著。無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)可以為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電力系統(tǒng)和用電企業(yè)若采用此技術(shù)，將獲得良好的收益。我國(guó)目前農(nóng)村居民的家用電器的普及率還不高，隨著農(nóng)村電氣化水平的提高，居民生活和樓宇的用電量還會(huì)有很大提高。(2) 要修訂家用電器的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。STATCOM是通過(guò)一個(gè)先進(jìn)電力半導(dǎo)體裝置組成的固態(tài)的直流到交流的變流器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。配電系統(tǒng)及配電設(shè)備的分布量大、面廣，配電自動(dòng)化系統(tǒng)所涉及的費(fèi)用大部分為可遙控操作的開(kāi)關(guān)設(shè)備的費(fèi)用，以及控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)的費(fèi)用。電力系統(tǒng)無(wú)功潮流分布是否合理，不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)向電力用戶提供電能質(zhì)量的優(yōu)劣，而且還直接影響電網(wǎng)的自身運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。所謂電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡就是指電網(wǎng)運(yùn)行的每一時(shí)刻，所有無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率要與所有負(fù)荷消耗的無(wú)功功率和系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)上的無(wú)功功率損耗相等。工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的大部分負(fù)荷都是阻感負(fù)載，如：交流電動(dòng)機(jī)、變壓器、架空線、電抗器、非線性負(fù)載等等。如果系統(tǒng)不能向負(fù)荷提供足夠的無(wú)功功率，負(fù)荷的端電壓就會(huì)下降。電容從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率是超前電流引起的，電感電路從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率是滯后電流引起的。假設(shè)電氣負(fù)荷是電阻和電感組成的并聯(lián)或串聯(lián)電路，對(duì)、電路進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，就需要對(duì)電路并接入容抗為的無(wú)功補(bǔ)償裝置，并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償?shù)牡戎惦娐啡鐖D21所示。靜止無(wú)功補(bǔ)償器和靜止無(wú)功發(fā)生器是20世紀(jì)70年代以來(lái)出現(xiàn)的先進(jìn)的補(bǔ)償裝置，響應(yīng)速度快，運(yùn)行范圍寬，完全可以達(dá)到動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰?，但所需投資較大。另一方面其體積大、噪音高、維護(hù)不方便、造價(jià)高等原因，目前在中、低壓輸電區(qū)域，大部分己被并聯(lián)電容器組所取代。1978年此類裝置投入實(shí)際運(yùn)行。SVC補(bǔ)償裝置可以看成是電納值能調(diào)節(jié)的無(wú)功元件，它依靠電力電子器件開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功調(diào)節(jié)。在傳統(tǒng)運(yùn)行條件下，電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型要反映網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化的目標(biāo)和要求，既要考慮有功網(wǎng)絡(luò)損耗最小，又必須考慮到負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓質(zhì)量，同時(shí)還要兼顧無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投切組數(shù)的合理。當(dāng)?shù)谝淮沃貜?fù)步驟求出，則可檢驗(yàn)出其在線段上是否滿足等面積法則。對(duì)上述實(shí)際配電線路所進(jìn)行的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的需要，折算到標(biāo)么值進(jìn)行計(jì)算。配電線路長(zhǎng)度的折算在實(shí)際的配電網(wǎng)中，不論無(wú)功負(fù)荷的分布還是配電線路本身都是不均勻的，本文作者使用現(xiàn)實(shí)存在的模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。此方法有計(jì)算簡(jiǎn)單，不受線路電阻和負(fù)荷分布不均勻影響，方便編程等優(yōu)點(diǎn)。體系結(jié)構(gòu)采用四級(jí)流水線技術(shù)加快程序的執(zhí)行，可在一個(gè)處理周期內(nèi)完成乘法、加法和移位運(yùn)算。 TMS320LF2407A的指令集有三種基本的存儲(chǔ)器尋址方式：立即尋址方式、直接尋址方式、間接尋址方式。捕獲單元用于捕獲輸入引腳上信號(hào)的跳變，兩個(gè)事件管理器模塊總共有六個(gè)捕獲單元。② A/D轉(zhuǎn)換模塊。由于TMS320LF2407A結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作速度快、外部引腳多、封裝面積小、引腳排列密集等原因，傳統(tǒng)的并行仿真方式已不適合于TMS320LF2407A的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集電路負(fù)責(zé)采集控制器模塊所需的電壓、電流瞬時(shí)值，經(jīng)過(guò)初步調(diào)節(jié)后作為輸入量送給控制器。主流產(chǎn)品包括TMS320C2000系列(包TMS320C2x/C2xx)、TMS320C5000系列(包括TMS320CSx/C54x/CSSx),TMS320C6000系列(包括TMS320C62x/C67x,)其中，C2000系列既具有DSP芯片的高速運(yùn)算和信號(hào)處理能力，又和微控制器一樣在片內(nèi)集成了豐富的外設(shè)，所以特別適合數(shù)字控制系統(tǒng)。本課題所要采集的電壓和電流信號(hào)分別在120V和1A左右，而事實(shí)上，所以，我們必須在采集點(diǎn)和TMS320LF2407A之間，設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)調(diào)理電路，另一方面能夠?qū)⑤斎霃?qiáng)信號(hào)和控制電路中的弱信號(hào)隔離開(kāi)，提高DSP控制電路板的抗干擾能力。圖45 電源接口電路4. 3. 1電流電壓檢測(cè)電路本課題所要采集的電壓和電流信號(hào)分別在120V和1A左右，而事實(shí)上，所以，我們必須在采集點(diǎn)和TMS320LF2407A之間，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)采集電路，一方面可以將電壓和電流信號(hào)都轉(zhuǎn)換成DSP可以接受的電壓信號(hào)()，另一方面能夠?qū)⑤斎霃?qiáng)信號(hào)和控制電路中的弱信號(hào)隔離開(kāi)，提高DSP控制電路板的抗干擾能力。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)理電路后的電壓V、電流I便可以直接接到A/D的模擬輸入通道。由于本課題的工作電壓等級(jí)比較低，所以并沒(méi)有設(shè)計(jì)RC緩沖電路，由于過(guò)零檢測(cè)的效果很好，在主電路中甚至沒(méi)有用到限流電抗器，而實(shí)驗(yàn)波形也證明了沒(méi)有必要使用限流電抗器。A相電網(wǎng)電壓在每一次由負(fù)變正過(guò)零時(shí)產(chǎn)生一個(gè)正的脈沖，由正變負(fù)過(guò)零時(shí)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的脈沖，這樣，每個(gè)工頻周期過(guò)零檢測(cè)電路產(chǎn)生一個(gè)方波。目前繼電器用的電壓一般都是+24V電源，而DSP用的是++，所以用光耦隔離芯片作為接口電路，從而既達(dá)到了電平轉(zhuǎn)換的效果，又達(dá)到了電氣隔離的效果。圖411 外部投信號(hào)光禍隔離輸出電路第5章電網(wǎng)無(wú)功檢測(cè)與補(bǔ)償系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5. 1軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想軟件系統(tǒng)是以TMS320LF2407A DSP指令系統(tǒng)為核心的匯編語(yǔ)言編制，TMS320LF2407A是TI公司推出的性能較高16位數(shù)字信號(hào)處理器，被廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制和其他自控領(lǐng)域。5. 2主程序流程整個(gè)軟件系統(tǒng)由主程序、ADC中斷服務(wù)子程序等模塊組成。圖51 主程序流程圖中斷子程序通過(guò)定時(shí)中斷使ADC模塊對(duì)電壓、電流信號(hào)進(jìn)行周期性的模數(shù)變換，采用瞬時(shí)無(wú)功功率理論完成無(wú)功電流的計(jì)算，并把無(wú)功電流換算為無(wú)功功率后保存，以供主程序的讀取。每次轉(zhuǎn)換后，SEQ CNTRn位會(huì)被自動(dòng)減1。首先通過(guò)外部的過(guò)零檢測(cè)電路，產(chǎn)生一個(gè)方波脈沖。在以后定時(shí)器3的周期中斷中提取對(duì)應(yīng)的正余弦值，提取后指針加1處理，以此類推，直到下次捕獲發(fā)生時(shí)為止，此時(shí)不管指針指在何處，總將指針復(fù)位為0，實(shí)現(xiàn)與A相電壓的同步鎖相。圖54是控制投切算法流程圖。本課題從選題到確定方案，從系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)到系統(tǒng)組裝，從論文的撰寫(xiě)到修改，無(wú)不凝結(jié)著他辛勤的汗水。在求學(xué)期間，我的家人給予了我極大的鼓勵(lì)和支持，在此表示深深的謝意。 IER = 0x0000。 // This is needed to disable write to EALLOW protected registers InitAdc()。 }} interrupt void ad(void){ IFR=0x0000。 a1[4]=((4)*3)/+adclo。 a1[12]=((4)*3)/+adclo。關(guān)總中斷 SETC SXM 。CPU進(jìn)入IDLE1模式，PLL系數(shù)為4(40M)