【導讀】基于DSP控制的動態(tài)無功補償控制器的設(shè)計。一.論文（設(shè)計）的主要內(nèi)容。查閱文獻資料，在了解和熟悉動態(tài)無功補償工作原理及意義的基礎(chǔ)上，完成動態(tài)無功補。額定工作電源電壓及額定電壓模擬量220V或380V20%，電源正弦波形，總畸變率不。額定輸入電流模擬量：5A50Hz輸入端輸入阻抗：不大于。無功功率各相及總和%. 過電壓保護應(yīng)在105%～120%之間可調(diào)，動作回差6-12V. 延時時間10～120s可調(diào)。投切動作時間間隔不小于300s. 斷電后所有數(shù)據(jù)保持時間不小于72h

　　

【正文】 電，由變壓器輸出 +12V、 12V, +5V 三種不同的電平信號，再由 7912和 7812穩(wěn)壓輸出 +12V和 12V電平； LM25765 穩(wěn)壓輸出 +5V電平； TPS7333將 +5V電平轉(zhuǎn)換為 + DSP系統(tǒng)需要。 6. 串型實時時鐘電路 由于無功補償控制器要有歷史記錄，所以在系統(tǒng)中必須有實時時間基準，即時鐘芯片。在這里，我們選用的是 PCF8583，其特點如下所述。 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。 PCF8583具有寬的工作電壓范圍 ()； RAM 的數(shù)據(jù)保持電源電壓范圍 1V6V；最大工作電流 150181。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 TMS320LF2407沒有專用的 CI2 時序引腳，所以本設(shè)計用軟件來模擬 CI2 總線時序，實現(xiàn)了 CI2 串行日歷時鐘芯片 PCF8583與 DSP芯片的接口電路及應(yīng)用。其中 PCF8583的 SCL、SDA 分別接 F2407的 IOPF0和 IOPF1 引腳。如圖 210所示，為串型實時時鐘芯片接線圖。 由于 DSP 用 ，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 電，而且電池處于浮充狀態(tài)。 D 1 7D I O D ED 1 8D I O D ER 7 1V C C + 5 VC 7 31 0 u F / 1 6 VC 7 20 . 1 u FD 1 9D I O D EV 3 . 3R 7 31 0 KR 7 21 0 KI O P F 0I O P F 18761234C 7 01 5 u FC 7 11 5 u FY 2C R Y S T A LO B C 1O B D 0A 0V R SV D DI N TB C LS D A51 0 0 KP C F 8 5 8 3B 13 . 6 V 圖 210 串行實時時鐘芯片接線圖 執(zhí)行單元 由于傳統(tǒng)機械觸頭動作速度與工頻電壓和電流的變化速度不匹配，在投切過程中由于電容器極性的存在產(chǎn)生涌流，難以實現(xiàn)無功補償?shù)膬?yōu)化運行，且經(jīng)常發(fā)生過補償。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(wǎng)，并嚴格控制在各相電壓最高點時合閘，無涌流沖擊。只在電流過零時刻切除，防止產(chǎn)生過電壓?？梢灶l繁投切，不損壞電容器。晶閘管的觸發(fā)脈沖由專門的觸發(fā)電路提供，嚴格 保證相序正確。設(shè)有觸發(fā)延時可調(diào)控制，具備循環(huán)投切功 能 [20]。 1. 驅(qū)動電路 本系統(tǒng)中采用了先進的過零觸發(fā)電路，以電壓過零型光渦雙向晶閘管取代了由分立元件組成的功放電路及脈沖變壓器等脈動環(huán)節(jié)，簡化了觸發(fā)控制電路的結(jié)構(gòu)：同時，由于無需考慮與系統(tǒng)電壓的同步問題且控制電路與主電路實現(xiàn)了光電隔離，因而提高了裝置的可靠性。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。圖 211給出的是單相觸發(fā)電路。 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(wǎng)線電壓的正或負峰值；投入選擇在電網(wǎng)線電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(guān)在電流過零之后會自行關(guān)斷。由于光耦雙向晶閘管的內(nèi)部帶有過零檢測電路，因此由它組成的 SCR觸發(fā)電路能夠在不附加同步電路的情況下實現(xiàn)上述補償電容器的無過渡過程投切。 2. 晶閘 管的選擇 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： UKKU SCR 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。 晶閘管電流值一般按式 (22)選擇： ??? CUI SC R ? (22) 式中 C 為電容量 (μ F)。 顯示及通訊電路設(shè)計 本系統(tǒng)采用液晶顯示測量結(jié)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。當有鍵按下時會產(chǎn)生外部中斷， DSP 執(zhí)行中斷程序，即鍵盤掃描和顯示器顯示程序。信號經(jīng)運算處理后，可由液晶顯示器顯示結(jié)果，便于觀察，也可由 RS232接口與上位機進行通訊，上傳數(shù)據(jù)，便于存儲和查詢。 1. 鍵盤電路 3T O I O P F 2O R 1T O I O P F 4O R 3O R 2T O I O P F 3O R 4T O I O P F 5I O P F 47 4 F 3 27 4 F 3 2U 2 4 AU 2 5 A1212312U 2 6 A7 4 F 3 23 E X I N T 3 V 3 . 3P 3 01 . 5 KC 2 01 0 u FU 2 0 A7 4 L S 1 42 T O I O P F 2S SS W D P S T 圖 212 鍵盤電路 圖 鍵盤有上、下、左、右四個按鍵，當其中任何一個按下時，都會引發(fā)外部中斷，進入中斷程序，在中斷程序中判斷按鍵，并執(zhí)行相應(yīng)命令 。 2. 液晶顯示電路 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 圖 采用 128 64 的點陣式液晶顯示器，能顯示 40 個漢字，漢字庫預(yù)先存儲到程序存儲器中。液晶顯示器是通過 DSP的 I/O口模擬 M6800操作時序進行控制。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。接口電路由圖214 所示。 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 圖 該電路采用了符合 RS232標準的驅(qū)動芯片 MAX232，進行串行通信。 MAX232芯片功耗低、集成度高， +5V 供電，具有兩個接收和發(fā)送通道。由于 TMS320LF2407采用 +。所以MAX232 與 TMS320LF2407之間加了電平匹配電路。 第 三 章 基于 DSP控制的 動態(tài)無功補償控制器的 軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件為匯編語言編程，以提高編譯效 率 [21]。程序遵循模塊化設(shè)計原則，提高了系統(tǒng)的通用性和維護的簡易程度。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 。 DSP 芯片初始化 系統(tǒng)初始化 系統(tǒng)進入初始化狀態(tài)，應(yīng)完成以下工作： （ 1）系統(tǒng)復位。 （ 2）時鐘配置。 F2407 芯片 CPU時鐘配置： =0x000A； EVA 模塊時鐘配置： =1； ADC 模塊時鐘配置： =1； 高速外設(shè)時鐘配置： =0x0000； （ 3）看門狗 (Watchdog)配置。 使能 Watchdog： =0x0028； 使能 WDINT： =0x0002； （ 4）功耗方式配置。 設(shè)置 LPMCR0： =0x00FC； 設(shè)置 LPMCR1： =0x0000； EV 模塊初始化 根據(jù)設(shè)計任務(wù)，結(jié)合 EV模塊特點，對 EV 模塊進 行初始化。 （ 1）屏蔽 EV事件的中斷并清除 EV事件的中斷標志位。 （ 2）通用目的 (GP)定時器的功能配置。 復位定時器，清零 T1CNT： =0x0000； =0x0000； 使能定時器： =1； 定時器時鐘配置： =00； =111； 定時器計算周期配置： =0X2DC6； 計數(shù)方式配置： =10； （ 3）捕捉單元 Capture Capture2 配置。 初始化 FIFO堆棧： =0x0000； =01； =01； 使能捕捉單元： =1； =1； =1； =00； =11； 使能 capture capture2中斷： =1； =1； =1； =1； ADC 模塊初始化 （ 1） ADC模塊復位。 =1。 NOP。 =0。 （ 2） ADC模塊上電。 =3。 for(i=0。i10000。i++) NOP。 =1。 for(i=0。i5000。i++) NOP。 （ 3） ADC模塊時鐘配置。 =15。 =0。 =1。 （ 4） ADC功能及工作方式配置。 ADC 模塊仿真暫停方式設(shè)置： =3。 采樣方式選擇： =1。 序列發(fā)生器模式和運行方式： =0。 =1。 最大轉(zhuǎn)換通道選擇： =5。 ADC 輸入通道選擇： =0。 =1。 =2。 =3。 =4。 =5。 （ 5） ADC中斷配置。 =1。 =1。 （ 6） AD 轉(zhuǎn)化結(jié)果程序 先定義一些變量 : unsigned intADC_result[ 6 ] 。 /存轉(zhuǎn)換結(jié)果 / volatile int 3 ADC_address = ( volatile int 3 ) 0e000。 /AD 的讀地址 / 初始化定時器 1: void init_ti mer1 ( ) { 外部中斷 1中斷服務(wù)子程序中讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 的部分程序 : unsigned int I 。 for ( i = 0。