【正文】 for ( i = 0。 =1。 =4。 ADC 輸入通道選擇： =0。 采樣方式選擇： =1。 =0。i5000。i10000。 =0。 復(fù)位定時(shí)器，清零 T1CNT： =0x0000； =0x0000； 使能定時(shí)器： =1； 定時(shí)器時(shí)鐘配置： =00； =111； 定時(shí)器計(jì)算周期配置： =0X2DC6； 計(jì)數(shù)方式配置： =10； （ 3）捕捉單元 Capture Capture2 配置。 使能 Watchdog： =0x0028； 使能 WDINT： =0x0002； （ 4）功耗方式配置。程序主要包括：初始化、采樣、各種電量的計(jì)算、顯示和控制輸出等子程序 。由于 TMS320LF2407采用 +。其中 PB0～ PB7為數(shù)據(jù)輸出，連接 DB0～ DB7，控制信號(hào) E,CSA,CSB,D/I 和 R/W分別由 PEI～ PE5控制。信號(hào)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(chǔ)和查詢。 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(dòng)系數(shù)，一般選擇 ； U為電網(wǎng)電壓。本文中采用 MOTOROLA公司生產(chǎn)的 MOC3083 芯片設(shè)計(jì)三相晶閘管觸發(fā)電路，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于20ms。可以頻繁投切，不損壞電容器。 由于 DSP 用 ，電池為 ，所以設(shè)計(jì)中采用了三個(gè)二極管解決在掉電情況下電池只對(duì) 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)。A( HzfSCL 0? )： 24 或 12小時(shí)格式，時(shí)基 或 50Hz；具有可編程的鬧鐘、定時(shí)和中斷功能。 6. 串型實(shí)時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)間基準(zhǔn)，即時(shí)鐘芯片。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。其中 32K 空間擴(kuò)展為程序存儲(chǔ)器， 32K 空間擴(kuò)展為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 3. 存儲(chǔ)器電路 LF2407 自帶 32K的 Flash，外部可擴(kuò)展 64K 數(shù)字存儲(chǔ)器和 64K 程序存儲(chǔ)器。 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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 綜合這幾方面原因，采用 F2407做主控制器，既能滿足作為控制器的功能，它突出的計(jì)算能力又能快速準(zhǔn)確的分析諧波量，在諧波量超標(biāo)的情況下，停止投入電容器，防止了重大事故的發(fā)生。它將多條指令進(jìn)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(gè)指令周期內(nèi)執(zhí)行多條指令，提高了處理器的速度。 2. 硬件乘法器：乘法是 DSP的重要組成部分。 10. 基于鎖相環(huán)的時(shí)鐘發(fā)生器。 7. 控制器局域網(wǎng)絡(luò) (CAN)。他們能夠?qū)崿F(xiàn)：三相反向器控制； PWM的對(duì)稱和非對(duì)稱波形； 3個(gè)捕獲單元；片內(nèi)光電編碼器接口電路； 16通道 A/D 轉(zhuǎn)換器控制。同時(shí)它又具有低成本、低功耗、高性能的處理能 力 [17]。 1． 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(cè)量的準(zhǔn)確性與無功補(bǔ)償是不可分割的。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的排序器包括兩個(gè)獨(dú)立的最多可選擇 8 個(gè)模擬轉(zhuǎn)換通道的排序器 (SEQI 和 SEQ2)，這兩個(gè)排序器可被級(jí)聯(lián)成個(gè)最多可選擇 16個(gè)轉(zhuǎn)換模擬通道的排序器 (SEQ)。 5 VC 3 10 . 1 u F2U 3 0L M 1 1 7V i n + V o u tAD11C 3 21 0 u F R 6 31 0 0D 1 4V r e f 1 . 6 5 VC 3 31 u F3R 6 23 3 7 圖 26 基 準(zhǔn)電壓產(chǎn)生回路 圖 5. 同步方波產(chǎn)生回路 5 1 KV r e f aR 3 41 21 3U 1 2 DL M 3 2 4R 3 34 0 0 KV C C 1 2 VC 6 80 . 1 u FV C C + 1 2 VC 6 80 . 1 u FV A 3 . 3D 1 6U pD 1 51 4+ 圖 26 同步方波產(chǎn)生回路 圖 aV 為模擬信號(hào)經(jīng)過低通濾波之后的信號(hào)，運(yùn)放起了電壓比較的作用， VAPULSE為 0～ 的方波信號(hào)，送入 DSP的捕捉引角，通過 DSP的定時(shí)器測(cè)出兩個(gè)上升沿之間的時(shí)間，即通過測(cè)出正弦信號(hào)過零點(diǎn)之間的時(shí)間 ,而得出電網(wǎng)信號(hào)的周期。濾波電路輸入信號(hào)為 ，輸出為 的正弦信號(hào) LF2407的A/D 輸入應(yīng)在 0～ 之間，濾波放大電路的輸出能夠滿足 DSP 的要求。 3+aVR 4 03 KC 4 00 . 1 u FV r e f 1 . 6 5 VR 4 23 . 5 KC 4 10 . 1 u F24V C C + 1 2 VV C C 1 2 VC 4 2R 4 33 5 KL M 3 2 41V A 3 . 3D 1D 2U A I NC 4 30 . 1 u FU 1 2 A0 . 1 u F 圖 25 ALF 低通濾波電路 圖 令 R40=R41=R,C40=C41， R42=R,R43=R2,則： ??sAU =22231 SCRRCSAUP??，其中121 RRAup ?? ,將數(shù)據(jù)帶入上式，可以算出截止頻率為 pf = RS?23 ? 1591Hz。抗混疊濾波器的作用是把電力系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行低通濾波，濾除高頻分量，使輸入 DSP 進(jìn)行處理的信號(hào)是滿足奈奎斯特采樣定律 ( hs ff 2? )要求的信 號(hào)，消除混疊現(xiàn)象，提高 FFT 的運(yùn)算精度。 根據(jù)采樣定理，采用 FFT測(cè)量諧波，若要求準(zhǔn)確測(cè)量 2n ( n=1,2 ,3? )次諧波，則每周波采樣點(diǎn)數(shù)應(yīng)最少為 21?n 個(gè)點(diǎn)。當(dāng)斷路器 閉合后 ,控制器開始工作 ,對(duì)無功電流 功率因數(shù) 進(jìn)行計(jì)算監(jiān)測(cè) ,當(dāng)無功電流凡 值增大到設(shè)定值時(shí) ,控制器對(duì)指定的復(fù)合開關(guān)輸出過零觸發(fā)脈沖使之導(dǎo)通將電容器投人運(yùn)行 ,直到功率因數(shù)逼近設(shè)定值 ,當(dāng)無功電流凡 值下降到低于設(shè)定值時(shí) ,控制器停發(fā)觸發(fā)脈沖信號(hào)而將電容器退出 ,以免電壓過高。當(dāng)夏季或無功缺口 比較大的時(shí)候 ,自動(dòng)投人共補(bǔ)電容器 ,以減少分補(bǔ)投人次數(shù)。 控制器是無功補(bǔ)償裝置的核心器件。能延時(shí)可調(diào)、過壓自動(dòng)切除，能有效地提高功率因數(shù)改善電壓質(zhì)量、降低電能損耗、消除電壓波動(dòng)、濾除高次諧波，抑制電壓閃變，減少電壓不平衡，可廣泛應(yīng)用低壓配電系統(tǒng)及工礦企業(yè)，是老式補(bǔ)償裝置理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。該裝置因響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)性能好，所以能實(shí)現(xiàn)對(duì)決速變化的無功進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。 (6) 投切振蕩閉鎖 :在輕負(fù)荷時(shí)，控制器應(yīng)有防止投切振蕩的措施。 設(shè)計(jì)任務(wù) (1) 工作電壓及輸入電壓模擬量 額定工作電源電壓及額定電壓模擬量 220V 或 380V 20%，電源正弦波形，總畸變率不大于 5%。因此，在無功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，對(duì)電網(wǎng)中的諧波量進(jìn)行測(cè)量和消除是非常重要的，且對(duì)系統(tǒng)的無功進(jìn)行準(zhǔn)確補(bǔ)償也建立在對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)上。 第 二 章 基于 DSP控制的 動(dòng)態(tài)無功無償控制器的 硬件設(shè)計(jì) 引言 目前，無功補(bǔ)償裝置已在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。而斷路器開關(guān)費(fèi)用上又優(yōu)于晶閘管，因此在工程應(yīng)用上也并沒有被晶閘管開關(guān)完全取代。 6）采用不銹鋼或航空鋁板的箱體，具有防寒、防曬、密封、防潮和防銹的特點(diǎn)。 2）由單一的無功補(bǔ)償?shù)酵瑫r(shí)具有濾波及抑制諧波功能的補(bǔ)償裝置。 TSR 補(bǔ)償器可以很好的補(bǔ)償系統(tǒng)所需的無功功率，如果級(jí)數(shù)分得足夠細(xì)化，基本上可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào) 節(jié) [14]。 TSC 的關(guān)鍵技術(shù)問題是投切電容器時(shí)刻的選取?，F(xiàn)在普遍把這種可以快速補(bǔ)償電網(wǎng)無功功率的晶閘 管投切電容器的無功補(bǔ)償裝置叫做動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器。 TSC+MSC 型補(bǔ)償器通過采用分組投切電容器，在某種程度上克服了這種缺點(diǎn)。 由于單獨(dú) TCR只能吸收無功功率，而不能發(fā)出無功功率，為了解決此問題，可以將并聯(lián)電容器與 TCR配合使用構(gòu)成無功補(bǔ)償器。根據(jù)觸發(fā)角與補(bǔ)償器等效導(dǎo)納之間 的關(guān)系式 ??? /)s in(m a x ?? LL BB 可知 ,增大觸發(fā)角即可增大補(bǔ)償器的等效導(dǎo)納，這樣就會(huì)減小補(bǔ)償電流中的基波分量，所以通過調(diào)整觸發(fā)角的大小就可以改變補(bǔ)償器所吸收的無功分量，達(dá)到調(diào)整無功 功率的效果。但是由于這種裝置中的飽和電抗器造價(jià)高，約為一般電抗器的 4倍，并且電抗器的硅鋼片長(zhǎng)期處于飽和狀態(tài)，鐵心損耗大，比并聯(lián)電抗器大 2～ 3倍，另外這種裝置有振動(dòng)和噪聲，而且調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償速 度慢，由于具有這些缺點(diǎn)，所有飽和電抗器的無功補(bǔ)償器目前應(yīng)用的比較少，一般只在超高壓輸電線路才有使用。 (SR) 飽和電抗器分為自飽和電抗器和可控飽和電抗器 兩種，相應(yīng)的無功補(bǔ)償裝置也就分為兩種。 為了能快速跟蹤補(bǔ)償電網(wǎng)中的無功變化，在現(xiàn)代電力電子器件和數(shù)字控制技術(shù)的支持下，具有瞬時(shí)投切能力的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置應(yīng)運(yùn)而 生 [5]。 控 制 器M i M jKK 1 K 2K nC 1C 2C n 圖 13 實(shí)用的無功補(bǔ)償裝置 圖 圖 13所示電路中，當(dāng)無功變化時(shí)，控制器檢測(cè)到該變化，就根據(jù)該 變化控制補(bǔ)償電容器組的投切，達(dá)到按實(shí)際需求的無功量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康?。所以這些設(shè)備已經(jīng)越來越不適應(yīng)電力系統(tǒng) 發(fā)展的需要。由于 C的補(bǔ)償容量是固定的，它不能隨著實(shí)際無功的變化而變化。 無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償設(shè)備有并聯(lián)電容器、調(diào)相機(jī)和同步發(fā)電機(jī)等，圖 12所示為一種最簡(jiǎn)單的無功補(bǔ)償。這會(huì)引起變壓器二次側(cè)電壓抬升 。由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng) , 故可以降低輸電線路和變壓器因輸送無功功率而造成的電能損耗 , 從而提高電網(wǎng)功率因數(shù)、減少線損、電能質(zhì)量得到明顯改善。 負(fù)荷無功功率對(duì)系統(tǒng)電壓的影響 在額定電壓附近，負(fù)荷從系統(tǒng)吸收的無功功率 隨電壓上升而增加，隨電壓下降而減小 ,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率缺額，亦即無功電源不能提供足夠的無功功率時(shí)，系統(tǒng)所接各負(fù)荷的電壓將下降，減少其向系統(tǒng)吸收的無功功率；當(dāng)系統(tǒng)無功過剩，無功吸收能力不足的情況下，系統(tǒng)電壓將普遍升高，如果利用發(fā)電機(jī)進(jìn)相吸收無功功率，當(dāng)吸收無功超過其最大吸收能力時(shí)，可能會(huì)引起系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn) 定 [3]。 無功功率在線路中的傳輸引起的損耗 傳輸無功功率產(chǎn)生的功率損耗為 △ 0Q = ]2s in4)[(1 22 ?jiji UUUUZ ??[1]， 可見經(jīng)電抗傳輸無功時(shí)產(chǎn)生的無功功率損耗有兩部分，一部分是因?yàn)檠仉娍箓鬏斢?功功率 (δ 0)，這是不可避免的；另一部分是因?yàn)榻?jīng)聯(lián)絡(luò)阻抗傳輸了無功功率 ( iU jU )。比較 式 (12)、 式 (13)可以得到： Q =jji UX UU ??cos (14) 由式 (14)，正常運(yùn)行時(shí)輸電線路兩端的電壓的相位角差δ比較小，可以認(rèn)為 cosδ =1,這樣線路中傳輸?shù)臒o功功率大小就與線路兩端電壓有效值之差成正比，無功功率將從節(jié) 點(diǎn)電壓高的一端流向節(jié)點(diǎn)電壓低的一端。 電力系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)無功功率平衡決定了該節(jié)點(diǎn)的電壓水平，由于當(dāng)今電力系統(tǒng)的用戶中存在著大量無功功率頻繁變化的設(shè)備，如：軋鋼機(jī)、電弧爐、電氣化鐵路等；同時(shí)用戶中又有大量的對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性有較高要求的精密設(shè)備，如：計(jì)算機(jī)，醫(yī)用設(shè)備等。 Monitor of electric power wire。 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................... 34 Abstract ........................................................................................................................ 35 第一章 緒 論 .............................................................................................................. 36 .................................................................................................. 36