【正文】 T?W E R D A 2A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 1 0A 1 1A 1 2A 1 3A 1 4A 1 5D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D 9D 1 0D 1 1D 1 2D 1 3D 1 4D 1 5A 3 圖 27 存儲(chǔ)器電路 3. 時(shí)鐘電路 C 32 0u FY 1C 42 0u FR 146 . 8C 421 . 1u FC 410 . 04 uFD SP 24 07123124111012117284983128140125947666433XTAL1/CLKINXTAL2PLLFPLLF2PLVCC1VSSAVSS1VSS2VSS3VSS4VSSO1VSSO2VSSO3VSSO4VSSO5VSSO6VSSO7T P 1T P 2T M S 2/ I O D 0 XFEKBO O T /?M P / MC 圖 28 時(shí)鐘電路 無源晶振采用 10MHZ，經(jīng)內(nèi)部時(shí)鐘定位 (PLL)2 倍頻得到 2407 的主頻為 20MHz。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。 本系統(tǒng)共有 4 種不同的電平， +12V、 12V,+5V 和 +。 5. 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。 PCF8583 為帶 CI2 總線接口的日歷時(shí)鐘芯片，其中還有 256 字節(jié)的靜態(tài) RAM，由于作為日歷時(shí)鐘器件配有電池供電，可作為 RAM 的保護(hù)電源，故 256 字節(jié)的 RAM 可視為非易 失性 RAM。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。其中PCF8583 的 SCL、 SDA 分別接 F2407 的 IOPF0 和 IOPF1 引腳。 由于 DSP 用 供電，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 供電，而且電池處于浮充狀態(tài)。本系統(tǒng)選用晶閘管控制投切電容器，可以 10ms 的速度將補(bǔ)償投入電網(wǎng)，并嚴(yán)格控制在各相電壓最高點(diǎn)時(shí)合閘，無涌流沖擊。可以頻繁投切，不損壞電容器。設(shè)有觸發(fā)延時(shí)可調(diào)控制，具備循環(huán)投切功 能 [20]。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。 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(jí)觸發(fā)電路示意圖 從理論上講，為了使補(bǔ)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(dāng)電容器上的電流始終保持整周期流動(dòng)而沒有過渡過程，必須滿足以下 3 個(gè)條件，即保持準(zhǔn)備投入的電容器上的電壓為電網(wǎng)線電壓的正或負(fù)峰值；投入選擇在電網(wǎng)線電 21 壓和電容器上的電壓極性相同、峰值相等的時(shí)刻；切除時(shí)只要撤銷觸發(fā)信號(hào)即可，開關(guān)在電流過零之后會(huì)自行關(guān)斷。 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： UKKUSCR 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。 顯示及通訊電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用液晶顯示測(cè)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(kuò)展。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。 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(diǎn)陣式液晶顯示器，能顯示 40 個(gè)漢字，漢字庫(kù)預(yù)先存儲(chǔ)到程序存儲(chǔ)器中。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。 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(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片 MAX232，進(jìn)行串行通信。由于 TMS320LF2407 采用 +供電。 23 第 三 章 動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制器的 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件為匯編語(yǔ)言編程，以提高編譯效 率 [21]。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。 DSP 在一個(gè)工頻周期內(nèi)等間隔地采集 64 個(gè)瞬間電壓、電流數(shù)據(jù)后，經(jīng) DSP 處理計(jì)算出電網(wǎng)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(fù)荷參數(shù)值，存儲(chǔ)并送參量到顯示單元顯示，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況通過控制器鍵盤設(shè)置參數(shù)來控制電容投切。將輸出的 9 路控制信號(hào)分成 3 組，每組有 3 路控制信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)最多 9 組分補(bǔ)或最多 9 組共補(bǔ)控制，也 可以實(shí)現(xiàn)分補(bǔ)、共補(bǔ)同時(shí)控制，分補(bǔ)、共補(bǔ)的數(shù)量取決于用戶配電參數(shù)設(shè)置和具體電網(wǎng)中電容器的連接情況。 2. 顯示方式設(shè)置：主要完成對(duì)液晶顯示的工作方式設(shè)置，初始化液晶顯示頁(yè)面。 4. 數(shù)據(jù)處理程序：主要根據(jù)采樣得到的數(shù)據(jù)，應(yīng)用 FFT 算法計(jì)算各相有 效電流、電壓、有功功率、無功功率等參數(shù)。 24 開 始初 始 化系 統(tǒng) 自 檢延 時(shí) 處 理掃 描 鍵 盤測(cè) 量 頻 率計(jì) 算 采 樣 頻 率采 樣 A / D 轉(zhuǎn) 換存 儲(chǔ) 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 處 理計(jì) 算 各 相 參 數(shù)控 制 投 切 電 容統(tǒng) 計(jì) 投 切 電 容量 及 投 切 后 的P , Q , S出 錯(cuò) 處 理存 儲(chǔ) 并 顯 示 結(jié)果 圖 215 系統(tǒng)流程圖 電容器投切原則 無功補(bǔ)償?shù)脑砭褪菧?zhǔn)確檢測(cè)三相電路無功功率 Q，然后根據(jù) Q 值的大小進(jìn)行電容器最優(yōu)投切，從而減小 Q 值，以達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。消除諧波的方法，一般是在電容器上串聯(lián)電抗，來防止電流的突變。 讀 時(shí) 間 寄 存 器判 斷 是 否 第 一 次進(jìn) 入 中 斷計(jì) 算 頻 率判 斷 是 否 正 確退 出 中 斷置 標(biāo) 志 位存 儲(chǔ) 新 值捕 捉 中 斷 程 序YNYN 圖 216 頻率測(cè)量程序 中斷程序 1. 外部中斷 當(dāng)鍵盤有按鍵按下時(shí)就進(jìn)入外部中斷，執(zhí)行外部中斷子程序。 其中 ,上、下按鍵控制液晶顯示器顯示內(nèi)容翻頁(yè)和控制光標(biāo)指示的作用。在設(shè)定參數(shù) 時(shí)，按下鍵即為確定，則進(jìn)入下一個(gè)參數(shù)的設(shè)定。程序主要完成信號(hào)頻率的測(cè)量，當(dāng)測(cè)量值44f56 時(shí)為正確值并存儲(chǔ)新頻率值?！峨娔苜|(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》 (GB/T1594595) 對(duì)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 。用戶沖擊負(fù)荷引起的系統(tǒng)頻率變動(dòng)不得超 過士 。 FFT 運(yùn)算又要求采樣點(diǎn)數(shù)必須是 2 的整數(shù)次冪個(gè)，當(dāng)電網(wǎng)的頻率波動(dòng)時(shí)，采樣的頻率也應(yīng)該隨之改變，否則將產(chǎn)生頻譜泄漏。 26 串 行 口 中 斷讀 地 址 位地 址 相 同讀 命 令 字接 收 中 斷 ?數(shù) 據(jù) 接 受 處 理通 訊 校 驗(yàn) 處 理接 收 發(fā) 送 ?串 口 中 斷 退 出出 錯(cuò) 處 理數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 處 理置 標(biāo) 志 位YYNYN 圖 217 串行口中斷程序 串行口中斷程序主要完成測(cè)量量的上傳和上位機(jī)命令信號(hào)的接收。 串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路讀寫程序 對(duì)日歷時(shí)鐘 PCF8583 的讀和寫是通過 總線來實(shí)現(xiàn)，下面就對(duì) 總線和對(duì)日歷時(shí)鐘的操作介紹如 下 [22]?？刂谱止?jié)的前四位為 1010，在這里是固定的。控制字的最后 位為讀 /寫方式選擇位。 1 01 1 0 B2 B1 B0 R/W 具有兩種寫操作 (字節(jié)寫、頁(yè)寫 )和 3 種讀操作 (現(xiàn)行地址讀、隨機(jī) 讀、序列讀 )。 字節(jié)寫是指向指定片內(nèi) RAM 單元寫入一個(gè)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(gè)啟動(dòng)位 S 開始，主機(jī)發(fā)出控制字選擇寫操作 (SLAW)，然后主機(jī)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。 隨機(jī)讀是按指定的字節(jié)地址讀出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的操作。 LF2407 的 IOPF0 和 IOPF1 引腳作為實(shí)施 總線協(xié)議的引腳，這兩個(gè)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(dòng)、停止、應(yīng)答功能 及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。 28 第 四 章 總結(jié)與展望 本文介紹了目前無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展?fàn)顩r，分析了目前應(yīng)用廣泛的幾種無功補(bǔ)償裝置的原理、性能及適用場(chǎng)合，在此基礎(chǔ)上，為了滿足電力系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性更高的要求，提出了采用 DSP 進(jìn)行控制的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，并進(jìn)行了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)。 2. 分析了無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)目前流行的幾種無功補(bǔ)償裝置在原理、性能、使用場(chǎng)所等方面進(jìn)行了比較，提出了采用 DSP 進(jìn)行控制并采用晶閘管控制投切的無功補(bǔ)償裝置既能快速地補(bǔ)償無功功率，既滿足電能質(zhì)量的要求，成本又較低，在目前的電網(wǎng)改造中前途廣大。 通過半學(xué)