【正文】 同一個(gè)通道進(jìn)行多次采樣，即對(duì)某一通道實(shí)行“過(guò)采樣”，這樣得到的采樣結(jié)果比傳統(tǒng)的采樣結(jié)果分辨率高。 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(wú)功補(bǔ)償是不可分割的。處理速度很決，達(dá)到 30MIPS，在晶振頻 率為 20MHz時(shí)，計(jì)算一次 64 點(diǎn)的 FFT運(yùn)算用時(shí)只有 611s,特別適合于處理諧波分析。同時(shí)它又具有低成本、低功耗、高性能的處理能 力 [17]。 2. 片內(nèi)有高達(dá) 32K 字的 FLASH 程序存儲(chǔ)器，高達(dá) 字的數(shù)據(jù) /程序 RAM,544字雙口RAM(DARAM)和 2K 字的單口 RAM (SARAM)。他們能夠?qū)崿F(xiàn)：三相反向器控制； PWM的對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)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。 5. 看門(mén)狗定時(shí)器模塊 (WD1)。 7. 控制器局域網(wǎng)絡(luò) (CAN)。能與系統(tǒng)中的其他控制器進(jìn)行異步通信 (RS232)。 10. 基于鎖相環(huán)的時(shí)鐘發(fā)生器。方便擴(kuò)展外設(shè)，滿足多數(shù)控制對(duì)像輸入輸出的需求。 2. 硬件乘法器：乘法是 DSP的重要組成部分。它能實(shí)現(xiàn)單指令乘加運(yùn)算和變址運(yùn)算。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。 5. 在芯片內(nèi)設(shè)置了 專(zhuān)門(mén)的硬件數(shù)據(jù)指針的逆序?qū)ぶ饭δ堋? 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。 LF2407具有 16 位數(shù)據(jù)線和 16位地址線。 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。 SCITXD和 SCIRXD接口作為通訊線， CAP1為事件管理器 1的捕捉引角，用來(lái)捕捉方波信號(hào)的上升沿，從而測(cè)量電網(wǎng)信號(hào)的周期 。 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。 DS和 PS分別接 2407的 DS和 PS引角，它們分別為數(shù)據(jù)空間選通引角和程序空間選通引 腳，當(dāng)它們?yōu)榈碗娖綍r(shí)，分別表示選通數(shù)據(jù)空間和程序空間。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。 A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A 1 0A 1 1A 1 4A 1 3A 1 2A 2A 1A 0 54321D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D 9D 1 0D 1 1D 1 2D 1 3D 1 4D 1 57891 01 31 41 51 62 93 03 13 23 53 63 73 81 81 92 02 12 42 52 62 74 24 14 4A 0A 161 73 94 04 32 22 33 31 11 23 4V 3 . 3S R A MN CN CV C CV C CG N DG N DC EW EO EO BL BU 9123D S P S U 1 0 A7 4 F 0 8DT?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 圖 4. 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 圖 無(wú) 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 +。 6. 串型實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 由于無(wú)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 ，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)。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(wú)涌流沖擊?？梢灶l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(guò)程中不引發(fā)主電路的涌流沖擊，即在這 一過(guò)程中當(dāng)電容器上的電流始終保持整周期流動(dòng)而沒(méi)有過(guò)渡過(guò)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(xiāo)觸發(fā)信號(hào)即可，開(kāi)關(guān)在電流過(guò)零之后會(huì)自行關(guān)斷。 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。 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(pán)輸入命令，液晶顯示和鍵盤(pán)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(xún)。 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(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 圖 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 +。 第 三 章 基于 DSP控制的 動(dòng)態(tài)無(wú)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 。 （ 2）時(shí)鐘配置。 使能 Watchdog： =0x0028； 使能 WDINT： =0x0002； （ 4）功耗方式配置。 （ 1）屏蔽 EV事件的中斷并清除 EV事件的中斷標(biāo)志位。 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。 =1。 =0。 =3。i10000。 =1。i5000。 （ 3） ADC模塊時(shí)鐘配置。 =0。 （ 4） ADC功能及工作方式配置。 采樣方式選擇： =1。 =1。 ADC 輸入通道選擇： =0。 =2。 =4。 （ 5） ADC中斷配置。 =1。 /存轉(zhuǎn)換結(jié)果 / volatile int 3 ADC_address = ( volatile int 3 ) 0e000。 for ( i