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《基于DSP的數(shù)字電能質(zhì)量控制器硬件設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、2005年 3月鄭州大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)Mar.2005第26卷 第1期JournalofZhengzhouUniversity(EngineeringScience)Vol.26No.1 文章編號:1671-6833(2005)01-0088-04基于DSP的數(shù)字電能質(zhì)量控制器硬件設(shè)計劉憲林,付永生(鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院,河南鄭州,450002)摘 要:通過對目前有源濾波器和電能質(zhì)量控制器設(shè)計方法的比較和分析,提出了一種以DSP芯片TMS320LF2407為微控器的電能質(zhì)量控制器的設(shè)計方案.利用該芯片強大的運算功能以及片內(nèi)集成的事件管理器外設(shè)可以很方便的實現(xiàn)實時的諧波抑制、無功補償
2、、負荷平衡和降低電壓閃變等功能.另外,利用該芯片的豐富片內(nèi)外設(shè)以及電路中選擇的智能驅(qū)動芯片,為控制器擴展了許多輔助功能,如過電壓、過電流、串口通信等.該方案減小了電能質(zhì)量控制器的設(shè)計復(fù)雜性和設(shè)計成本,對于電能質(zhì)量控制器的產(chǎn)品化設(shè)計具有借鑒意義.關(guān)鍵詞:脈寬調(diào)制;數(shù)字信號處理;電能質(zhì)量;控制器中圖分類號:TP274 文獻標(biāo)識碼:A0 引言1 電能質(zhì)量控制器總體結(jié)構(gòu)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,一方面各種復(fù)雜的、精并聯(lián)有源濾波器通過檢測非線性負荷的電密的、對電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備不斷普及,人們流,將電流分解為基波分量和諧波分量,通過向負對電能質(zhì)量的要求越來越高.另一方面,大量的沖荷注入與負載諧波
3、電流分量大小相等、方向相反擊性、波動性負荷以及非線性負荷產(chǎn)生大量高次的補償電流,消除非線性負載對電網(wǎng)的影響.電能諧波,而且也會產(chǎn)生電壓閃變、波動、三相不平衡質(zhì)量控制器比并聯(lián)有源濾波器增加了部分功能,等,這些都使電網(wǎng)電壓波形和電流波形畸變越來如通過補償無功以消除電壓閃變,通過補償負序越重[1].因而電能質(zhì)量問題日益成為研究的熱點.電流以消除三相電壓不對稱等.圖1是電能質(zhì)量當(dāng)前,改善電能的手段和設(shè)備主要包括無源控制器(PQC)與負荷并聯(lián)的示意圖.本裝置控制方式采用三角波比較的電流跟蹤型PWM技術(shù),濾波器、有觸點開關(guān)或晶閘管投切電容器、靜止無[2]把指令電流和逆變電路實際輸出的電流進行比功補
4、償裝置以及不間斷供電電源等.自1976年較,求出偏差電流,再去和三角波進行比較,產(chǎn)生L.Gyugyi等人提出有源電力濾波器概念以來,隨PWM波形.這種控制方式使功率開關(guān)器件的開關(guān)著新型電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展、脈寬調(diào)制技術(shù)的頻率等于載波頻率,裝置輸出電流諧波含量低,方發(fā)展以及基于瞬時無功功率理論的諧波電流瞬時[3,4]便了高頻濾波器的設(shè)計.檢測方法的提出,使有源濾波器得到迅速發(fā)展和完善.日本學(xué)者Akagi在1996年分析有源濾波器新趨勢一文中,首次提出了電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(PQC,PowerQualityConditioner)的概念.PQC的研究主要包括理論、拓撲、測量和控制等方面的內(nèi)容.目
5、前,并聯(lián)型電能質(zhì)量控制器在國內(nèi)還處在實驗室的研究階段,本文作者著眼于如何把并聯(lián)電能質(zhì)量控制器轉(zhuǎn)向?qū)嵱没?、產(chǎn)品化方面做了一些圖1PQC工作示意圖試探性的工作,在裝置的設(shè)計中考慮了控制器的Fig.1WorkingsketchblockforPQC多功能、實時性以及低成本性. 本裝置包括數(shù)字電路、模擬電路和與電網(wǎng)連 收稿日期:2004-10-08;修訂日期:2005-01-11作者簡介:劉憲林(1955-),男,河南省洛陽市人,鄭州大學(xué)教授,博士,主要從事電力系統(tǒng)分析與控制方面的研究.第1期 劉憲林等 基于DSP的數(shù)字電能質(zhì)量控制器硬件設(shè)計 89接
6、的主電路等3個電路模塊.硬件原理圖如圖2CAN協(xié)議串行通信接口.裝置中令一片PLD所示.裝置除了具有實時補償諧波、無功、電壓不(GAL16V8)工作于譯碼方式.同時,微控器平衡及抑制電壓閃變等功能外,還具有主電路過(LF2407)的地址總線管腳、數(shù)據(jù)總線管腳、控制功流保護、輸出驅(qū)動欠壓保護和直流電壓檢測等功能管腳以及未用到的管腳通過擴展接口引出,許能.另外還具有同步串行接口SPI、異步串行接口多管腳可以通過片內(nèi)寄存器被設(shè)置為通用I/OSCI以及能有效支持分布式控制和實時控制的口,為擴展裝置功能提供了方便.圖2PQC硬件原理圖Fig.2Schematicdiagramofhardware
7、system2 硬件設(shè)計2.1 數(shù)字電路設(shè)計裝置采用TMS320LF2407A作為微控器.LF2407是16位定點DSP芯片,是TMS320C2000系列中面向數(shù)字控制系統(tǒng)的新一代數(shù)字信號處理器.LF2407以其功能強大的指令系統(tǒng)、豐富的外設(shè),尤其是兩個事件管理器集成于片內(nèi)系統(tǒng)中,使得該款芯片在控制領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用.其具體特點及應(yīng)用詳見文獻[5].以下是數(shù)字模塊部分電路介紹.2.1.1 電源電路圖3 數(shù)字模塊電源電路數(shù)字電路的工作電壓有兩
