CN101950970A - 基于dsp的分相动态无功补偿控制系统 - Google Patents

基于dsp的分相动态无功补偿控制系统 Download PDF

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李季
周雪松
马幼捷
问虎龙
杨海珊
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Tianjin University of Technology
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Abstract

一种基于DSP的分相动态无功补偿控制系统。该系统以高性能DSP芯片为中央处理器，整个系统包括电压和电流信号采集转换电路、中央处理器、CPLD电路、双口RAM电路和系统管理功能处理电路。该系统结合高性能的DSP芯片，实现无功补偿的动态分相控制，提高电网的功率因数，降低电能损耗，提高供电效率，改善电能质量。而系统采用高性能的DSP可以提高控制的速度和精度，使整个控制系统具有很好的调节性能和可靠性。同时电压和电流信号转换功能选用了电力系统中电表专用芯片ATT7022B，克服了定点DSP计算出的数据精度低的问题，同时通过选用单片机P89V51RD2来处理键盘、显示和与外部设备通讯等以减轻DSP的负担。

Description

基于DSP的分相动态无功补偿控制系统
【技术领域】
本发明属于电力系统无功补偿控制技术领域，是一种基于DSP的分相动态无功补偿控制系统。
【背景技术】
无功补偿器能够提高电网的功率因数，降低电能损耗，提高供电效率，改善电能质量。目前的低压无功补偿控制器常采用模/数采集加上单片机计算的方法检测电网运行状况，分析系统所需无功容量并做出相应的策略来投切电容器。这种无功补偿控制器在投切电容器时由于没有考虑电网中谐波的含量，当电网中谐波含量较高时投切电容器容易烧坏电容器；同时多数控制器在补偿时没有考虑到三相无功不平衡的现象，没有采用动态分相补偿，往往造成三相无功补偿不平衡的现象。
【发明内容】
现有无功补偿控制器没有考虑电网中谐波的含量及三相无功不平衡的问题，容易造成三相无功补偿不平衡的问题，本发明的目的在于克服上述问题，提供一种基于DSP的分相动态无功补偿控制系统，该系统结合高性能的DSP信号处理器，可较好的克服上述传统控制系统的缺点，是一种快速、高精度的控制系统。
本发明提供的基于DSP的分相动态无功补偿控制系统包括，
电压和电流信号采集转换电路：输入端与外部电网连接，输出端与中央处理器连接，用于采集电网的电压、电流信号，并将采样信号放大后传送给电能计量芯片；
中央处理器：中央处理器的输出端连接CPLD电路和双口RAM电路，用于对采样得到的数据进行处理和计算；
CPLD电路：指EPM7128SLC84芯片，与中央处理器连接，用于完成I/O口的扩展，并实现对继电器外围电路的控制；
双口RAM电路：指CY7C136芯片，同时与中央处理器和系统管理功能处理电路连接，用于实现DSP芯片和系统管理功能处理电路之间大量的数据传输；
系统管理功能处理电路；由单片机、键盘以及常规的LED显示电路组成，与双口RAM电路连接，单片机用于处理键盘输入的信号，将处理后的数据送给显示电路显示，并实现与系统外部的通信。
上述所说的电压和电流信号采集转换电路由电压和电流交流采样前端电路和电能计量电路组成；电压和电流交流采样前端电路把电网的三相电压和电流经电压和电流互感器采集以及运算放大器放大后转换成符合电能计量电路ATT7022B输入要求的值，再经过电能计量电路采样、计算后把采样值以及计算出的电网参数(电网参数主要包括：电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、各相电压电流的相位角差、频率等)输入到中央处理器中的捕捉模块输入端。
上述所说的中央处理器指DSP芯片TMS320F206，，DSP芯片对电能计量电路ATT7022B和双口RAMCY7C136的输入数据进行处理，根据控制优先补偿组和基础补偿组相结合的混合补偿方式，实现三相共补与三相分补相统一策略及电容器的投/切输出；
所述的DSP芯片TMS320F206包含大容量快速闪存、多个32位定时器、2个事件管理器和SPI、SCI、CAN多种接口，可提供多达16路的PWM控制脉冲信号。
本发明的优越性和积极效果：
利用高性能数字信号处理芯片实现动态无功补偿器的控制，很大程度上提高控制的速度和精度，减少普通单片机处理速度限制而引起的控制滞后和精度缺陷，使整个控制系统具有很好的调节性能和可靠性。在A/D转换器中，选用了电力系统中电表专用芯片ATT7022B，克服了定点DSP计算出的数据精度低的问题，同时通过选用了单片机P89V51RD2来处理键盘、显示和与外部设备通讯等以减轻DSP的负担。
【附图说明】
图1为本发明所涉“基于DSP的分相动态无功补偿控制系统”的整体结构示意图。
图2为信号采集转换电路结构示意图，其中，
图2-1为电压采集前端电路，
图2-2为电流采集前端电路。
图3为中央处理器结构示意图。
图4为CPLD电路结构示意图。
图5为双口RAM电路结构示意图。
图6为系统管理功能处理电路结构示意图。
【具体实施方式】
实施例
如图1所示，为本发明的基于DSP的分相动态无功补偿控制系统，它以美国德州仪器推出的高性能DSP芯片TMS320F206为中央处理器，整个系统包括电压和电流信号采集转换电路、中央处理器、CPLD电路、双口RAM电路、系统管理功能处理电路等；所说的电压和电流信号采集转换电路的输入端连接外电网，其输出端连接中央处理器的输入端，中央处理器的输出端连接CPLD电路和双口RAM电路，双口RAM电路的输出端和系统管理功能处理电路相连。
上述所说的电压和电流信号采集转换电路，由电压和电流交流采样前端电路和电能计量电路ATT7022B组成；电压和电流交流采样前端电路(见图2)把电网的三相电压、电流经电压、电流互感器采集以及运算放大器放大后转换成符合电能计量电路ATT7022B输入要求的值，再经过电能计量电路ATT7022B采样、计算后把采样值以及计算出的电网参数(主要包括：电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、各相电压电流的相位角差、频率等)输入到中央处理器中输入端。
上述所说的中央处理器(见图3，图5)
由DSP芯片(TMS320F206)、DSP芯片通过电能计量电路ATT7022B读取的电网参数和双口RAM CY7C136传来的系统参数完成数据处理，根据控制优先补偿组和基础补偿组相结合的混合补偿方式，实现三相共补与三相分补相统一的策略及电容器的投/切输出。电源管理模块负责提供电能；晶振电路向DSP芯片提供时钟信号。
上述所说的DSP芯片TMS320F206，包含大容量快速闪存、多个32位定时器、2个事件管理器和SPI、SCI、CAN多种接口，可提供多达16路的PWM控制脉冲信号。
上述所说的CPLD电路(见图4)
用于完成I/O口的扩展，实现对外围电路的控制。
上述所说的双口RAM电路(见图5)
可实现DSP芯片和单片机之间大量的数据传输。
上述所说的系统管理功能处理电路(见图6)
由单片机P89V51RE2、键盘74HC245、以及常规的LED显示电路组成，单片机用于处理键盘输入的信号，将处理后的数据进行显示，并实现与系统外部的通信。
本发明的工作原理：
本发明所说的基于DSP的分相动态无功补偿控制系统的工作原理为：三相电压、三相电流通过电压、电流互感器以及放大电路后产生满足ATT7022B输入条件的信号，经过ATT7022B采样和计算后得到三相电压、三相电流的采样值和常见的电网参数(电网参数主要指：电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、各相电压电流的相位角差、频率等)，计算后的电网参数通过异步串行口传给TMS320F206，采样值通过高速同步串口传给TMS320F206，TMS320F206计算某相的功率因数，根据下述原则：
对于优先补偿组，当电网的功率因数低于设定值时，控制器输出直流触发信号，循环投入该相对应的优先补偿组；当电网某相功率因数高于设定上限时，控制器输出直流触发信号，循环退出优先补偿组。
对于基础补偿组，若投入的3组优先补偿电容器的总和大于某个数时，循环切除优先补偿电容器，并投入基础补偿组；当投入的3组优先补偿电容器的总和小于某个数时，切除基础补偿组，并投入相应的优先补偿电容器的原则。
TMS320F206通过计算后得出并联电容器的投切方法，并通过继电器输出来投切电容器。同时TMS320F206通过双口RAM和单片机连接，它们之间可以快速的进行数据交换，TMS320F206把所有的参数传给单片机供显示用，而通过键盘或串口以及GSM设定的控制参数或指标可以通过单片机传给DSP，以便根据用户要求及时调整控制方法。

Claims (3)

1.一种基于DSP的分相动态无功补偿控制系统，其特征在于该系统包括，
电压和电流信号采集转换电路：输入端与外部电网连接，输出端与中央处理器连接，用于采集电网的电压、电流信号，并将采样信号放大后传送给电能计量芯片ATT7022B；
中央处理器：中央处理器的输出端连接CPLD电路和双口RAM电路，用于对采样得到的数据进行处理和计算；
CPLD电路：与中央处理器连接，用于完成I/O口的扩展，并实现对继电器外围电路的控制；
双口RAM电路：同时与中央处理器和系统管理功能处理电路连接，用于实现中央处理器和系统管理功能处理电路之间大量的数据传输；
系统管理功能处理电路；由单片机、键盘以及常规的LED显示电路组成，单片机与双口RAM电路连接，单片机接收键盘输入的信号，将处理后的数据送给显示电路显示，并实现与系统外部的通信。
2.根据权利要求1所述的基于DSP的分相动态无功补偿控制系统，其特征在于所说的电压和电流信号采集转换电路由电压和电流交流采样前端电路和电能计量电路组成；电压和电流交流采样前端电路把电网的三相电压和电流经电压和电流互感器采集，并将采样信号放大后传送给电能计量电路ATT7022B、电能计量电路ATT7022B把采样值以及计算出的有功功率、无功功率、视在功率和谐波参数输入到中央处理器中的捕捉模块输入端。
3.根据权利要求1所述的基于DSP的分相动态无功补偿控制系统，其特征在于所说的中央数据器指DSP芯片TMS320F206、DSP芯片对电能计量电路ATT7022B和双口RAM电路CY7C136的输入数据进行处理，根据控制优先补偿组和基础补偿组相结合的混合补偿方式，实现三相共补与三相分补相统一策略及电容器的投/切输出。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104078984A (zh) * 2013-03-28 2014-10-01 江苏方程电力科技有限公司 用于交流电网低压智能动态无功补偿装置的数字控制器
CN107658888A (zh) * 2017-09-29 2018-02-02 广东工业大学 一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN200997532Y (zh) * 2006-06-30 2007-12-26 天津市津开电气有限公司 智能动态无功补偿控制器
CN201918734U (zh) * 2010-09-03 2011-08-03 天津理工大学 基于dsp的分相动态无功补偿控制装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN200997532Y (zh) * 2006-06-30 2007-12-26 天津市津开电气有限公司 智能动态无功补偿控制器
CN201918734U (zh) * 2010-09-03 2011-08-03 天津理工大学 基于dsp的分相动态无功补偿控制装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 20051015 张伟 基于DSP的电力监测分相动态补偿控制器的研究 , 第06期 *
《电力自动化设备》 20090630 张伟等 新型智能电力监测分相动态无功补偿控制器 第29卷, 第6期 *
《继电器》 20070516 第35卷第10期 基于71M6515H和双CPU的智能动态分相无功补偿控制器 第35卷, 第10期 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104078984A (zh) * 2013-03-28 2014-10-01 江苏方程电力科技有限公司 用于交流电网低压智能动态无功补偿装置的数字控制器
CN107658888A (zh) * 2017-09-29 2018-02-02 广东工业大学 一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置及方法

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