專利名稱：基于dsp芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于自動控制技術領域，特別是一種基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置。
背景技術：
電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是靜止同步補償器的廣泛應用領域。靜止同步補償器在電力系統(tǒng)當中可以快速平滑地吸收感性和容性無功功率、調節(jié)系統(tǒng)電壓、校正功率因數(shù)、平衡負荷、濾除諧波等，它將成為改善電能質量的主流設備。在靜止同步補償器中，控制裝置是其核心部件之一，它通過產(chǎn)生并控制驅動開關器件的脈沖來控制裝置的各種行為，完成所需完成的任務，它的性能直接影響裝置的補償效果。目前，國內外使已有的裝置仍然采用常規(guī)的PID調節(jié)方式或引入線路功率的PSS輔助控制方式，都是基于局部線性化模型，且只能保證系統(tǒng)在運行點附近小范圍內的穩(wěn)定性。由于STATCOM模型的非線性特征，如果發(fā)生大的擾動或運行點偏離正常值太遠，這些控制器的性能就會大大降低，很難更好的滿足我國大區(qū)域電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后進一步提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性及最大限度減少大面積停電事故的發(fā)生，難以切實保障人民生活經(jīng)濟發(fā)展用電可靠性連續(xù)性的需求。

發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置，它結合高性能的信號處理器和先進的非線性控制理論，構造出一種新型靜止同步補償器非線性控制裝置，以獲得快速、高精度、強魯棒性的控制效果，減少外部擾動對電力系統(tǒng)正常運行的影響，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，最大程度減少故障損失。
本實用新型的技術方案一種基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置，其特征在于它是由與外部電力系統(tǒng)相連接的交流采樣電路、中央處理電路、雙口RAM、脈沖發(fā)生器所組成，所說的交流采樣電路的輸入端連接外部電力系統(tǒng)的變壓器和電流互感器，其輸出端連接中央處理器的輸入端，中央處理器的輸出端通過雙口RAM連接脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器的輸出端連接在靜止同步補償器的輸入端。
上述所說的交流采樣電路包括(1)交流采樣前端電路，由D11、D12、D21、D22、R24、R25、R26、R34、R35、R36、C11、C12、C16、C17所構成，它利用互感器將發(fā)電機二次側的高電壓、大電流轉換為-5V～+5V的電壓，并利用D11、D12、D21、D22構成輸入限幅保護，R24、R25、R26、R34、R35、R36、C11、C12、C16、C17構成互感器相移補償及阻容濾波電路，所得的信號經(jīng)一級運放隔離后送入多路選擇開關；(2)多路選擇開關，其采樣通道的選擇由DSP的I/O口進行控制；(3)A/D轉換電路，對多路開關輸出的信號經(jīng)A/D轉換器，變換所得的數(shù)字量經(jīng)DSP外部I/O口進入DSP中，以待進行數(shù)據(jù)補償及進一步處理。
上述所說的中央處理器包括(1)實時全數(shù)字控制的高性能DSP芯片，包含大容量快速閃存、多個32位定時器、2個事件管理器和SPI、SCI、CAN多種接口；(2)電源管理模塊，由雙電源供電器件U3及周邊電阻R15、R16、C1、C2電容構成；(3)晶振電路，由給DSP芯片提供時鐘信號的電容C3、C4和晶振體U2構成；(4)數(shù)據(jù)總線驅動電路，由雙向數(shù)據(jù)緩沖器U9，U10構成。
上述所說的雙口RAM通信包括(1)左右對稱的地址線和數(shù)據(jù)線，分別與中央控制器和脈沖發(fā)生器連接；(2)DSP的地址線A15與數(shù)據(jù)空間選通引腳邏輯或后作為RAM的片選信號CE，外部存儲器訪問選通信號STRB與讀寫使能信號R/W邏輯或后作為讀寫使能信號；(3)DSP的R/W取反后與STRB邏輯或作為輸出使能信號，兩個忙標志BUSY分別與中央控制器和脈沖發(fā)生器的READY引腳相連。
上述所說的脈沖發(fā)生器包括(1)實時全數(shù)字控制的高性能DSP芯片，包含大容量快速閃存、多個32位定時器、2個事件管理器和SPI、SCI、CAN多種接口；(2)電源管理模塊，由雙電源供電器件U3及周邊電阻R15、R16、C1、C2電容構成；(3)晶振電路，由給DSP芯片提供時鐘信號的電容C3、C4和晶振體U2構成；(4)數(shù)據(jù)總線驅動電路，由雙向數(shù)據(jù)緩沖器U9，U10構成。
本實用新型的工作原理及工作過程為(1)交流采樣電路把系統(tǒng)電壓互感器二次測電壓及電流二次測電流變換為較低幅值交流電壓；(2)經(jīng)多路選擇開關及模/數(shù)轉換器件變?yōu)閿?shù)字量信號送入到以DSP為核心的中央處理器中；(3)中央處理器根據(jù)輸入量按照選定的控制規(guī)律計算出晶體管的觸發(fā)角和關斷角；(4)經(jīng)脈沖發(fā)生器觸發(fā)可關斷器件，進而控制靜止同步補償器。
本實用新型的優(yōu)越性和技術效果在于利用高性能數(shù)字信號處理芯片實現(xiàn)非線性控制的靜止同步補償器控制規(guī)律，可在很大程度上提高無功控制的速度和精度，減少由于普通單片機處理速度限制而引起的控制滯后，使真?zhèn)€無功控制系統(tǒng)具有很好的調節(jié)性能和可靠性，增強電網(wǎng)的穩(wěn)定性，保證電力系統(tǒng)安全運行，是一種具有很大市場前景的新一代靜止同步補償器自動控制裝置。


附圖1為本實用新型所涉基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置的總體電路結構示意圖。
附圖2、3為本實用新型所涉基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置中的前端電路結構示意圖。
附圖4為本實用新型所涉基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置中的A/D轉換電路結構示意圖。
附圖5為本實用新型所涉基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置中的中央處理器和脈沖發(fā)生器結構示意圖。
附圖6為本實用新型所涉基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置中的雙口RAM電路結構示意圖。
具體實施方式
實施例一種基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置(見圖1)，其特征在于它以美國德州儀器最新推出的控制專用DSP芯片TMS320F2812為中央處理器，整套控制裝置由交流采樣電路、中央處理電路、雙口RAM、脈沖發(fā)生器組成，所說的交流采樣電路的輸入端連接外部變壓器和電流互感器，其輸出端連接中央數(shù)據(jù)處理電路的輸入端，中央處理電路的輸出端通過雙口RAM連接脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器的輸出端連接在靜止同步補償器的輸入端。
上述所說的交流采樣電路包括
(1)交流采樣前端電路，它利用互感器將發(fā)電機二次側的高電壓、大電流轉換為-5V～+5V的電壓，并利用D11、D12、D21、D22構成輸入限幅保護，R24、R25、R26、R34、R35、R36、C11、C12、C16、C17構成互感器相移補償及阻容濾波電路，所得的信號經(jīng)一級運放隔離后送入多路選擇開關；(2)多路選擇開關，其采樣通道的選擇由DSP的I/O口進行控制；(3)A/D轉換電路，對多路開關輸出的信號經(jīng)A/D轉換器，變換所得的數(shù)字量經(jīng)DSP外部I/O口進入DSP中，以待進行數(shù)據(jù)補償及進一步處理。
上述所說的中央處理器包括(1)實時全數(shù)字控制的高性能DSP芯片，包含大容量快速閃存、多個32位定時器、2個事件管理器和SPI、SCI、CAN多種接口；(2)電源管理模塊，由雙電源供電器件U3及周邊電阻R15、R16、C1、C2電容構成；(3)晶振電路，由給DSP芯片提供時鐘信號的電容C3、C4和晶振體U2構成；(4)數(shù)據(jù)總線驅動電路，由雙向數(shù)據(jù)緩沖器U9，U10構成。
上述所說的雙口RAM通信包括(1)左右對稱的地址線和數(shù)據(jù)線，分別與中央控制器和脈沖發(fā)生器連接；(2)DSP的地址線A15與數(shù)據(jù)空間選通引腳邏輯或后作為RAM的片選信號CE，外部存儲器訪問選通信號STRB與讀寫使能信號R/W邏輯或后作為讀寫使能信號；(3)DSP的R/W取反后與STRB邏輯或作為輸出使能信號，兩個忙標志BUSY分別與中央控制器和脈沖發(fā)生器的READY引腳相連。
上述所說的脈沖發(fā)生器包括(1)實時全數(shù)字控制的高性能DSP芯片，包含大容量快速閃存、多個32位定時器、2個事件管理器和SPI、SCI、CAN多種接口；(2)電源管理模塊，由雙電源供電器件U3及周邊電阻R15、R16、C1、C2電容構成；(3)晶振電路，由給DSP芯片提供時鐘信號的電容C3、C4和晶振體U2構成；(4)數(shù)據(jù)總線驅動電路，由雙向數(shù)據(jù)緩沖器U9，U10構成。
權利要求1.一種基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置，其特征在于它是由與外部電力系統(tǒng)相連接的交流采樣電路、中央處理電路、雙口RAM、脈沖發(fā)生器所組成，所說的交流采樣電路的輸入端連接外部電力系統(tǒng)的變壓器和電流互感器，其輸出端連接中央處理器的輸入端，中央處理器的輸出端通過雙口RAM連接脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器的輸出端連接在靜止同步補償器的輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所說的一種基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置，其特征在于所說的交流采樣電路包括(1)交流采樣前端電路，由D11、D12、D21、D22、R24、R25、R26、R34、R35、R36、C11、C12、C16、C17所構成，它利用互感器將發(fā)電機二次側的高電壓、大電流轉換為-5V～+5V的電壓，并利用D11、D12、D21、D22構成輸入限幅保護，R24、R25、R26、R34、R35、R36、C11、C12、C16、C17構成互感器相移補償及阻容濾波電路，所得的信號經(jīng)一級運放隔離后送入多路選擇開關；(2)多路選擇開關，其采樣通道的選擇由DSP的I/O口進行控制；(3)A/D轉換電路，對多路開關輸出的信號經(jīng)A/D轉換器，變換所得的數(shù)字量經(jīng)DSP外部I/O口進入DSP中，以待進行數(shù)據(jù)補償及進一步處理。
3.根據(jù)權利要求1所說的一種基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置，其特征在于所說的中央處理器包括(1)實時全數(shù)字控制的高性能DSP芯片，包含大容量快速閃存、多個32位定時器、2個事件管理器和SPI、SCI、CAN多種接口；(2)電源管理模塊，由雙電源供電器件U3及周邊電阻R15、R16、C1、C2電容構成；(3)晶振電路，由給DSP芯片提供時鐘信號的電容C3、C4和晶振體U2構成；(4)數(shù)據(jù)總線驅動電路，由雙向數(shù)據(jù)緩沖器U9，U10構成。
4.根據(jù)權利要求1所說的一種基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置，其特征在于所說的雙口RAM包括(1)左右對稱的地址線和數(shù)據(jù)線，分別與中央控制器和脈沖發(fā)生器連接；(2)DSP的地址線A15與數(shù)據(jù)空間選通引腳邏輯或后作為RAM的片選信號CE，外部存儲器訪問選通信號STRB與讀寫使能信號R/W邏輯或后作為讀寫使能信號；(3)DSP的R/W取反后與STRB邏輯或作為輸出使能信號，兩個忙標志BUSY分別與中央控制器和脈沖發(fā)生器的READY引腳相連。
5.根據(jù)權利要求1所說的一種基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置，其特征在于所說的脈沖發(fā)生器包括(1)實時全數(shù)字控制的高性能DSP芯片，包含大容量快速閃存、多個32位定時器、2個事件管理器和SPI、SCI、CAN多種接口；(2)電源管理模塊，由雙電源供電器件U3及周邊電阻R15、R16、C1、C2電容構成；(3)晶振電路，由給DSP芯片提供時鐘信號的電容C3、C4和晶振體U2構成；(4)數(shù)據(jù)總線驅動電路，由雙向數(shù)據(jù)緩沖器U9，U10構成。
專利摘要一種基于DSP芯片的靜止同步補償器非線性控制裝置，其特征在于它是由與外部電力系統(tǒng)相連接的交流采樣電路、中央處理電路、雙口RAM、脈沖發(fā)生器所組成。它結合高性能的信號處理器和先進的非線性控制理論，構造一種新型STATCOM非線性控制裝置，以獲得快速、高精度、強魯棒性的控制效果，減少外部擾動對電力系統(tǒng)正常運行的影響，提高電力系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，最大程度減少故障損失。
文檔編號H02J3/16GK2854892SQ200520123918
公開日2007年1月3日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權日2005年12月12日
發(fā)明者馬幼捷, 周雪松, 弓晉霞, 劉富永, 向龍瑞, 徐曉寧, 張智勇, 侯明 申請人:天津理工大學