專利名稱：一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路。
背景技術(shù)：
電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，電壓質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，降低線路損耗， 保證工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低用電損耗等都有直接影響，因此，必須對(duì)系統(tǒng)各 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視和控制，使電壓水平維持在一個(gè)正常范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率平衡決定了該節(jié)點(diǎn)的電壓水平，由于當(dāng)今電力系統(tǒng)的 用戶中存在著大量無(wú)功功率頻繁變化的設(shè)備，如軋鋼機(jī)、電弧爐、電氣化鐵路等；同時(shí)用 戶中又有大量的對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性有較高要求的精密設(shè)備，如計(jì)算機(jī)，醫(yī)用設(shè)備等，因此 迫切需要對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種采用16位定點(diǎn)DSP的TMS 320LF2407控制，具有比 傳統(tǒng)的單片機(jī)控制運(yùn)算速度高、實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是這樣的一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路，包括觸發(fā) 電路、采樣電路、顯示電路及通訊電路，所述觸發(fā)電路采用M0C3083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，采樣電路包括電壓電流信號(hào)形成回路、ALF低通濾波回 路、基準(zhǔn)電壓VBASE形成回路、同步方波形成回路，通訊電路由LFM07DSP電路，存儲(chǔ)器電 路，電源監(jiān)控電路、上電復(fù)位電路和串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路組成，所述顯示電路采用液晶顯示測(cè) 量結(jié)果，并由鍵盤輸入命令，液晶顯示和鍵盤都是由FM07單片機(jī)的通用I/O 口擴(kuò)展。所述LFM07DSP電路具有16位數(shù)據(jù)線和16位地址線，指令執(zhí)行速度為30MIPS，外 部時(shí)鐘選擇IOMHz的石英晶振，再通過(guò)內(nèi)部2倍頻得到20MHz的工作頻率，ADCIN00-ADCIN5 為AD轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入，雙向IO 口 PCO 7和PE6、PE7作為數(shù)字量輸出和數(shù)字信號(hào)輸 入接口，SCIT)(D和SCIR )接口作為通訊線，CAPl為事件管理器的捕捉引角，測(cè)量電網(wǎng)信號(hào) 的周期，IO 口 PA4 7作為控制器狀態(tài)顯示，分別代表通訊自動(dòng)、諧波超值保護(hù)、故障、通訊 狀態(tài)。所述存儲(chǔ)器電路采用LFM07的Flash芯片，外部可擴(kuò)展64K數(shù)字存儲(chǔ)器和64K程 序存儲(chǔ)器，并與RS-232接口電路的驅(qū)動(dòng)芯片MAX232，進(jìn)行串行通信。所述電源監(jiān)控電路采用TPS7333Q芯片，可將5V電壓轉(zhuǎn)換成DSP需要的3. 3V電平， 當(dāng)OUT腳輸出電平小于2. 9V時(shí)，RESET就輸出200ms的低電平重啟LFM07DSP電路。所述串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路采用帶I2C總線接口的PCF8583日歷時(shí)鐘芯片其中還有 256字節(jié)的靜態(tài)RAM，可作為RAM的保護(hù)電源，具有寬的工作電壓范圍2. 5-6V ；RAM的數(shù)據(jù)保 持電源電壓范圍1V-6V，最大工作電流15(^，對(duì)或12小時(shí)格式，時(shí)基32. 768kHz或50Hz。通過(guò)采用前述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是該動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路采 用16位DPS定點(diǎn)DSPTMS320LFM07控制，具有比傳統(tǒng)的單片機(jī)控制運(yùn)算速度高，實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)，并采用晶閘管控制投切電容器，全數(shù)字化控制，全中文液晶顯示界面實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng) 運(yùn)行狀況，完全實(shí)現(xiàn)了電容器的快速，無(wú)弧，無(wú)沖擊投切，具有優(yōu)良的性能，避免了輕載振蕩。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的存儲(chǔ)器電路圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源監(jiān)控電路圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。如圖1所示，一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路，包括觸發(fā)電路、采樣電路、顯示電路及 通訊電路，所述觸發(fā)電路采用M0C3083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，采樣電路包括電壓電流信號(hào)形成回路、ALF低通濾波回路、基準(zhǔn)電壓VBASE形成回路、 同步方波形成回路，通訊電路由LFM07DSP電路，存儲(chǔ)器電路，電源監(jiān)控電路、上電復(fù)位電 路和串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路組成，所述顯示電路采用液晶顯示測(cè)量結(jié)果，并由鍵盤輸入命令，液 晶顯示和鍵盤都是由FM07單片機(jī)的通用I/O 口擴(kuò)展，由于傳統(tǒng)機(jī)械觸頭動(dòng)作速度與工頻 電壓和電流的變化速度不匹配，在投切過(guò)程中由于電容器極性的存在產(chǎn)生涌流，難以實(shí)現(xiàn) 無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化運(yùn)行，且經(jīng)常發(fā)生過(guò)補(bǔ)償，本系統(tǒng)選用晶閘管控制投切電容器，可以IOms 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。只在電流過(guò)零 時(shí)刻切除，防止產(chǎn)生過(guò)電壓?？梢灶l繁投切，不損壞電容器。晶閘管的觸發(fā)脈沖由專門的觸 發(fā)電路提供，嚴(yán)格保證相序正確。設(shè)有觸發(fā)延時(shí)可調(diào)控制，具備循環(huán)投切功能。所述LFM07DSP電路為哈佛結(jié)構(gòu)，程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分別尋址，可以實(shí)現(xiàn) 同時(shí)尋址，LF2407DSP電路具有16位數(shù)據(jù)線和16位地址線，LF2407DSP電路的指令執(zhí)行速 度為30MIPS，外部時(shí)鐘選擇IOMHz的石英晶振，再通過(guò)內(nèi)部2倍頻得到20MHz的工作頻率， 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。雙 向IO 口 PCO 7和PE6，PE7作為控制量(數(shù)字量)輸出和數(shù)字信號(hào)輸入接口，既可以用來(lái) 輸出控制晶閘管導(dǎo)通的控制信號(hào)，又可以作為晶閘管導(dǎo)通狀態(tài)輸入接口，SCIT)(D和SCIRXD 接口作為通訊線，CAPl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，IO 口 PA4 7作為控制器狀態(tài)顯示，分別代表通訊自動(dòng)、諧波超值保護(hù)、 故障、通訊狀態(tài)。如圖2所示，所述存儲(chǔ)器電路采用LFM07的Flash芯片，外部可擴(kuò)展64K數(shù)字存儲(chǔ) 器和64K程序存儲(chǔ)器，并與RS-232接口電路的驅(qū)動(dòng)芯片MAX232，進(jìn)行串行通信，MAX232芯 片功耗低、集成度高，+5V供電，具有兩個(gè)接收和發(fā)送通道。由于TMS320LFM07采用+3.3V 供電，所以MAX232與TMS320LFM07之間連接一電平匹配電路。將LFM07的引角接 地，即LFM07工作在微控制器方式下，即從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器(FLASH EEPR0M)的OOOOh開(kāi)始程序執(zhí)行，外部擴(kuò)展的存儲(chǔ)器地址分配到SOOOh開(kāi)始的地址空間。DS-和PS-分別接LFM07 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。選用的外部存儲(chǔ)器為CYPRESS公司的CY7C1021，是 64KX 16SRAM。其中3 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。AO A14為 地址線的低15位，A15接DS-，即SRAM的0000h_7FFFh為數(shù)據(jù)空間，8000h_FFFFh為程序空 間。如圖3所示，所述電源監(jiān)控電路采用TPS7333Q芯片，可將5V電壓轉(zhuǎn)換成DSP需要 的3. 3V電平，當(dāng)OUT腳輸出電平小于2. 9V時(shí)，RESET就輸出200ms的低電平重啟LFM07DSP 電路，本系統(tǒng)共有4種不同的電平，+12V、-12V，+5V和+3. 3V。它們都由220V電壓供電，由 變壓器輸出+12V、-12V，+5V三種不同的電平信號(hào)，再由7912和7812穩(wěn)壓輸出+12V和-12V 電平；LM2576-5穩(wěn)壓輸出+5V電平；TPS7333將+5V電平轉(zhuǎn)換為+3. 3V電平輸出提供DSP系 統(tǒng)需要。如圖4所示，所述串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路采用帶1 總線接口的PCF8583日歷時(shí)鐘芯片 其中還有256字節(jié)的靜態(tài)RAM，可作為RAM的保護(hù)電源，具有寬的工作電壓范圍2. 5-6V ；RAM 的數(shù)據(jù)保持電源電壓范圍1V-6V，最大工作電流150A，M或12小時(shí)格式，時(shí)基32. 768kHz或 50Hz，具有可編程的鬧鐘、定時(shí)和中斷功能。由于TMS320LFM07沒(méi)有專用的I2C時(shí)序引腳， 所以本設(shè)計(jì)用軟件來(lái)模擬I2C總線時(shí)序，實(shí)現(xiàn)了 I2C串行日歷時(shí)鐘芯片PCF8583與DSP芯片 的接口電路及應(yīng)用，其中PCF8583的SCL、SDA分別接F2407的IOPFO和IOPFl引腳，由于 DSP用3. 3V供電，電池為3. 6V，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3. 3V供電，而且電池處于浮充狀態(tài)。如圖5所示，LFM07DSP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(wú)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(guò)控制器鍵盤設(shè)置參數(shù)來(lái)控制電容投切?？刂破鞑粩嗟乇O(jiān)測(cè)電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù)，根據(jù)用 戶設(shè)置的參數(shù)情況，形成投切控制字，由輸出環(huán)節(jié)具體完成電容器的正確投切。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。1.初始化程序主要完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的檢測(cè)和初始化、通訊方式的設(shè)置、液晶 顯示方式設(shè)置、事件管理器工作方式設(shè)置(設(shè)置定時(shí)器)、中斷設(shè)置(中斷寄存器和中斷優(yōu) 先級(jí)設(shè)置)、啟動(dòng)硬件看門狗、禁止開(kāi)關(guān)動(dòng)作等。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。3.掃描鍵盤命令主要是查詢I/O 口查看命令輸入，修改系統(tǒng)的參數(shù)。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(wú)功功率等參數(shù)。5.控制投切電容程序根據(jù)計(jì)算得到的參數(shù)，運(yùn)用控制策略控制電容投切，達(dá)到 補(bǔ)償無(wú)功功率的目的。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征及其優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人 員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化 和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)，本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍 由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路，其特征在于包括觸發(fā)電路、采樣電路、顯示電路及 通訊電路，所述觸發(fā)電路采用M0C3083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，采樣電路包括電壓電流信號(hào)形成回路、ALF低通濾波回路、基準(zhǔn)電壓VBASE形成回路、 同步方波形成回路，通訊電路由LFM07DSP電路，存儲(chǔ)器電路，電源監(jiān)控電路、上電復(fù)位電 路和串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路組成，所述顯示電路采用液晶顯示測(cè)量結(jié)果，并由鍵盤輸入命令，液 晶顯示和鍵盤都是由FM07單片機(jī)的通用I/O 口擴(kuò)展。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路，其特征在于所述LFM07DSP 電路具有16位數(shù)據(jù)線和16位地址線，指令執(zhí)行速度為30MIPS，外部時(shí)鐘選擇IOMHz的石 英晶振，再通過(guò)內(nèi)部2倍頻得到20MHz的工作頻率，ADCIN00 ADCIN5為AD轉(zhuǎn)換器的模擬 量輸入，雙向IO 口 PCO 7和PE6、PE7作為數(shù)字量輸出和數(shù)字信號(hào)輸入接口，SCUD和 SCIR )接口作為通訊線，CAPl為事件管理器的捕捉引角，測(cè)量電網(wǎng)信號(hào)的周期，IO 口 PA4 7作為控制器狀態(tài)顯示，分別代表通訊自動(dòng)、諧波超值保護(hù)、故障、通訊狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路，其特征在于所述存儲(chǔ)器電路 采用LFM07的Flash芯片，外部可擴(kuò)展64K數(shù)字存儲(chǔ)器和64K程序存儲(chǔ)器，并與RS-232接 口電路的驅(qū)動(dòng)芯片MAX232，進(jìn)行串行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路，其特征在于所述電源監(jiān)控電 路采用TPS7333Q芯片，可將5V電壓轉(zhuǎn)換成DSP需要的3. 3V電平，當(dāng)OUT腳輸出電平小于 2. 9V時(shí)，RESET就輸出200ms的低電平重啟LF2407DSP電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路，其特征在于所述串行實(shí)時(shí)時(shí) 鐘電路采用帶1 總線接口的PCF8583日歷時(shí)鐘芯片其中還有256字節(jié)的靜態(tài)RAM，可作為 RAM的保護(hù)電源，具有寬的工作電壓范圍2. 5-6V ；RAM的數(shù)據(jù)保持電源電壓范圍1V-6V，最大 工作電流150A，24或12小時(shí)格式，時(shí)基32. 768kHz或50Hz。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路，包括觸發(fā)電路、采樣電路、顯示電路及通訊電路，所述觸發(fā)電路采用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，采樣電路包括電壓電流信號(hào)形成回路、ALF低通濾波回路、基準(zhǔn)電壓VBASE形成回路、同步方波形成回路，通訊電路由LF2407DSP電路，存儲(chǔ)器電路，電源監(jiān)控電路、上電復(fù)位電路和串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路組成，該動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制電路采用16位DPS定點(diǎn)DSPTMS320LF2407控制，運(yùn)算速度高，實(shí)時(shí)性好，并采用晶閘管控制投切電容器，全數(shù)字化控制，全中文液晶顯示界面實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀況，完全實(shí)現(xiàn)了電容器的快速，無(wú)弧，無(wú)沖擊投切，具有優(yōu)良的性能，避免了輕載振蕩。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201918735SQ20102056477
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者黃冬來(lái) 申請(qǐng)人:黃冬來(lái)