用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器，所述的數(shù)字控制器包括兩個(gè)DSP芯片，分別為用于進(jìn)行通訊數(shù)據(jù)處理的第一DSP芯片和用于進(jìn)行無功補(bǔ)償控制的第二DSP芯片，所述的第一DSP芯片和第二DSP芯片通過雙口RAM連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠根據(jù)輸入的電流信號(hào)，準(zhǔn)確產(chǎn)生逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)高效的無功補(bǔ)償。
【專利說明】用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無功補(bǔ)償系統(tǒng)，尤其是涉及一種用于低壓配電系統(tǒng)中用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)的電網(wǎng)主要依靠電壓等級(jí)進(jìn)行區(qū)分，其中66kV/110kV被稱為高壓配電系統(tǒng)，20kV/10kV/6kV為中電壓配電系統(tǒng)，而220V/380V為低電壓配電系統(tǒng)。配電系統(tǒng)中廣泛存在的問題是供電可靠性、電能質(zhì)量問題以及傳輸效率問題。其中的傳輸效率是指配電系統(tǒng)輸送至用戶的電能，與從輸電網(wǎng)絡(luò)中獲得的電能的比值。輸送效率與多種因素相關(guān)，其中一個(gè)重要問題就是無功補(bǔ)償問題。交流電在通過實(shí)際負(fù)載時(shí)，由于其不可能是純?nèi)菪曰蚣兏行缘脑?，使得有相?dāng)部分電能不做功而被消耗，成為無功功率，因此需要對(duì)線路中的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，這便是無功補(bǔ)償需要完成的任務(wù)。采用合理方式對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償有以下效果:向電力系統(tǒng)提供或從系統(tǒng)中吸收無功功率，穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓；改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力；提高發(fā)電機(jī)的有功輸出能力；降低各種設(shè)備發(fā)熱，提聞設(shè)備利用率等。
[0003]在區(qū)域電網(wǎng)中，一般采用分級(jí)投切電容器組的方式來補(bǔ)償系統(tǒng)無功，改善功率因數(shù)，這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功，并且不能隨負(fù)載的變化而實(shí)現(xiàn)快速精確調(diào)節(jié)，在保證母線功率因數(shù)的同時(shí)，容易造成向系統(tǒng)倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器，該數(shù)字控制器能夠根據(jù)輸入的電流信號(hào)，準(zhǔn)確產(chǎn)生逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)高效的無功補(bǔ)償。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器，所述的數(shù)字控制器包括兩個(gè)DSP芯片，分別為用于進(jìn)行通訊數(shù)據(jù)處理的第一 DSP芯片和用于進(jìn)行無功補(bǔ)償控制的第二 DSP芯片，所述的第一 DSP芯片和第二 DSP芯片通過雙口 RAM連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
[0007]所述的第一 DSP芯片設(shè)有多種通訊接口，通過所述通訊接口與液晶屏或上位機(jī)進(jìn)行連接。
[0008]第一 DSP芯片的通訊接口包括以太網(wǎng)接口、串行時(shí)鐘接口、串行EEPROM接口、CAN接口、RS485 接口和 RS232 接口。
[0009]所述的第二 DSP芯片包括依次連接的無功功率解析單元、滯環(huán)比較控制單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述的無功功率解析單元對(duì)輸入數(shù)字控制器的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行無功分離，無功功率解析單元解析出無功功率后，由滯環(huán)比較控制單元將該無功功率與逆變電路輸出的無功功率進(jìn)行比較，生成驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)并輸出至驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)輸出PWM脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的逆變電路輸出補(bǔ)償無功功率。
[0010]所述的第二 DSP芯片通過A/D控制線和并行數(shù)據(jù)線連接低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的A/D控制線用于控制A/D轉(zhuǎn)換電路的A/D采樣，所述的并行數(shù)據(jù)線用于接收A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)。
[0011]所述的兩個(gè)DSP芯片為TMS320F28335芯片。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用雙DSP結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)DSP專門負(fù)責(zé)通訊數(shù)據(jù)的處理，與液晶屏和上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和儲(chǔ)存管理，提高整個(gè)無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行效，另一個(gè)DSP專門負(fù)責(zé)邏輯控制、保護(hù)功能、開入開出處理、控制算法處理以及PWM脈沖生成，分工明確，處理效率高。通過DSP可以實(shí)現(xiàn)電流成分的分離，從中分離出無功成分與補(bǔ)償電流進(jìn)行比較，從而快速準(zhǔn)確地輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制逆變模塊調(diào)節(jié)補(bǔ)償電流的輸出，達(dá)到最佳的無功補(bǔ)償效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明對(duì)應(yīng)的主程序流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]實(shí)施例
[0017]如圖1所示，一種用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器，數(shù)字控制器包括兩個(gè)DSP芯片，分別為用于進(jìn)行通訊數(shù)據(jù)處理的第一 DSP芯片I和用于進(jìn)行無功補(bǔ)償控制的第二 DSP芯片2，第一 DSP芯片I和第二 DSP芯片2通過雙口 RAM3連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。第一 DSP芯片I專門負(fù)責(zé)通訊數(shù)據(jù)的處理，與液晶屏和上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和儲(chǔ)存管理，提高整個(gè)無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行效，第二 DSP芯片2專門負(fù)責(zé)邏輯控制、保護(hù)功能、開入開出處理、控制算法處理以及PWM脈沖生成，兩個(gè)DSP芯片分工明確，處理效率高。
[0018]所述的第一 DSP芯片設(shè)有多種通訊接口，包括以太網(wǎng)接口、串行時(shí)鐘接口、串行EEPROM接口、CAN接口、RS485接口和RS232接口等，通過這些通訊接口與液晶屏或上位機(jī)進(jìn)行連接，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆奖憧旖荨?br> [0019]低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行無功電流補(bǔ)償時(shí)，通過電流互感器采集電網(wǎng)上負(fù)載側(cè)的電流信號(hào)，通過A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后才輸入第二 DSP進(jìn)行處理，因此第二DSP芯片需要通過A/D控制線和并行數(shù)據(jù)線連接低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的A/D控制線用于控制A/D轉(zhuǎn)換電路的A/D采樣，所述的并行數(shù)據(jù)線用于接收A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)。
[0020]第二DSP芯片I可以分為以下幾個(gè)單元:無功功率解析單元、滯環(huán)比較控制單元和驅(qū)動(dòng)單元，這幾個(gè)單元依次連接。其中，無功功率解析單元對(duì)輸入數(shù)字控制器的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行無功分離，無功功率解析單元解析出無功功率后，由滯環(huán)比較控制單元將該無功功率與逆變電路輸出的無功功率進(jìn)行比較，生成驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)并輸出至驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)輸出PWM脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的逆變電路輸出補(bǔ)償無功功率。
[0021]在整個(gè)控制流程中，對(duì)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置內(nèi)的直流電壓及發(fā)出補(bǔ)償電流形成雙閉環(huán)控制，從而可以穩(wěn)定動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)無功功率補(bǔ)償，其采用的控制方法為直接電流控制，直接電流控制方式的響應(yīng)速度和控制精度都較高。所述的直接電流控制，就是采用跟蹤型PWM控制技術(shù)對(duì)電流波形的瞬時(shí)值進(jìn)行反饋控制。其中的跟蹤型PWM控制技術(shù)具體為SPWM，采用三角波進(jìn)行比較，獲取逆變電路開關(guān)的動(dòng)作時(shí)刻。
[0022]本發(fā)明中的兩個(gè)DSP芯片均選用MS320F28335芯片，主頻150MHZ，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)控制能力和ePWM模塊，特別是在浮點(diǎn)數(shù)的處理方面具有相當(dāng)大的優(yōu)越性。其對(duì)應(yīng)的主程序流程，如圖2所示，通過DSP可以實(shí)現(xiàn)電流成分的分離，從中分離出無功成分與補(bǔ)償電流進(jìn)行比較，從而快速準(zhǔn)確地輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制逆變模塊調(diào)節(jié)補(bǔ)償電流的輸出，達(dá)到最佳的無功補(bǔ)償效果。
【權(quán)利要求】
1.一種用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器，其特征在于，所述的數(shù)字控制器包括兩個(gè)DSP芯片，分別為用于進(jìn)行通訊數(shù)據(jù)處理的第一 DSP芯片和用于進(jìn)行無功補(bǔ)償控制的第二 DSP芯片，所述的第一 DSP芯片和第二 DSP芯片通過雙口 RAM連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器，其特征在于，所述的第一 DSP芯片設(shè)有多種通訊接口，通過所述通訊接口與液晶屏或上位機(jī)進(jìn)行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器，其特征在于，第一 DSP芯片的通訊接口包括以太網(wǎng)接口、串行時(shí)鐘接口、串行EEPROM接口、CAN 接口、RS485 接口和 RS232 接 口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器，其特征在于，所述的第二 DSP芯片包括依次連接的無功功率解析單元、滯環(huán)比較控制單元和驅(qū)動(dòng)單元，所述的無功功率解析單元對(duì)輸入數(shù)字控制器的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行無功分離，無功功率解析單元解析出無功功率后，由滯環(huán)比較控制單元將該無功功率與逆變電路輸出的無功功率進(jìn)行比較，生成驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)并輸出至驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)輸出PWM脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的逆變電路輸出補(bǔ)償無功功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器，其特征在于，所述的第二 DSP芯片通過A/D控制線和并行數(shù)據(jù)線連接低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的A/D控制線用于控制A/D轉(zhuǎn)換電路的A/D采樣，所述的并行數(shù)據(jù)線用于接收A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于交流電網(wǎng)低壓智能動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的數(shù)字控制器，其特征在于，所述的兩個(gè)DSP芯片為TMS320F28335芯片。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK104078984SQ201310106684
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28日
【發(fā)明者】張建興 申請(qǐng)人:江蘇方程電力科技有限公司