说明 本人将下文中厂家提供的资料改造成为自己的一个技改项目

1、说明: 本人将下文中厂家提供的资料改造成为自己的一个技改项目。在厂家的资料里，建立了一个10KV 100KVar的ASVG，并进行了编程和调试。我的要求是希望高手能将图纸1，2改动下，要使新图与原图不一致，建立一个35KV 12Mvar 的ASVG控制并编程和调试，使新图也能调试出和图3，4，5一样的结果。提交时需提供仿真模型图，文字说明，程序，仿真结果图及说明利用dq轴电流直接控制策略，用matlab6.5的SIMULINK建立的Fuzzy-PI控制仿真模型如下图 图1系统仿真参数如下：三相电压源：10KV，50Hz；变压器变比：10KV：380V；有功负荷：50KW；PWM开关频率：12K

2、Hz；直流侧电容：4000uF；输出滤波器：等效阻抗为0.2?；滤波电感为2mH；滤波电容为10uF上图中电压调节器（Voltage Regulator）仿真模型如下图所示 图2图2中电压调节器参数设置为1）PI控制器原始参数为，；2）无功功率分量支路PI控制器原始参数为，；3）有功功率分量支路PI控制器原始参数为，。利用S-Function编程描述Fuzzy控制输出对PI控制器的动态调节过程，对无功分量调节支路，相应的S-Function程序如下：functionsys,x0,str,ts=PI1(t,x,u,flag,p1,p2)switch flag,case 0,sys,x0,str,

3、ts=mdlInitializeSizes;case 2,sys=mdlUpdate(t,x,u);case 3,mdlOutputs(t,x,u,p1,p2);%case 9,%sys=mdlTerminate(t,x,u);%case1,4,9sys=;otherwiseerror(Unhandled flag=,num2str(flag);endfunctionsys,x0,str,ts=mdlInitializeSizessizes=simsizes;sizes.NumContStates=0;sizes.NumDiscStates=0;sizes.NumOutputs=1;sizes

4、.NumInputs=3;sizes.DirFeedthrough=1;sizes.NumSampleTimes=1;%at least one sample time is neededsys=simsizes(sizes);x0=;str=;ts=-1 0;p1=0;p2=0;function sys=mdlUpdate(t,x,u,p1,p2)sys=;function sys=mdlOutputs(t,x,u,p1,p2)p1=u(1);p2=p2+u(1)*ts;sys=(u(2)+0.8)*p1+(u(3)+500)*p2;对于有功分量调节支路，只需将最后的输出函数mdlOutpu

5、ts（）里的PI参数预整定值分别改为1和300即可。根据以上建立的仿真模型系统，得到电网三相电压波形、电网三相电流波形和直流侧电容电压分别如图3，图4，图5所示，其中三相电压，三相电流均以标幺值显示。 图3电网三相电压波形图4电网三相电流波形图5直流侧电容电压从以上3个图中可以得知：在0.7s的仿真时间里，0.20.5s里加入三相干扰电流源后，由于有Fuzzy-PI控制ASVG装置的接入，快速跟踪补偿，电网系统电压并没有出现明显的波动，很好地维护了装置接入点系统电压的稳定和平衡。同时从直流侧电容电压图形可以看到，由于Fuzzy-PI控制的引入，在0.20.5s的扰动时间里，直流侧电容电压并没有

6、出现大的超调和振荡，并且在开始投入到电容电压稳定这段时间，电压也没有像传统PI控制一样出现较大地振荡，而是很快地趋于稳定（约0.2s的时间），这同样体现了Fuzzy-PI控制的优越性。在这个部分中，厂家使用了TMS320LF2407A，但在大型的ASVG设备生产厂家多采用TMS320F2813，所以请高手分析后将这个方案由TMS320LF2407A替换为TMS320F2813，并更换相关的内容（包括有关的图，以及相应的逻辑控制等等）ASVG实验装置主电路结构设计ASVG实验装置主电路结构如图6所示。图中，逆变器为三相两电平结构，通过PWM调制技术控制逆变器开关管的通断，将直流电容电压逆变为三相

7、工频交流电压，再通过低通滤波器滤除调制产生的高频毛刺，最后通过一个三相隔离变压器叠加到电网上。ASVG实验装置控制系统硬件设计 DSP介绍及主CPU的选取数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）是一门涉及多种学科且又广泛应用于许多领域的科学。20世纪60年代以来，随着信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。目前，数字信号处理技术及相应的DSP芯片因其强大快速的信号处理功能已经广泛应用于自动控制、图像处理、通讯技术、网络设备、仪器仪表和家电等领域；DSP为数字信号处理提供了高效而可靠的硬件基础。由于本文采用电流直接控制的控制算法，需要对输出

8、电流和负载电流实时快速检测，并进行相应地控制输出，对实时性要求相当高。因此本实验装置主处理器采用美国TI（德州仪器）公司生产的DSP芯片，又由于本控制系统中需要AD口、PWM口等，所需外围设备较多，所以选择外设较多的TI2000系列DSP，这里本文采用TMS320LF2407A（以下简称2407A）。TI公司的TMS2407LF240X系列DSP控制器是在24X的基础上低功耗改进型，它是为了满足控制应用而设计的。2407A是此系列中的一个分支，通过把一个高性能的DSP内核和微处理器的片内外设集成为一个芯片的方案，2407A成为传统的微控制单元（MCU）和昂贵的多片设计的一种廉价的替代品。每秒3

9、000万条指令（30MIPS）的处理速度，使2407A型DSP控制器可以提供超过传统的16位微控制器和微处理器的能力。其具有如下的主要特点：（1）改进哈佛结构哈佛结构与传统的冯诺依曼（Von Neuman）结构相比，其主要特点是程序和数据存储具有独立的存储空间，有各自独立的程序总线和数据总线，每个存储器独立编址，独立访问，大大地提高了数据处理能力，非常适合于实时的数字信号处理。TI公司的DSP芯片结构是基本哈佛结构的改进类型，改进之处是在数据总线和程序总线之间进行局部的交叉连接，这一改进允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用，增强了芯片的灵活性，只要调度好两个独立的总线就可使处理

10、能力达到最高，以实现全速运行。（2）流水线操作与哈佛结构相匹配，DSP芯片指令系统广泛采用流水线操作以减少指令执行时间，增强处理器的处理能力，把指令周期减小到最小值。2407A采用四级流水线深度，也就是说，处理器可以并行处理四条指令，每条指令处于流水线的不同阶段。（3）专用硬件乘法器在数据处理中，乘法是其中的重要组成部分。乘法速度越快，DSP处理器的性能越高。在通用的微处理器中，乘法指令是由一系列加法和移位来实现的，故需要许多个指令周期来完成。例如，执行一条字相乘，80C196系列芯片要20个状态周期（如16MHz的晶振，约要2.5S）。相比之下，DSP芯片的特征就是有一个专用的硬件乘法器。在

11、TMS320系列中，由于具有专用的硬件乘法器，乘法可在一条指令周期内完成。2407A的一条指令周期为25ns。由此可见，对于运算较复杂的算法，DSP的速度比微处理器快很多。（4）特殊的DSP指令DSP芯片为了方便数字信号处理、提高运算速度采用了一套专用的特殊指令系统。MACD指令是专门为数字信号处理中大量使用的乘加运算而设计的与MAC指令类似，在对于片内RAM控制进行操作，且使用的是间接寻址时，MACD首先累加先前乘积，然后把指定的数据空间的值和程序存储空间的值相乘，乘积的结果放在PREG中，并按PM的值指定的操作进行移位，同时把指定数据存储单元的内容拷贝到该数据存储单元的地址加1的单元中，这

12、样就使得最旧的数据被抛弃，最新的值补充到数据缓冲区的底端，使数据一次通过数据缓冲区（5）丰富的片内外设图7是2407A的系统配置结构。从图中可以清晰的看出，2407A具有丰富的片上资源：544字16位的双口RAM（DARAM），2K字16位的静态RAM（SARAM），32K字的FLASH，内部锁相环电路PLL，串行外设接口SPI，串行通信接口SCI，看门狗电路，CAN（ControllerArea Network）总线控制器模块，内部16通道10位精度的A/D转换电路以及用于PWM脉宽调制的事件管理单元EVA和EVB。图72407A丰富的片内外设单元使得控制器的硬件设计变得非常简单，需要扩展的

13、外围接口电路很少。其中事件管理单元EVM模块的PWM输出单元特别为逆变桥电路控制设计，使得三相逆变桥的IGBT模块的驱动信号生成变得非常的容易。全比较PWM输出单元有六个输出管脚，两两互补输出，用于对应同一桥臂IGBT控制。控制系统结构本实验装置系统控制器采用的是德州公司的TMS320LF2407A数字化DSP控制方案如图8所示，整个控制器包括：处理器模块、A/D采样模块、数据存储器扩展模块、液晶显示模块、矩阵键盘输入模块、PWM硬件死区延时模块。图8（1）处理器模块主控制器采用TI公司的TMS320LF2407A为主处理器。（2）A/D采样模块针对检测对象的实际情况，采用DSP对装置输出信号

14、电压、电流等进行高速检测和分析，力求反应速度快，检测精度高。A/D采样模块采用两片MAXMIN公司生产的14bit精度，通道转换时间为3us的MAXMIN公司生产的MAX125，可以满足电流电压采样精度的要求。这款芯片是MAXMIN公司生产的高精度型的A/D转换芯片，内部集成了前端采样保持电路（S/H），其输入信号范围5V，通道最大承受过压可达17V，简化了信号调理电路；单路转换时间3s；拥有A、B两组信号输入端，每组四个输入通道。MAXl25可以和DSP并行工作，从而减轻了DSP的工作负担。采样模块相应的原理图如图9所示。图9图9中，芯片SN74LVTH16245为16位的三态双向总线驱动器

15、，主要是驱动16位的数据总线和方向控制。（3）数据存储器扩展模块该控制系统需要在主处理器中实现采样数据的分析控制计算以及信号的PWM调制等数据处理，而2407A本身只带544字节的数据存储器，为防止出现数据拥挤而影响DSP的处理速度，这里采用高速静态RAM芯片61LV128K16L扩展了128K字节的数据存储器。（4）液晶显示模块液晶显示模块的分辨率为320240，图形显示界面，能够对信号包括三相负载电流、三相逆变器输出电流、三相ASVG接入点电压以及直流电容电压进行实时显示，担任人机界面的作用。（5）矩阵键盘输入模块采用23的矩阵键盘，实现光标向上、光标向下、光标左移、光标右移、确定选择键、

16、取消选择键等功能，方向键确定光标的位置，功能键决定进入子界面或者返回上一层界面。矩阵键盘输入原理图如下。（6）PWM硬件死区延时模块从2407A的EVB口输出的六路PWM波PWM7PWM12，取其三路PWM7、PWM9、PWM11控制逆变器模块的三个桥臂，每一路加一个反相器成两路控制每一桥臂两个开工管的通断。为防止同一桥臂两个开光管发生“直通”，本试验装置控制器采用硬件死区延时。PWM硬件死区延时原理如图10所示。其硬件死区时间是=RC =100 (0.033+0.01)10?6s=4.3us，PWM信号经硬件死区延时通过光藕6N139隔离驱动放大进入IPM模块的驱动电路驱动开工管。图10ASVG实验装置控制系统软件设计控制系统软件的结构如图11所示。图11液晶显示软件监测软件主要是数据显示，由以下三部分组成：电压电流波形显示、历史数据查询、故障数据查询。（1）程序主线程完成电压电流波形实时显示功能。将电压电流的实时数据以表格、图形等形式显示，并不断刷新。该功能分两步实现，即背景显示与刷新。当用户每进行一次操作时，就执行一次背景显示，之后的数据刷新由定时器函数