学士动态无功补偿控制器的与设计

***学院SHANDONGINSTITUTEOFBUSINESSANDTECHNOLOGY毕业论文(设计)GRADUATIONTHESIS（DESIGN）俯论文（设计）狼题目绳竿动态无功补偿贸控制器的研究好与设兴计良驴棍梢吴蚁龟Title锋OfThe往si皱s棚（辽Desig御n假）眠墙课分院（系别）酷倦恶禁洽诊信息与电子工惹程学末院制旗史纽终Depart容ment慰分纹专孕辩源业我丝匀电气工程及其牲自动化哗班它刚野级崇电膛气乐053俗班丸射Specia罩lity葬Class芦论文（设计）削作者庸虏巷歼***蒸芹阴竟夺释忠育论文完成日期钓200骂9察年俯0黎5菊月跌Author款ofTh株esi伯s棍（征Desig你n限）持Date龄论文（设计）慈指导教师考程椅认爸渴却***霉鼠胖皂指导教师职称奋灰锐积教梁授谎虚轻讲放Adviso搜r肆TheTi远tleof叔Advis秃or动态无功补偿控制器的研究与设计StudyandDesignReactiveCompensationController2009年5月20日May20,2009评阅人意见娇评阅人姓名：裁职称：樱选项标准过：亏假A页很同扰意止犯B花同趴意涨沸C序基本同读意质冈D尿不同意朗分迟项撞评忙价列评价项目寨A秋B为C敏D御选沸题钞质治量岔1破选题符合专业遍培养目标，体繁现综合训练基灶本要求煮2胳题目难易适度馅3职题目工作量适就当浴4强有理论意义或据实际价值答能氏力评水雀平组5旬查阅文献资料糠能力强蚊6由综合运用知识珍能力强铅7仰研究方案的设桥计能力强印8泰研究方法和手牺段的运用能力筹强础9燥外文应用能力呀强筝成羡果悼质报量证10臣文题相符苏11信写作水平高坟12惰写作规范秧13良篇幅适度泉14场成果有理论或穷实际价值田总体评价责：省晓命优陵婶□局沿古良尾瞧匹□票沿册中住寺液□难驾每及彼格戏渴稀□环录周不及尸格绪挑□鉴评阅人评语评阅人签字：年月日动态无功补偿控制器的研究与设计[摘要]针对电力系统中无功补偿装置发展的现状，研制出了一种基于DSPTMS320LF2407控制的低压动态无功补偿装置。作为无功补偿控制器和电网监测器的统一体，该装置以实时的电网监测数据为依据，以城镇低压网（220V）的最佳无功补偿为对象。本文主要研究了无功补偿对电网性能的改善，无功补偿装置的控制方式及原理，和控制器的硬件设计。系统硬件上采用了TI公司的16位定点DSPTMS320LF2407控制，具有比传统的单片机控制运算速度高，实时性好的特点。采用晶闸管控制投切电容器，全数字化控制，全中文液晶显示界面实时显示系统运行状况，完全实现了电容器的快速，无弧，无冲击投切，具有优良的性能。在投切原则上，与常见的功率因数控制方案相比较，采用无功功率控制，避免了轻载振荡。为了实现装置应具有的功能，本文设计并制作了较为完整的控制电路及其外围设备的硬件电路。它们包括触发电路、采样电路、显示电路及通讯电路等。在本文中，还介绍了电网谐波对补偿装置的影响，以及装置在电网谐波含量超标时采取的保护措施。最后，对无功补偿装置的发展和DSP控制技术的发展进行展望。[关键词]无功补偿电力监测数字信号处理器StudyandDesignReactiveCompensationController[Abstract]Contra-posingthedevelopmentalactualityofreactivepowercompensationsysteminpowersystem,aDSP(DigitalSignalProcessor)systemisdesignedbasedonTMS320LF2407forreactivepowerdynamiccompensation.Asthecombinationofreactivepowercontrollerandelectricpowerwire'smeasurement,thisdevice'sworkingtheoryisbasedonthereal-timedataoftheelectricpowerwireandit'sintentionistocompletethemostfelicitouscompensationforthereactivepowerwhichexistsinthe220Velectricpowerwire.Thepapermainlyincludesthefollowedparts:theamelioratingofthenet'scapabilitybythereactivepowercompensation,thecontrolmethodandprincipleofreactivepowercompensationdeviceandthehardwaredesignofthedevice.Thedevice'shardwarecoreisthe16-bitfixpointDSPTMS320LF2407producedbyTIcorp,whichhasmanymeritssuchashighoperatingspeedandhighreal-time.Thesystemadoptsthyristorasswitchthatconnectcapacitorstomaincircuit,numeralizationcontrol,andChinesemenuLCD.Interfacedisplayingsystem'srun-timeStatusmomentarily.Itactualizesthecapacitor'sspeediness,noarc,nopercussionswitching,andhassuperiorperformance.Mentionofswitchinglaw,controlmethodconsideringreactivepower,comparingwithfamiliarcontrolmethodconsideringpowerfactor,avoidsoscillationontheconditionoflightloading.Inordertorealizesystem'srequiredfunction,thispaperdesignsandrealizescomparativelyintegratemicrocomputercontrolledcircuitanditsperipheralscircuit,includingtriggeringcircuit,samplingcircuit,displayingcircuitandcommunicatingcircuit.Thispaperalsopointsouttheinfluenceofharmonicstothecompensationsystem,andtheprotectmeasurementintheconditionofhighharmonicsonthepowernet.Atlast,thepaperlooksintothefutureofthedevelopmentofreactivepowercompensationandthetechniqueofDSPcontroller.乳[务Keywor除ds忌]翼r肉eactiv愤e盆p号ower境c丙ompens仰ation纲m处onitor让of享e口lectri锄c腿p秧owerw宪ire调d刮igital艘殖s郑ignal融p院rocess络or(DS换P)目录TOC\o"1-3"\u第一章绪论1屋1.1瑞无功补偿的意城义燕1瓣1.1.1下无功功率的分难布对电压有决猾定性的影响羽1虚无功功率在线水路中的传输引疏起的损耗诵2逝负荷无功功率包对系统电压的逮影响娇2住1.2铸无功补偿装置毁的发展现状奖2萝无功补偿装置当的发展迈2剖1.2.2请当前无功补偿失装置分类钳4末1.3凑无功补偿装置杨的选择艰6肚第二章控制方妙案的啦DSP绑实现多8桥2.1煎引言甜8骤2.2五设计任务开8使2.3声主电路设计窑10辛2.4遭主控制器芯片纤的选取鸭11线2.5影硬件设计扎12识2.5.1尊模拟信号输入铃处理单元疗12日2.5.2价LF2407皮DSP骡系统模块件16堡2.5.3骑执行单元逝19骗2.5.4劣显示及通讯电想路设计植21想2.6道软件设计带22椅2.6.1改主程序俯23殃2.6.2狗电容器投切原帆则丽25栏2.6.3卸中断程序求25惹2.6.4运串行实时时钟吸电路读写程序欲27跪2.7橡可靠性、抗扰煎性设计衰28揪第三章总结与永展望亿29致谢30参考文献31附录劳第一茶章繁届森绪论独1.1括无功补偿的意熔义降电压是衡量电驳能质量的一个堂重要指标。电航压质量对电网累稳定运行，降梢低线路损耗，殿保证工农业安域全生产，提高侍产品质量，降贷低用电损耗等朴都有直接影响枝。因此，必须仰对系统各节点茧进行监视和控鸦制，使电压水果平维持在一个相正常范围内。分电力系统的各票节点无功功率兵平衡决定了该汉节点的电压水比平，由于当今悉电力系统的用元户中存在着大标量无功功率频弊繁变化的设备惠，如：轧钢机喷、电弧炉、电罪气化铁路等；慨同时用户中又仔有大量的对系停统电压稳定性赴有较高要求的蹄精密设备，如讽：计算机，医毅用设备等。因同此迫切需要对仁系统的无功功孩率进行补偿。莫刻无功功率的分逃布对电压有决赵定性的影响验以偏图传1-劝1定所示的简单的汉输电线为例加导以说明。扁图识1-1慈球简单输电线路木模型吩Figure贷1-1s术imple馆transm五ission命line佛model鹰在不考虑输电票线的对地电容秀时，从节趟点篮i糊送到节材点盒j超的功率次为脱P+j结Q呈，节绩点纠i伍和节掉点车j附的电压分别为松和敬，节秩点盏i凉、晒j很之间的支路阻猪抗勾为紧R顾十藏j剧X荐。续根节点电压的关堂系为：(1-1)耕在超高压电力业系统中，线路渔电抗远大于线润路电阻，因而奏上式可写成名诉(1途-巩2)雕电压浪还可以写成君：(1-3)蛮式链中慧δ腾为线路两端电疯压的相位角差就。比格较仔(1-2筝)片、降(1-3勒)啊可以得到酒：涂Q=炼绸(1艇-照4)荒由岭式瓜(1-4心)梯，正常运行时禾输电线路两端碰的电压的相位巾角作差屯δ训比较小，可以肠认瓶为料co洽s锁δ员=1族,删这样线路中传喘输的无功功率款大小就与线路榜两端电压有效舟值之差成正比奴，无功功率将血从节点电压高协的一端流向节歉点电压低的一宣端。节点电压窃有效值的变化寺，也将使流经台线路的无功功观率随之发生变左化。因此电力佣网中节点电压扒的变化会引起砌无功功率潮流选的变化。而且中从上式可以看式出，如果从远霉处电源经输电骄线路向负荷提掉供无功功率，码会使沿线路各俯点电压下降，督甚至不能满足贫质量要求。哭无功功率在线鄙路中的传输引脏起的损耗油传输无功功率免产生的功率损环耗泡为让△仗=渣[1]耻，齿丹可见经电抗传老输无功时产生六的无功功率损驴耗有两部分，总一部分是因为竿沿电抗传输有不功功展率鲜(匠δ面>0赔)叉，这是不可避礼免的；另一部奏分是因为经联絮络阻抗传输了娘无功功洲率献(叼>令)喉。可见减少线借路无功功率的录传输可以减少膀线路的无功功控率损耗。从有惑功功率损耗公爸式堵可见，当有功颈功率和无功功酿率通过网络电姐阻时，会造成故有功功率损耗蛋。当输送的有坟功功率一定时阀，总的有功网殊损主要取决于抖输送的无功功亩率的数值谎[2]崖。门负荷无功功率车对系统电压的奏影响绍在额定电压附乖近，负荷从系积统吸收的无功溉功率随电压上扣升而增加，随持电压下降而减捞小挖,区当系统出现无胆功功率缺额，渐亦即无功电源惨不能提供足够科的无功功率时乖，系统所接各借负荷的电压将伍下降，减少其宋向系统吸收的味无功功率；当川系统无功过剩道，无功吸收能椒力不足的情况德下，系统电压浙将普遍升高，望如果利用发电奴机进相吸收无生功功率，当吸深收无功超过其说最大吸收能力清时，可能会引新起系统暂态不航稳定胜[3]本。仿1.2幕无功补偿装置考的发展现状蚊无功补偿装置单的发展扬传统的无功补冻偿设备有并联毅电容器、调相鸡机和同步发电糕机等，初图碑1-幼2替所示为一种最抽简单疤的无功补偿。宰图奥1-员2澡中靠，育M状代表需要滞后忍无功功率的用输电设备，魄和称C滴是用于冈向劲M堪提供无功的无厨功补偿装置。甘当霸闭合惠使选M竟运行时判，刻M恼从电网吸取有哨功功率和无功裁功率。为减少费电网中的无功岭水平，我们将搞闭合，仰用升C完中的超前电流毕补伐偿荷M臣中的滞后电流策，完成无功补柱偿任务。由劝于摄C使的补偿容量是黄固定的，它不瞒能随着实际无疏功的变化而变颠化。因此，它窄适用于无功变剃化不大的场合忘。拳图丧1-2拳钩最简单的无功宾补偿晕Figure遵1-2s遣imple牢idlew万orkco姨mpensa妨tion竿但在实际用电循系统中，无功旗往往变化很大竞，肉图昏1-双2正所示的补偿装锣置显然无法满题足要求。由于谊并联电容器阻挖抗固定，不能终动态的跟踪负办荷无功功率的婚变化：而调相麻机和同步发电维机等补偿设备录又属于旋转设铸备，其损耗、含噪声都很大，萌而且还不适用竹于太大或太小啄的无功补偿。恰所以这些设备浆已经越来越不盆适应电力系统劝发展的需要。饮2蓝0兼世纪棵7悬0宵年代以来，随催着研究的进一唉步加深出现了镰一种静止无功味补偿技弱术恼(Stati溜cVar耀Compen述sation板)让。这种技术经盟过校2恶0聚多年的发展，脸经历了一个不连断创新、发展彻完善的过程。凑所谓静止无功甩补偿是指用不板同的静止开关友电容器或电抗淡器，使其具有搭吸收和发出无互功电流的能力宣，用于提高电肌力系统的功率桐因数，稳定系钞统电压，抑制艳系统振荡等功乒能贱[4]霜。闹图疤1-3哥实用的无功补屿偿装置榴Figure摘1-3p扩ractic苹alidl颠ework扁compe锻nsatio锻nsyst排em搅图绣1-雾3留所示电路中，堆当无功变化时矩，控制器检测劫到该变化，就舒根据该变化控征制补偿电容器出组的投切，达嘉到按实际需求歼的无功量进行开补偿的目的。僚无论是便图骄1-救2求电路还是拍图承1-谋3毛电路，电容器筐组的投切都是泡靠开关霉(i=1,2疼,3强,旷…估,n面)洁来完成的，目剑前这种静止开乳关主要分为两恶种，即断路器雾或电力电子开棒关。断路器开森关由于受器件碧固有特性的限斜制，在控制器酒检测到无功的踢变化需要投入轻或切除补偿电惠容器组时，开逢关速度较慢，装约浅为顾10-30m惕s烘，不能快速跟桂踪负载无功功北率的变化，而括目前投切电容诵器时常会引起形较为严重的冲鲜击涌流和操作荒过电压，这样怪在需要频繁投怖切时，不但易陕造成接触点烧显焊，而且使补打偿电容内部击攀穿，所受应力替大，维修量大茶。因此，采用爸断路器作为开俱关的静止无功聪补偿装置也只兔适合于负荷变桑化不大，即相劣对稳定的情况师。桨为了能快速跟脑踪补偿电网中亮的无功变化，惕在现代电力电怪子器件和数字气控制技术的支词持下，具有瞬被时投切能力的惊动态无功补偿掌装置应运而生窃[5]景。猴轮当前无功补偿桥装置分类秆随着电力电子西技术的发展及翁其在电力系统轰中的应用，交戚流无触点开的关嗓SCR魂、松GTR惕、凳GT颗O论等的出现，将螺其作为投切开芝关速度可以提会高凤50敲0纱倍究(旁约离为已10扑μ星s孙)凯，对任何系统筝参数，无功补在偿都可以在一苦个周波内完成鞠，而且可以进泰行单向调节竞[6]软。现今所指的泡无功补偿装置附一般专指使用佣晶闸管的无功只补偿设备，主胖要有以下三大桥类型：一类是需具有饱和电抗疑器的无功补偿货装们置裕(S井R瓜：豆Satura央tedRe顶actor库)晃；第二类是晶浅闸管控制电抗南器庆(TC葡R珍：愈Thyris练torCo寿ntrol稼Reacto跌r辜)银；第三类是晶窝闸管投切电容棚器翠(TS弟C抖：扰Thyris缸torSw若itchC洪apacit梨or婆)艇，后两类装置衬统称荒为踢SVC(S辟tatic炒VarCo垃mpensa积tor)摔[7]仇。窗以下对此三类策无功补偿技术普逐一介绍。欺1误.煤具有饱和电抗睬器的无功补偿肝装守置蔬(债SR)圣饱和电抗器分馒为自饱和电抗位器和可控饱和锐电抗器两种，吃相应的无功补哑偿装置也就分殃为两种。具有安自饱和电抗器析的无功补偿装话置是依靠电抗盲器自身固有的签能力来稳定电茎压，它利用铁嫁心的饱和特性踪来控制发出或斧吸收无功功率均的大小仪[8]陵。可控饱和电撤抗器通过改变瞎控制绕组中的派工作电流来控武制铁心的饱和寺程度，从而改市变工作绕组的吧感抗，进一步耗控制无功电流晌的大小。这类能装置组成的无会功补偿装置属侧于第一批补偿初器发[9]墓。但是由于这凝种装置中的饱兰和电抗器造价青高，约为一般背电抗器虽的筒4肚倍，并且电抗签器的硅钢片长垮期处于饱和状朽态，铁心损耗促大，比并联电繁抗器漆大忘2鹰～求3射倍，另外这种得装置有振动和乒噪声，而且调居整时间长，动冰态补偿速度慢乎，由于具有这互些缺点，所有耻饱和电抗器的饮无功补偿器目颂前应用的比较沃少，一般只在商超高压输电线灭路才有使用。转2想.鸡晶闸管控制电坦抗器颈两个反并联的英晶闸管与一个劣电抗器相串联作，其单相原理练图如圆图丰1-魔4烦所示。其三相忙多接成三角形艳，这样的电路腊并入到电网中款相当于交流调渐压器电路接电稀感性负载，此唐电路的有效移准相范围视为贫90鹊～证180汁。当触发仙角页α罚=90港时，吸收的无踏功电流最大。煤根据触发角与苏补偿器等效导叛纳之间的关系丙式团可瘦知员,胁增大触发角即贞可增大补偿器抵的等效导纳，馒这样就会减小辟补偿电流中的筒基波分量，所征以通过调整触鼠发角的大小就接可以改变补偿偷器所吸收的无饰功分量，达到结调整无功功率南的效果。烈图桂1-4TC胸R估型补偿器原理平图息备熟占暑图斤1-5TS棍C若型补偿器原理绒图齿Figure路1-4T村CRcom蛾pensat筹orsch档ematic尼diagr罚amFig拳ure1-苹5TSC掀compen评sator钢schema参ticdi亲agram抛在工程实际中龙，可以将降压皮变压器设计成干具有很大漏抗要的电抗变压器颜，用可控硅控缩制电抗变压器色，这样就不需俘要单独接入一泄个变压器，也打可以不装设断结路器。电抗变努压器的一次绕惜组直接与高压贞线路连接，二虎次绕组经过较疏小的电抗器与耕可控硅阀连接裤。如果在电抗侨变压器的第三蚊绕组选择适当逆的装置回路，鹿例如加装滤波奔器，可以进一婚步降低无功补覆偿产生的谐波把[10]券。座由于单医独面TC屈R缴只能吸收无功猜功率，而不能卷发出无功功率首，为了解决此满问题，可以将姓并联电容器培与阵TC千R奴配合使用构成盗无功补偿器。础根据投切电容款器的元件不同碎，又可分银为女TC宁R游与固定电容器稳配合使用的静勤止无功补偿馆器艇(TCR+F奖C画)饶和焰TC转R盆与断路器投切诵电容器配合使童用的静止无功勒补偿器长(源TCR+MS需C纷)随。这种具偶有箩TC抄R闸型的补偿器反驱应速度快，灵宾活性大，目前苏在输电系统和隆工业企业中应浇用最为广泛但[11]柏。由于固定电争容器的的痛TCR+F等C拉型补偿装置在冻补偿范围从感罗性范围延伸到码容性范围是要良求电抗器的容贱量大于电容器寺的容量，另外茫当补偿器工作奶在吸收较小的善无功电流时，警其电抗器和电蓝容器都已吸收否了很大的无功鉴电流，只是相余互抵消而已缘。抖TSC+MS片C丘型补偿器通过屡采用分组投切歌电容器，在某延种程度上克服妈了这种缺点。论3淡.爹晶闸管投切电阔容督器疗(霜TSC)戏为了解决电容躺器组频繁投切辅的问题充，雁TS引C息装置应运而生埋。其单相原理南图如图钉1-绩5营所示。两个反碧并联的晶闸管仓只是将电容器膜并入电网或从似电网中断开，办串联的小电抗腐器用于抑制电传容器投入电网含运行时可能产恒生的冲击电流教。现在普遍把虚这种可以快速距补偿电网无功迹功率的晶闸管霉投切电容器的求无功补偿装置余叫做动态无功晒补偿器睡。客TS粥C成用于三相电网手中可以是三角谢形连接，也可着以是星形连接寺。一般对称网防络采用星形连职接，负荷不对饲称网络采用三鸡角形连接。不愉是希望电容器确级数越多越好演，但考虑到系蹈统的复杂性及竭经济性，一般需用番K-齿1惩个电容值热为附C鸡的电容和个电迁容值垫为反C/辆2艇的电容组所成畏2草K馒级的电容组数泳[12]呈。肌TS梦C吧的关键技术问臣题是投切电容哈器时刻的选取着。经过多年的小分析与实验研板究，其最佳投血切时间是晶闸冰管两端的电压阅为零的时刻，厅即电容器两端房电压等于电源忧电压的时刻叫[13]垫。此时投切电过容器，电路的量冲击电流为零程。这种补偿装影置为了保证更邪好的投切电容敢器，必须对电丽容器预先充电升，充电结束之迟后再投入电容汁器辰。应TS定R遵补偿器可以很哥好的补偿系统兄所需的无功功坑率，如果级数悬分得足够细化维，基本上可以厘实现无级调节也[14]油。谦1.3撒无功补偿装置昆的选择理从当前无功补搏偿装置的发展东来看，目前广索泛应用的几种伯无功补偿装置启，即第二节所在介绍的几种无昆功补偿装置，办从控制投切装敢置的不同来看打可以分为两类角：一类是采用贿断路器开关来杀控制；一类是兴采用晶闸管控茎制。这两类无遵功补偿装置的久特点在上一节棍中也有所介绍格，总起来窃说采用晶闸管雁控制投切的无伞功补偿装置在倦性能上比采用侮断路器开关的条无功补偿装置旦好，它动作时帽间短，通常能泥在一个周挠波那(没即盼20ms质)捆内动作；动作况时无火花，更泪安全可靠，寿肉命长。而断路淡器开关费用上币又优于晶闸管互，因此在工程番应用上也并没桥有被晶闸管开免关完全取代。齿这两种装置的卫特性比较见品表状1-嫩1歪：收表划1-1乌炊断路器开关与惊晶闸管开关控扒制投切的无功袭补偿装置性能抹比较哲断路器开关控介制笛晶闸管控制宗投切性能某有火花寿命短鼠无火花寿命长男动作时间被长旁(快约几十毫储秒野)闲短设(独约几十微故秒组)弓适应的负荷乎相对稳定的负泊荷止可补偿冲击性汤负荷属电压稳定性犯电压有波动收通过控制投切浮时间，可消除王电压波动读价格曾低母高剥任何一种智能斗无功补偿装置舍，都需要个控项制器来完成电壳网参数的测量奸计算，控制电援容组的投切。沫以断路器作开代关元件的无功布补偿装置，控州制器发出的是章接点信号，控何制接触器的吸挪合或断开。以库晶闸管作开关喇元件的无功补主偿装置，控制馅器器发出的是疮晶闸管的触发寿信号。敏第二舅章劫记拣控制方案祖的境DS广P惑实现2.1引言掠目前，无功补占偿装置已在电佛力系统得到广流泛应用。无功柜电源与有功电祸源一样是维护刻电力系统稳定薪、保证电能质氏量和安全运行忘必不可少的艳[15]作。游电网中存在的怒无功功率有感窃性的和容性的狮两种，由于一钥般的电网中负惕载多为感性，霞如：异步电机磨，变压器等，台传统的就地无棕功补偿装置是傻通过单片机进指行控制实现电例容器组的投切经。但是，电网片中存在谐波时辉，投切电容有健可能发生电容畏把高次谐波量突放大，更为严绞重的是如果电六容与电网中的探感性负载在某棵次谐波恰好发州生谐振，电网钳电压、电流有寻可能被无限放治大，造成的后览果不堪设想。躁因此，在无功夫补偿的同时，纸对电网中的谐强波量进行测量俘和消除是非常祖重要的，且对岛系统的无功进绿行准确补偿也工建立在对系统卷各项参数进行叛准确测量的基贝础上。迷然而，传统的恳单片机作为控冲制器的系统由例于受硬件资源摄与速度的限制苍，采样精度不部高，每周波的匆采样点少，只晚自出选择计算宰量小的算法，峡结果限制了测习量的精度。故嫌本系统采用前TI嘱公司生产的忆DSPTM旨S320LF窝2407衔作为总控制器抚，指令速度很葵决，达欠30MIPS秋,老更加适合于处云理多数据、运耻算量大的系统睡[16]回。同时具有强因大的控制功能驰，因此使用绒TMS320莫LF2407汪作内核带电力宪监测的低压智蔬能无功补偿装鄙置能更好的满肢足实时性和精域确性的要求。逃2.2目设计任务跪1.研输入模拟量蔽(族1)诊工作电压及输全入电压模拟量暮额定工作电源苹电压及额定电胆压模拟量瓣220V渴或直380V猫20%挂，电源正弦波私形，总畸变率榆不大于暴5%恼。用(希2)准输入电流模拟居量播额定输入电流涉模拟量：脖5A畜50Hz胖匀输入端输入阻俗抗：不大于慈0.2辆2.差测量及显示精腔度熟电压各相电压伯0.悬5%坑电流各相电流隐0.上5%未有功功率各相垂及总和秩1.0%垂无功功率各相妥及总和泄1.0射%蒜视在功率各相店及总和驳1.0%挑频率头屠疏碍1.0%知功率因数来1.0%谁3.辩控制要求肚控制灵敏度不芳大于呀0.2A捐过电压保护应脆在尤105%蔑～驼120%榨之间可调，动忌作回差筑6-12V羽延时时间含剩械10捐～泉120s匹可调杜过电压分段总牲时限不大于显60s串投切动作时间防间隔不小于教300s功断电后所有数主据保持时间不厨小于龄72h4.功能要求牵(私1)询功能设置要求枕能实现三线对蹈称补偿和分相新补偿组合翻投入、切除门贸限设定值延时设定值怒过压保护设定码值啦谐波超值保护绿设定值述面板功能键操旺作应具有容错醒功能痛面板设置应具释有硬件或软件排闭锁功能书(角2)凯显示功能色工作电源工作补显示韵超前、滞后显午示珍输出回路工作钩状态显示匹过压保护动作绝显示傅控制器应具有哀电网即时运行凳参数及设定值开调显功能搂控制器应具有竿监测或统计数钓据调显功能堵谐波超值保打仰动作显示仰手动、自动指爪示显示垄(蜂3)疮延时及加速功超能垮:犁输出回路动作殃应具有延时及辆过电压加速动允作功能。始(申4)地程序投切功能与:羡手动或自动投居切选择，自动仅状态时应具有妹自动循环投切亮。疫(素5)蓬自检复归功能钳:腹控制器每次接足通电源应进行秧自检并复归输顶出回路躺(樱即输出回路处慎在断开状态保)露。党(砖6)羡投切振荡闭锁岩:坏在轻负荷时，戏控制器应有防椒止投切振荡的尘措施。吐(着7)尼闭锁报警伯:祝当系统电压大堵于或等于一定庸值萄(季该值可调咏)繁，闭锁控制器乎投入回路；投滔切器内部发生顿故障时，闭锁饶输出回路并报贡警；执行回路绒发生异常时，劈闭锁输出回路共并报警。道(倡8)诉数据传输畜:值用中间体坑(伯如抄表器灶)嚷抄录实时数据葵和历史数据，习用摘RS-232遣接口讽X485市接口。炸2.3盟主电路设计朱带电力监测的甜智能无功补偿脸装置的总电路革图如图庸2-1厕所示。厚图惠2-1照缸带电力监测的呀无功补偿装置塞总电路图暖Figure效2-1c纷harged哀stren帮gthmo举nitor尺idlew听orkco泄mpensa咏tions授ystem徐total市circui谱tdiag医ram虽该装置上电后筋，经过一定延威时，控制器再副开始工作，通摇过对系统三相烈电压、三相电债流采样，根据拜电压、电流的陈值计算系统无剃功功率，并与个用户设定的投忽入门限、切除系门限相比钓较，再考虑系餐统电压幅值情役况确定电容器林组的投切，投彩切命令输入到云触发电路，由抛触发电路控制烫晶闸管在电压锤正向峰值时投幅入电容器，按宗照炸“测在保证电压不这越限的前提下龙，使变压器从定系统中吸收的辣无功最小即”铺的原则对电容是器组进行控制舰，能有效改善孟电压质量，提体高功率因数，秧降低网乡络损耗。考虑奖系统的复杂性这及经济性，电元容器分组采用释二进制方案，扰即采用（嫌K-1洁）个电容值均被为器C长的电容和一个服电容值为视(怀C/2)依的电容，这样歌的分组可使组女成的电容值有锅2K福级。最小电容厉量那一路作为布单位电容量，袋它的大小决定委了补偿精度。筐本系统由垃TMS320餐LF2407陕DSP粮控制，实时监针测电力系统无游功功率和电压钻并跟踪系统无悦功功率的大小身，采用晶闸管凝投切并联电容烘器组的无功功誓率补偿装置。陶该装置因响应映速度快、动态卷性能好，所以辫能实现对决速瞎变化的无功进港行跟踪补偿。继该装置具备完职整的显示控制柳保护功能。根鼻据需要可显示胳功率因数、系揭统电压、负载量电流、无功功叶率等值。并可斩实时在线设置巴投入门限、切汪除门限、过压顷值、欠压值、接延时值等参数悲。能延时可调秃、过压自动切铺除，能有效地向提高功率因数苹改善电压质量头、降低电能损孕耗、消除电压成波动、滤除高政次谐波，抑制颈电压闪变，减武少电压不平衡工，可广泛应用昌低压配电系统业及工矿企业，奴是老式补偿装误置理想的更新问换代产品。夕2.4末主控制器芯片松的选取丙本系统采用摊T1轧公司的脸TMS320纯LF2407担作为主控制器殃，主要是考虑渡谐波测量的准建确性与无功补炸偿是不可分割皮的。左该芯片是洋TMS赌320C兴2000别平台下的一种丧定点烈DSP弄芯片，是一款唐专为控制设计激的单片机。处柿理速度很决，窗达到循30MIPS秘，在晶振频率些为兼20MHz恩时，计算一次涌64厕点的滔FFT痛运算用时只有饶611荒s,颂特别适合于处只理谐波分析。跃用到的数字滤劣波和傅立叶变奋换等运算的微西处理器。同时菌它又具有低成疑本、低功耗、矛高性能的处理任能力努[17]绿。域TMS320桨LF240仅7DSP纳结构上的特点庸有以下几个方撤面：拐采用高性能静钞态屿CMOS停技术，使得供运电电压降为哄3.3V节，减小了控制熟器的功耗；话30MIPS效的执行速度使者得指令周期缩额短到粱33ns(3车0MHz)阻，从而提高了嗽控制器的实时蹦控制能力。怠片内有高达程32K奖字的营FLASH咐程序存储器，毅高达慰1.5K称字的数据日/似程序锡RAM政,歌544然字双口煎RAM(DA枯RAM)铺和寄2K稳字的单口匀RAM(S鞋ARAM)悔。咏两个事件管理县器模块律EVA栋和裹EVB财，每个包括：颈两个锡16凤位通用定时器占；页8缓个矛16连位的脉宽调制敢(档PWM)甩通道。他们能酒够实现：三相怪反向器控制；咸PWM赚的对称和非对傲称波形；烈3笛个捕获单元；闭片内光电编码侧器接口电路；名16捞通道担A/D广转换器控制。材可扩展的外部衣存储器总共卵192K线字：耻64K易字程序存储器痒；熄64K主字数据存储器狭；薪64KI/O柄寻址空间。乳看门狗定时器惯模块询(庭WD1)立。矩高性能鸦10南位模数转换器非ADC)坏的转换时间为领500ns拴，提供多达嗽16智路的模拟输入封，具有自动排箱序功能，可以品同时采集最多难16课路的模拟信号热，克服了扛MCS196坛单片机不能同肿时采样多路信疮号的缺点。容控制器局域网盲络瑞(伐CAN)2.费0B殿模块。说串行通信接口追(或SCI)帖。能与系统中樱的其他控制器粥进行异步通信影(捡RS232)据。阿16锡位的串行外设旱接口模块切(母SPI)演。健基于锁相环的滑时钟发生器。渴高达隙40疑多个可单独编乌程或复用的通烤用输入锯/额输出引角退(螺GPIO)涌。方便扩展外既设，满足多数评控制对像输入镜输出的需求。腰同时，它还具柳有一些特别适筑用于进行大量浑数字信号处理忠的特点：丛哈佛结构：程硬序存储器和数慈据存储器独立诞编址；取指和点执行重叠进行卡；结构的改进久，高速缓存，衰高度并行，大假大提高了运算他速度。支硬件乘法器：辅乘法是丈DSP缘的重要组成部贺分。乘法的速米度越快，鲜DSP术处理器的性能江就越高。它能哥实现单指令乘批加运算和变址拢运算。跨DSP绳指令：仙DSP否芯片采用特殊叶的指令。它将抢多条指令进行膛压缩，如指令螺功能压缩和指加令周期缩短技(鞭2棵00坟ns真降到莫20ns移以下浸)泥，可以在一个纷指令周期内执阿行多条指令，德提高了处理器蹈的速度。群流水线：四级联流水线；并行渠处理；取指、面译码、取操作绍数和执行同时珠进行。搭在芯片内设置跃了专门的硬件屑数据指针的逆盗序寻址功能。巧因频谱分析的守基础是荣FFT僻，从而加快了澡频谱分析的过名程。趋综合这几方面喜原因，采用构F2407坟做主控制器，凳既能满足作为墨控制器的功能镜，它突出的计柴算能力又能快练速准确的分析匆谐波量，在谐怨波量超标的情进况下，停止投问入电容器，防琴止了重大事故巴的发生。彻2.5造硬件设计浅基于稍DSP锡的带电力监测祥的无功补偿装隙置的系统框图督如图盲2-1出所示。苦兵模拟信号输入晕处理单元获此模块包括电尊压电流信号形量成回路、低通饥滤波回路富(境ALF)黑、基准电压例(稠VBASE)备形成回路、同磁步方波形成回愉路。此模块的删作用是将电压徐互感器喘(莲YH)探和电流互感器访(旅LH)瞎二次输出的电篇压、电流模拟傍量经过上述环堤节处理成大小雾与输入量成正寸比、相位不失背真的模拟量，帖输入到姥DSP静的昨A/D开转换通道进行荣采样，将其转每化为计算机能责接受与识别的欣数字量，再进吓行数据处理及幅运算。稿根据采样定理殿，采用僻FFT忌测量谐波，若灵要求准确测量篇2舟(n=1,辅2,幼3肯…冠)样次谐波，则每蛮周波采样点数贴应最少为捏2查个点。考虑欺DSP暴的数字处理能肾力突出，适于美进行线性运算舒的特点，以及秋测量精度的要察求，取系统的融采样频率为矿3200Hz跨，即每周波采付样跟64享点，可准确测挤量婚32覆次谐波量。信林号调理电路包辰括信号衰减和漏模拟抗混叠滤布波器。由互感誉器得到的电压脂电流信号线性带衰减成能输入惊DSP洋的量程范围，原再经抗混叠滤脏波器滤波，输洽入询DSP仇的祸A/D奇转换器中进行志采样和模数转畜换。抗混叠滤末波器的作用是嘱把电力系统的草信号进行低通缎滤波，滤除高幻频分量，使输源入凝DSP碎进行处理的信裹号是满足奈奎悼斯特采样定律铜(常)究要求的信号，情消除混叠现象签，提高僻FFT翁的运算精度。栏1.饺电流信号形成馋回路沿电流互感器挪T1,T2惜和泼T3荣的原边电流俊,挤为摆0贷～废5A及，互感器煮CT达，变比为轿12500/挥1盛，则罩，其中利为交流地，对妻应的直流电平员为俱1.65V奸。热图亚2-2崖梢电流信号形成拨回路谜Figure新2-2e久lectri爆ccurr洗entsi贝gnall亿ooping什-in把2.进电压信号形成传回路帽电压互感器的泰变比为迁1:1鲜,激原边电阻相对弹于乐110K鼠可以忽略，因撞此克。塔图怪2-3胆单度电压信号形成甚回路朽Figure脊2-3v怒oltage宋signa紫lloop及ing-in害3.ALF阿低通滤波电路耕图中娇Dl,D2堪将输出信号钳妻制在消0-3.3V虏，保证输入槐LF耐2407A志/D床转换口的电压否在副0清～很3.3V干之间，以保证联其啊AD绑转换的正常工持作。支图桨2-4秒AL套F斯低通滤波电路畜Figure闪2-4A栗LFlow涂-pass碎filter艘ingel锯ectric园circu真it划令宽R40=R4谨1=R,C4槽0=C41=灶C扩，疗R42=R1寇,R43=R以2办，则：舌，其中先,征将数据带入上阶式，可以算出悟截止频率为芬。掉由于需计算到齐工频信号的赞30培次谐波，即需熟对岔50机x伙3经0=150梢0Hz裳的信号进行准忘确测量，根据封奈奎斯特采样净定律黎(喘)条，系统的采样崇频率为周波采伤样边64恒点，采样频率食，因此输入楼DSP蜻的信号最高频猴率应为壳，即低通滤波事器应将大于逢1600Hz添的信号滤除。狭根据计算结果找看出此低通滤窗波器能满足要犁求。系统放大盾增益闸,敌滤波电路输入额信号为胡1.65梅士衰0.02V舒的正弦信号，吉输出为萝1.65校士港1.5V敬的正弦信号射LF2407随的那A/D挨输入应在稳0撞～扑3.3V炮之间，滤波放珠大电路的输出电能够满足雅DSP撕的要求。劫4.傅基准电压产生劝回路撇选用暴LM刻117定产生稳压电路统。输出滋,宝将数据代入得廊。啄图株2-5并基准电压产生衔回路颗Figure驶2-5t击hevol工tager涉eferen杀cehas决ther擦eturn冒route恭5.东同步方波产生疯回路撑图邪2-6估丙同步方波产生俊回路壁Figure郊2-6T摩hesyn墓chroni膨zedsq精uare-w即aveha趴sthe猴return掏route乡为模拟信号经我过低通滤波之观后的信号，运拥放起了电压比口较的作用，恨VAPULS泊E训为咐0牛～艘3.3V筝的方波信号，贞送入奇DSP办的捕捉引角，私通过丧DSP抄的定时器测出妖两个上升沿之贪间的时间，即耀通过测出正弦堵信号过零点之首间的时间短,须而得出电网信激号的周期。再晶由采样点数计居算出采样频率荷，以保证同步吹采样，消除非醒同步采样引起久的频谱泄漏，抬保证测量精确气性。误6.嘉模数转换器汁(厅ADC)与模数转换器我乎们采用杨LF2407高自带的带内置狮采样和保持的罚A/D简转换器，具有洞10荡位精度，转换忌速度最快达到马500ns打，并且可以同前时采样精16秤路信号。有多概个触发源可以辱启动机AD爸转换，包括软酷件启动、秋EVA铸，园EVB撇和外部触发秒(脆ADCSOC抄)锡。模数转换模装块的排序器包衣括两个独立的酬最多可选择去8糖个模拟转换通估道的排序器蚀(谅SEQI庙和这SEQ2燕)家，这两个排序角器可被级联成贿个最多可选择闭16默个转换模拟通秀道的排序器尸(眨SEQ)腾。在这两种工精作方式下，凶ADC蚀模块都能够对满一序列转换进疾行自动排序。枪转换后的数值唱结果保存在该疯通道相应的结绵果寄存器中，胳这样用户可以榴对同一个通道虽进行多次采样吐，即对某一通乓道实行夹“衰过采样状”言，这样得到的叶采样结果比传蠢统的采样结果装分辨率高。瓦LF240载7DS昂P茧系统模块味该模块包括奶LF2407往DSP馅电路，存储器轰(阁SRAM)屡电路，电源保预护电路，上电斗复位电路和串坑行实时时钟电茅路。浊1.TMS菜320LF2窗407亩电路况LF2407届DSP顾是哈佛结构，为程序存储器与瞒数据存储器分骂别寻址，可以吐实现同时寻址厉。屑LF2407写具有浑16策位数据线和勉16舞位地址线。淹2407鹿的指令执行速肯度为复30MIPS翻，外部时钟选工择蛾10MHz踩的石英晶振，玩再通过内部保2笛倍频得到递20MHz航的工作频率。穷ADCIN台00拆～例ADCIN5发为器AD蔽转换器的模拟甚量输入，其中阁ADCIN0残0,ADC盟INI涂、翼ADCIN2依为三相电压输供入，氏ADCIN3抽,ADCI信N4,ADC遥IN5奏为三相电流量淘输入，将三相耐电压电流信号晶转换成数字量节。双向荷IO莫口展PC袖0脖～趟7孔和貌PE6钱,尝PE7亲作为控制量拾(停数字量限)水输出和数字信堂号输入接口，撕既可以用来输谈出控制晶闸管麦导通的控制信剃号，又可以作详为晶闸管导通平状态输入接口捉。陷SCITXD窃和堆SCIRXD但接口作为通讯怠线，旁CAP1秃为事件管理器乐1筛的捕捉引角，骄用来捕捉方波币信号的上升沿遗，从而测量电岂网信号的周期预。鹊IO幼口馅PA4爆～良7象作为控制器状绞态显示，分别氏代表通讯自动暮、谐波超值保凑护、故障、通莲讯状态。心图见附录一。救2.宿存储器电路剑LF2407欧自带站32K揪的葛Flash稳，外部可扩展吵64K化数字存储器和权64K粱程序存储器。宾将迫2407残的厉引角接地，即似2407爪工作在微控制阀器方式下，即域从内部程序存您储器违(通FLASH裳EEPROM睡)竖的扔0000h秆开始程序执行学，外部扩展的圣存储器地址分外配到饶8000h付开始的地址空赞间。云DS-高和册PS-翠分别接催2407洋的斩DS谋和旁PS榆引角，它们分浇别为数据空间喷选通引角和程咳序空间选通引煮脚，当它们为耽低电平时，分恭别表示选通数饥据空间和程序派空间。选用的疲外部存储器为鸽CYPRES链S捎公司的计CY恩7C泛10总2l妖，是扬64球K×腿l6SRA群M宾。其中桶32K早空间扩展为程因序存储器，爪32K涝空间扩展为数役据存储器。耽A价0炉～美A14葵为地址线的低馆15阁位，伏A15嚷接侦DS-重，即斥SRAM小的工0000各h-7FFF惑h扛为数据空间，杂8理000情h-FFFF形h耍为程序空间。粪图诱2-7建存储器电路远Figure伪2-7m霞emory珍electr场iccir高cuit亡3.晨时钟电路驼图忙2-敌8锹时钟电路扎Figure惹2-裙8广clock调circu少it废无源晶振采灯用法10MH值Z娱，经内部时钟幼定径位添(PLL)挥2弯倍频得滔到吼240骂7载的主频遗为隆20MH讯z腿。傲PL摆L庭采用外部滤波凝环电路来消除烘抖动。如娱图私2-璃9产所示，滤波环铅由剂C41,C父4腹2案和告R14宝[18]类组成，羡与译240逐7看接口碌为户PLL贪F汤和武PLLF烤2众。竭4.孙电源管理电路致图求2-债9躬光搜电源管理电路哪Figure眠2-勾9欢power碑sourc违emana祥gement嘴elect摔ricci对rcuit还电源监控芯片缓选择了僚TI枕公司的购TPS器7泰333Q贞，此芯片可将钞5V渗电压转换成反DSP弊需要的拆3.3V晋电平，并有电厚平监控的功能邻，当唐OUT束脚输出电平小书于芳2.9V润时，党RESET佩就输出琴200ms土的低电平以重端启踪DSP车[19]宣。迈本系统共有纱4炉种不同的电平盆，件+12V躁、乌-12V,+葱5V呼和首+3.3V慌。它们都由诸220V载电压供电，由缴变压器输出残+12V刻、嚼-12V,摄+5V山三种不同的电闲平信号，再由冠7912脂和红7812眼稳压输出角+12V锣和洗-12V上电平；箱LM2576扎-5博稳压输出山+5V豪电平；你TPS733政3舌将感+5V百电平转换为灭+3.3V巧电平输出提供庄DSP跟系统需要。见5.糠串型实时时钟以电路意由于无功补偿茄控制器要有历牺史记录，所以瓶在系统中必须抖有实时时间基巧准，即时钟芯峡片。在这里，挠我们选用的是绑PCF858产3砖，其特点如下辩所述。缘PCF858扣3惕为带蜡总线接口的日尾历时钟芯片，替其中还有谨256唉字节的静态魔RAM践，由于作为日望历时钟器件配碎有电池供电，衔可作为垂RAM排的保护电源，候故漏256委字节的漆RAM演可视为非易失乒性挤RAM惕。锯PCF85笔83党具有宽的工作兄电压范围穿(缠2.5-6V孝)济；愚RAM薄的数据保持电启源电压范围咳1V-6V卸；最大工作电数流尾150越µ偏A(浓)影：问24扇或盯12创小时格式，时坐基营32.768柳kHz勒或残50Hz灰；具有可编程块的闹钟、定时巴和中断功能。校由于魂TMS320勇LF2407桌没有专用的胸时序引脚，所在以本设计用软营件来模拟译总线时序，实拍现了效串行日历时钟陈芯片坟PCF858望3页与宁DSP捆芯片的接口电对路及应用。其锋中饮PCF858岩3庙的棚SCL眠、跌SDA商分别接蔑F2407忠的贺IOPF谊0缺和榴IOPF植1男引脚。如图蚊2-11虎所示，为串型生实时时钟芯片晃接线图。概由于折DSP缴用犬3.3V廊供电，电池为武3.6V映，所以设计中骄采用了三个二群极管解决在掉糖电情况下电池附只对锅PCF858低3矮供电，而在不爬掉电情况下驳PCF858文3婶由越3.3V慨供电，而且电菜池处于浮充状喜态。花图楼2-供10沟冻虹串行实时时钟不芯片接线图姿Figure易2-1片0毒seria展lreal爹-time如clock惭chipw旱iring毕diagra沙m执行单元糖由于传统机械去触头动作速度乞与工频电压和歪电流的变化速忙度不匹配，在胞投切过程中由的于电容器极性条的存在产生涌午流，难以实现遥无功补偿的优床化运行，且经辜常发生过补偿盈。本系统选用班晶闸管控制投考切电容器，可虑以肉10ms按的速度将补偿掩投入电网，并尝严格控制在各看相电压最高点呢时合闸，无涌读流冲击。只在障电流过零时刻物切除，防止产零生过电压。可炮以频繁投切，楼不损坏电容器武。晶闸管的触悦发脉冲由专门百的触发电路提变供，严格保证刺相序正确。设林有触发延时可保调控靠制，具备循环搞投切功能屠[20]喷。播1.熊驱动电路匙本系统中采用姜了先进的过零说触发电路，以命电压过零型光柴涡双向晶闸管满取代了由分立嫁元件组成的功描放电路及脉冲井变压器等脉动钟环节，简化了片触发控制电路健的结构：同时呆，由于无需考圣虑与系统电压骆的同步问题且敬控制电路与主腐电路实现了光惰电隔离，因而体提高了装置的唉可靠性。本文斩中采用寒MOTORO鼠LA孩公司生产的卡MOC308小3偏芯片设计三相湖晶闸管触发电锤路，动态响应铜时间小于状20ms融。图栽2-12猫给出的是单相磨触发电路。鞋图能2-鼓11强航桥单级触发电路袋示意图自Figure乏2-1杠1惕singl蓝estag窜etrig谅gering矩circu盘itsch箭ematic辞drawi柔ng仿从理论上讲，为为了使补偿电梢容器的投入与症切除过程中不材引发主电路的窝涌流冲击，即迈在这一过程中乳当电容器上的林电流始终保持贩整周期流动而因没有过渡过程氏，必须满足以窝下肾3躁个条件，即保坦持准备投入的宵电容器上的电岸压为电网线电垒压的正或负峰称值；投入选择汁在电网线电压且和电容器上的翻电压极性相同恋、峰值相等的马时刻；切除时脑只要撤销触发灰信号即可，开岸关在电流过零大之后会自行关检断。由于光耦沸双向晶闸管的脾内部带有过零算检测电路，因她此由它组成的菌SCR辈触发电路能够敲在不附加同步撤电路的情况下贴实现上述补偿榆电容器的无过肤渡过程投切。无2.映晶闸管的选择矛晶闸管的电压愉值选择要考虑运电网上的电压测，一般按式机(偿2返-眨1)庸选择：裁允(懂2-歼1)识式中坊为电压裕度，倦一般选择咏1.1从～能1.2跟；咏为电网电压波述动系数，一般最选择积1.15沃；扫U妙为电网电压。榨晶闸管电流值演一般按式慢(采2-2)盲选择：(2-2)循式中雷C晌为电容量京(遥μ腔F夏)胸。屯坛显示及通讯电狸路设计束本系统采用液咱晶显示测量结充果，并由键盘织输入命令，液凤晶显示和键盘局都是由庆F2407标的通用税I/O医口扩展。当有缝键按下时会产册生外部中断，辟DSP妹执行中断程序队，即键盘扫描团和显示器显示皮程序。信号经猴运算处理后，伯可由液晶显示号器显示结果，肯便于观察，也训可由济RS-232物接口与上位机拥进行通讯，上制传数据，便于场存储和查询。夕1.痰键盘电路弊图阅2袖-12猛疮鼻键盘电路继Figure勤2-1互2宋keybo骑ardel摆ectric灵circu颤it敢键盘有上、下循、左、右四个株按键，当其中稿任何一个按下待时，都会引发卸外部中断，进厘入中断程序，替在中断程序中拾判断按键，并将执行相应命令白。然2.摆液晶显示电路愚图火2-江1腹3武液晶显示电路遗Figure截2-1盆3宗liqui哗dcrys念taldi努splay茎electr本iccir柏cuit蹄采用具128×64羽的点阵式液晶活显示器，能显直示尿40礼个汉字，汉字嫁库预先存储到悬程序存储器中耻。液晶显示器踏是通过轮DSP僻的协I/O惠口模拟奇M6800厨操作时序进行捡控制。其中视PB距0课～沿PB7域为数据输出，甩连接雅DB撇0撇～精DB7糊，控制信号胖E,CSA,炉CSB,D/搅I悠和旋R/W遭分别由稿PEI息～拖PE5届控制。接口电姿路由图趴2-14火所示。板3.荐通讯接口电路捏图映2侍-1垂4绝RS-23方2务通讯接口电路库Figure派2-1缎4立RS-23揭2comm朋unicat兔ionin苏terfac泼ecirc航uit语该电路采用了盒符合备RS-232涌标准的驱动芯怜片膨MAX232把，进行串行通帝信。坦MAX232佳芯片功耗低、扮集成度高，奏+5V幸供电，具有两新个接收和发送私通道。由于挨TMS320造LF2407阔采用以+3.3V铸供电。所以蛮MAX232焦与秆TMS320斯LF2407逼之间加了电平多匹配电路。武2.6转软件设计酬系统软件为汇冠编语言编程，劲以提高编译效婚率芹[21]忘。程序遵循模潜块化设计原则能，提高了系统汤的通用性和维交护的简易程度锹。程序主要包霸括：初始化、罚采样、各种电阴量的计算、显述示和控制输出疫等子程序。主程序踏主程序的流程群图如图庭2-1刮5攀所示。狸DSP谦在一个工频周互期内等间隔地深采集瓣64爹个瞬间电压、略电流数据后，隆经退DSP民处理计算出电粱网电压、电流茫(为包括零序电流越)岔、功率因数、惭无功功率、有亿功功率、电压顶电流、穷1引～视32射次谐波等负荷萌参数值，存储伍并送参量到显宗示单元显示，察同时根据现场叔的实际情况通忠过控制器键盘拴设置参数来控五制电容投切。味控制器不断地净监测电网负荷赏参数，根据用鉴户设置的参数恳情况，形成投殃切控制字，由启输出环节具体见完成电容器的炎正确投切。将窃输出的困9同路控制信号分燕成兵3他组，每组有泽3看路控制信号，室可以实现最多拜9思组分补或最多条9粉组共补控制，采也可以实现分权补、共补同时绳控制，分补、改共补的数量取纲决于用户配电招参数设置和具椒体电网中电容盲器的连接情况企。阳初始化程序：神主要完成数据太存储空间的检电测和初始化、吹通讯方式的设字置、液晶显示猪方式设置、事斩件管理器工作捞方式设置端(躁设置定时器昼)讲、中断设置（再中断寄存器和贝中断优先级设男置宋)藏、启动硬件看松门狗、禁止开腾关动作等。虹显示方式设置里：主要完成对贷液晶显示的工卧作方式设置，堡初始化液晶显福示页面。耳扫描键盘命令谊：主要是查询趟I/O鸽口查看命令输酒入，修改系统接的参数。挽数据处理程序轨：主要根据采甜样得到的数据绵，应用巨FFT纯算法计算各相得有效电流、电逆压、有功功率覆、无功功率等隙参数。的控制投切电容庭程序：根据计尤算得到的参数好，运用控制策客略控制电容投潜切，达到补偿柄无功功率的目须的。脸图兼2-钞15偶聚系统流程图蚂Figure非2-1插5乏syste钥mflow耀chart平披罢电容器投切原鸦则朴无功补偿的原溜理就是准确检议测三相电路无宽功功率帜Q镰，然后根据擦Q艇值的大小进行彩电容器最优投荣切，从而减小佛Q妇值，以达到最离优状态。在被橡谐波污染的电互网中投入电容顷器进行无功补百偿时，应注意涌避免产生谐波状的谐振。消除辅谐波的方法，烂一般是在电容签器上串联电抗纹，来防止电流抬的突变。本系丑统采用实时跟温踪监测电网中役的谐波量的方乌法，在电网中翠的谐波量超出战设定值时，停妈止投入电容器畅，并报警，以得防止重大事故智的发生。善图属2-16释优频率测量程序辽Figure绿2-1盲6栗frequ浴encym荣easure楚mentp贯rocedu欠re中断程序轰1.镇外部中断他当键盘有按键施按下时就进入企外部中断，执的行外部中断子捉程序。此子程扛序主要完成键垄盘的扫描和执营行相应于不同香按键的命令。秩其中萝,碰上、下按键控秤制液晶显示器瞧显示内容翻页保和控制光标指肌示的作用。左摔、右键相当于史+羡和驼-置，即在设定参委数时，相对于屠系统设定值的泼偏差，按左键坟即加个单位，放按右键则减一竖个单条位。在设定参扔数时，按下键扣即为确定，则渠进入下一个参情数的设定。抬2.糠定时器中断程玩序剥(俘频率测量子程脊序槐)亦定时器捕捉中宅断程序由图关2-17次所示。程序主暑要完成信号频玩率的测量，当忍测量值叶44<f<5寇6尾时为正确值并臂存储新频率值宿。腥工频信号的频形率是肾50Hz含，但是实际的撞电力系统电网头信号由于受到念各种月扰，电河信号的频率也罗不可避免的出为现波动。《电冰能质量电力系天统频率允许偏叛差》鱼(锅GB/T15盟945-95貌)植对频率偏差的匀限制规定为：锁电力系统正常挠频率偏差允许合值卵0.2Hz每。当系统容量枕较小时，偏差基值可放宽到土居0.5Hz幅。用户冲击负拣荷引起的系统质频率变动不得晓超过士葛0惭.1Hz掉。即电力系统恭中电压电流信舍号的频率变化下在由50杜士叫0.5Hz蜓的范围内。揉FFT细运算又要求采但样点数必须是臣2引的整数次幂个芽，当电网的频摧率波动时，采并样的频率也应罪该随之改变，券否则将产生频麦谱泄漏。故本位系统在每次采酬样前测量出电孔网频率，根据点电网频率计算栗出采样频率，昌以保证同步采虎样。专图铃2-1骨7对串行口中断程质序茄Figure伴2-1霞7暖seria偷lport恰inter卸ruptr斧outine给巷3.中串行口中断程蹲序摘串行口中断程之序主要完成测祖量量的上传和晌上位机命令信脚号的接收。通乒讯波特率最大守为哲9600再，数据格式为乔：拣起始位数据或衫指令位较验位梯1箭2寺3旱4喊5暂6造7殿8届9网10模要正确实现胃DSP诉与上位机的通居信，除一般串伞行通信设置外沟，还必须正确帆设置储SLEEP别位言(览SCICTL附I肝寄存器第霜2愿位懂)烛，即将所有参景与多机通信的伞DSP膝的烧SLEEP亿位都设成幻1舅，使得他们仅鱼当检测到地址坟字节时才被中虚断，在中断服桨务程序里，将抖接收到的地址加与相应软件设贷置的地址古(鱼本机地址右)务相比较，若相甘同则用户程序陈清除陈SLEEP穗位粱,承确保串行通信纽接口在收到每谨个数据字节时各都产生一个中班断，否则萌SLEEP刊位保持床1正以接收下一个殿地址节[23]兽。串犬串行实时时钟富电路读写程序咸对日历时钟读PCF858意3民的读和写是通捧过尿总线来实现，谣下面就对挨总线和对日历终时钟的操作介推绍如下蝴[22]园。燃控制字如下图盈所示。控制字黄节的前四位为先1010昂，在这里是固向定的。接下来雅的丈3妹位为块选择位油(钞B2,B汪1菊,B险0蜻)漆用来选择哪一毯块令256根字节，由于日翅历时钟只有潮256风字节，所以选怕B2=B1=炭B0=0炉。控制字的最禁后抗-晃位为读叼/赔写方式选择位发。置岁1柜表示进行读操润作，清字0凑表示写操作。嘱1驻01欺1肺0绳B2袜B1购B0规R/W养具有两种写操搞作喝(姜字节写、页写仙)范和晴3伪种读操作蕉(库现行地址读、乐随机读、序列云读烛)凳。日历时钟见PCF858喝3招对所有的读写箭方式都要用到提。稍字节写是指向甲指定片内依RAM跃单元写入一个朗字节的数据风data德的操作，其数疾据操作格式如剩下：滔S出SLAW伶A停WORDAR蓝D获A白DATA夕A猛P资字节写操作以雪一个启动位陶S恋开始，主机发县出控制字选择恢写操作口(致SLAW)炼，然后主机发删送要写数据的攀地址单元（搁WORDAD启R)作停止位脆P好用于中止接收古。每个字节发鹊送完，从机要量回送一个应答呜信号待A订。额随机读是按指割定的字节地址槐读出一个字节宴数据的操作。斥由于要写入字请节地址，故要截先送一个字节铺地址写操作，矿然后重复起始婆状态，读入个似数据字节，其君数据操作格式垒如下：倾S享SLAW最A桐WORDAR著D跨A辆S轿SLAR捷A祝Datan安NA涌P府随机读字节操脱作以启动位开尼始，主机发送胸控制字选择写震操作撑(宗SLAW)司，然后主机发泊送要读数据的淹地址单元面(场WORDAD仅R),物随后再启动一永个启动条件和浑发送控制字选洁择读操作史(逃SLAR)近，厘LF2407厌读取数据后发鸽送一个停止条忍件丢,区不回送应答信烈号。叛LF2407东的兼IOPF姥0猪和南IOPF酿1胸引脚作为实施恒总线协议的引雷脚，这两个引玻脚配置为极I/O扶口，且通过配席置走IOPF凤1货(辰SDA)宣为输出或输入撇方式，就可以漂完成启动、停贪止、应答功能凝及实现数据发才送和接收。读绕写操作由不同贯的启动、停止压、应答、接收出和发送组成，妈这些功能都可虑以由一系列子做程序来完成。竟2.7嚼可靠性、抗扰孙性设计选在设计电路过铺程中，要考虑聚至剪}幕产品以后的应誉用环境，通常昌应作最坏打算小，因此，在设啦计过程中，可绣靠性、抗扰性访是系统设计中捉必须考虑的关队键问题，需要骗在设计过程中黎尽量考虑有可科能产生的干扰溜源，并依据产攀生干扰源的类望型，来采取相韵应的措施。对长本系统，由于暖用到了雷DSP温种高频器件，首其工作频率为清20MHz未，与工频电网贩信号之间的干费扰是明显的。闪因此，在对本放系统的设计过醒程中，主要采妙取了以下的硬调件和软件措施淡：婆1.略硬件设施：葬(盾1)社提高印刷版的浇质量。本系统述采用了模拟信密号与数字信号蚀分别布线的方摊法，即输入模哥拟信号处理与叼DSP闪控制部分分为喇两个赌PCB丙板，中间通过推一点接地，以必减小模拟信号医与数字信号的吴干扰。得(葱2)痕设置看门狗电缺路来进行硬件煤复位。随(段3)吊采样系统中，范