|
摘要：提出了基于TMS320F2812的磁控電抗器的新型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方案。介紹了TMS320F2812的特點(diǎn)和磁控電抗器的原理，給出了基于TMS320F2812的磁控電抗器的軟、硬件設(shè)計(jì)。
TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器是TI公司最近推出的32位定點(diǎn)DSP控制器，是目前控制領(lǐng)域最先進(jìn)的處理器之一。具有基于C/C++高效32位TMS320C28x DSP內(nèi)核，并提供浮點(diǎn)數(shù)學(xué)函數(shù)庫，從而可以在定點(diǎn)處理器上方便的實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)計(jì)算。TMS320F2812 DSP集成了大量的外設(shè)，優(yōu)化過的事件管理器具有脈沖寬度調(diào)制、可編程通用計(jì)時(shí)器及捕捉譯碼器接口，12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，片上標(biāo)準(zhǔn)通訊端口等。
2 磁控電抗器的工作原理
2.1 MCR電路接線圖及工作原理
磁閥式可控電抗器的鐵芯截面積具有減小的一段，在整個(gè)容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，只有小面積的那一段飽和，其余段均處于未飽和線性狀態(tài)，通過改變小截面段磁路的飽和程度來改變電抗器的容量。
?圖1 (a)磁閥式可控電抗器的接線圖 (b)電路圖。
如圖1所示，本磁控電抗器具有完全對(duì)稱的磁路結(jié)構(gòu)。4個(gè)鐵芯柱中兩邊的起導(dǎo)磁作用，中間的兩個(gè)鐵芯柱相當(dāng)于單相電抗器的分裂鐵芯柱，面積各為Ab，長(zhǎng)度為L(zhǎng)-L1，每鐵芯都具有長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的小截面段，其面積為Ab1 (Ab1
式中： 為鐵芯飽和度。可控硅的觸發(fā)角 與 的關(guān)系為：
2.3 小結(jié)
通過改變磁控電抗器(MCR)二次側(cè)直流回路的IGBT的觸發(fā)角，來改變二次側(cè)直流的電流，從而可以達(dá)到平滑調(diào)節(jié)電抗的目的。
3 基于TMS320F2812的磁控電抗器的設(shè)計(jì)
? 圖2 控制系統(tǒng)圖
3.1.1信號(hào)采集
圖3 M57962L 驅(qū)動(dòng) IGBT 模塊的接線圖
當(dāng) IGBT過載(過壓、過流)時(shí)，即其集電極電壓大于 15V時(shí)，隔離二極管D1截止;1腳為15V高電平，則驅(qū)動(dòng)器將5腳置低電平，使IGBT截止，同時(shí)，8腳置低電平，使光耦合器工作，以驅(qū)動(dòng)外接電路將輸入端13腳置高電平。穩(wěn)壓二極管Z1用于防止D1擊穿而損壞M57962L。Z2、Z3組成限幅器，以確保IGBT基極不被擊穿。
3.1.4 開關(guān)量輸入輸出電路
開關(guān)量輸入輸出電路選用TLP521-4芯片，該片內(nèi)集成了四組光電耦合器，可進(jìn)行四路開關(guān)量的轉(zhuǎn)換。當(dāng)開關(guān)量輸入到TLP521-4的輸出引腳，發(fā)光二極管發(fā)出紅外光，光敏三極管受激發(fā)后便產(chǎn)生電流，在集電極輸出低電平，當(dāng)光敏三極管截止時(shí)，被拉高至VCC高電平，從而在輸出側(cè)產(chǎn)生壓降。經(jīng)TLP521-4轉(zhuǎn)換后的信號(hào)送至TMS320F2812的GPIO口。
當(dāng)TMS320F2812的GPIO輸出高、低電平時(shí)，經(jīng)過74LS373鎖存、限流后，到達(dá)光電耦合器TLP521-4，后到達(dá)ULN2803A，輸出到繼電器以控制開關(guān)。
3.2 軟件設(shè)計(jì)
通過對(duì)電壓、電流的檢測(cè)，經(jīng)模-數(shù)轉(zhuǎn)換，借助于瞬時(shí)無功功率理論，計(jì)算出實(shí)時(shí)無功，采用查表法，找出觸發(fā)IGBT的觸發(fā)角，調(diào)節(jié)磁閥式電抗器二次側(cè)的直流電流，從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)男ЧＯ到y(tǒng)軟件的流程圖如圖4所示。
系統(tǒng)初始化(部分代碼)如下：
ADC模塊復(fù)位：
4 結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)
采用TI公司高性能的TMS320F2812作為磁控電抗器的核心芯片，可以滿足實(shí)時(shí)采樣、高精度轉(zhuǎn)換，無功復(fù)雜計(jì)算及對(duì)IGBT觸發(fā)角控制的需求，簡(jiǎn)化了硬件電路的設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了磁控電抗器容量的連續(xù)無級(jí)調(diào)節(jié)。創(chuàng)新點(diǎn)：①單相四柱體對(duì)稱結(jié)構(gòu)與一般采用的三柱非對(duì)稱結(jié)構(gòu)相比，電磁設(shè)計(jì)更加科學(xué)、合理。②磁控電抗器的控制開關(guān)采用了電壓源控制的IGBT，簡(jiǎn)化了控制電路，增強(qiáng)了控制的靈活性。③TMS320F2812作為TI公司最強(qiáng)大的控制處理芯片用于磁控電抗器。
參考文獻(xiàn)：
[1]蘇奎峰,呂強(qiáng),耿慶鋒,等.TMS320F2812原理與開[M].北京:電子工業(yè)出版社2005.
[2]TexasInstruments.TMS320F2810,TMS320F2 DigitalSignalProcessors[Z],2003.
[3]張衛(wèi)寧編譯.TMS320C28X系列DSP的CPU與外設(shè)(M).北京:清華大學(xué)出版社,2004
[4]陳柏超著.新型可控飽和電抗器理論及應(yīng)用[M].武漢：武漢水利電力大學(xué)出版杜，1999.
[5]蘇變玲等.DSP在暫態(tài)電能信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的運(yùn)用[J].微計(jì)算機(jī)信息.2006.6-2:192-194
|
