低压电网SVG无功补偿装置设计【毕业作品】

BIYESHEJI〔20 届〕低压电网SVG无功补偿装置设计所在学院专业班级 自动化学生姓名 学号指导教师 职称完成日期 年 月摘要摘 要近年来，由于工业的快速进展，大功率非线性负荷的不断增加，不但转变了电力系统的电网构造，对电网的冲击和谐波污染也不断上升，造成系统无功以致消灭种种电能质量问题，如功率因数低、谐波含量高、三相不平衡、功率冲击、电压闪变和波动等等。通过合理的方案对电网进展适当的无功补偿，能维持系统电压水平、提高系统电压稳定和设备利用率、提高功率因数避开大量无功的远距离传输、提高输电力量、平衡三相功率、提高系统运行安全性和可靠性。此外，还可以削减网络有功损耗削减费用。本设计运用静止无功补偿(SVGSVG于瞬时无功功率理论的无功电流检测方式，承受IGBT组成的电压逆变电路模块。主要设计包括主电路设计、掌握电路设计、测量单元设计、驱动电路以及滤波电路单元等。由于需要随时进展无功功率的检测和补偿，对掌握器的速度DSP进展掌握掌握单元的设计。SVG测量电路、驱动电路和电源电路等几局部。测量电路采集负载电流信号、装置输出电流信号、系统接入点电压信号和直流侧电容电压信号等数据，然后，将这些数据信号传输给掌握电路，掌握电路依据给定的掌握策略对从测量电路输送过来的信号数据进展处理，产生触发逆变器的驱动信号，传送到驱动电路，驱动电路将从掌握电路接收到的驱动信号进展功率放大，然后加到逆变器，从而掌握逆变器输出端输出无功电流的变化，实现无功动态补偿的目的。关键词：静止无功功率发生器(SVG)，无功补偿，IGBTIAbstractAbstract\*ROMAN\*ROMANIIIAbstractInrecentyears,therapiddevelopmentoftheindustry,highpowernonlinearloadsincrease,notonlychangedthepowersystemnetworkstructure,impactonthepowergridandtheharmonicpollutionisincreasing,causingsystemreactivepowerdistributionisnotreasonable,evenmaycauselocalreactivepowershortageandvoltagelevelisgenerallylow,sothatthereareallsortsofpowerqualityproblems,suchaslowpowerfactor,harmoniccontentishigh,three-phaseunbalance,powershock,voltageflickerandwaveetc..Throughthereasonableschemeofpowersystemproperreactivepowercompensation,canmaintainthesystemvoltagelevel,improvesystemvoltagestabilityandtheutilizationratioofequipment,toimprovethepowerfactorandavoidalargeamountofreactivepowerforlongdistancetransmission,improvethetransmissioncapacity,balancedthree-phasepowersystem,improvethesafetyandreliabilityoftheoperation.Inaddition,alsocanreducethenetworkactivepowerlossreductioncost.Thedesign of the use of static var generator (SVG) technology on thelow-voltagereactivepowercompensation,SVG is basedon the reactivepowertheoryofreactivecurrentdetectionmethod,usingIGBTconsistingofvoltageinvertercircuitmodule.Themaindesign includingthemaincircuitdesign,controlcircuitdesign,measurementunitdesign,drivingcircuitandfiltercircuitunit.Duetotheneedtocarryoutreactivepowerdetectionandcompensation,andthecontrollerspeedishigher,canselectDSPcontrolunitdesign.ThedesignofSVGsystemstructureincludesthefollowingparts:maincircuit,controlcircuit,ameasuringcircuit,adrivecircuitandapowersupplycircuitetc.Measuringcircuitofloadcurrentsignalacquisitiondevice,theoutputcurrentsignal,systemaccesspointvoltagesignalandtheDCsidecapacitorvoltagesignaldata,andthen,thedatasignalsaretransmittedtothecontrolcircuit,thecontrolcircuitaccordingtothecontrolstrategyfromthemeasuringcircuittransmittedsignaldataprocessing,generatingatriggerinverterdrivesignal,istransmittedtothedrivecircuit,drivecircuitfromthecontrolcircuitreceivesthedrivingsignalofpoweramplifier,andthenappliedtotheinverter,therebycontrollingtheinverteroutputreactivecurrentchange,achievethepurposeofdynamicreactivepowercompensation.KeyWords:staticreactivepowergenerator(SVG),reactivepowercompensation,IGBT目录目录\*ROMAN\*ROMANIV目 录\l“_TOC_250029“摘要 IABSTRACT II\l“_TOC_250028“目录 IV\l“_TOC_250027“第一章绪论 1\l“_TOC_250026“课题争论的背景及意义 1\l“_TOC_250025“无功补偿技术的进展 2\l“_TOC_250024“静止无功发生器国内外进呈现状 4\l“_TOC_250023“本设计的主要任务 5\l“_TOC_250022“其次章SVG无功补偿装置设计 6\l“_TOC_250021“总体构造设计 6\l“_TOC_250020“SVG工作原理 7\l“_TOC_250019“主电路设计 9\l“_TOC_250018“整流电路设计 9\l“_TOC_250017“逆变电路设计 10\l“_TOC_250016“直流侧电容设计 12\l“_TOC_250015“连接电抗器设计 12\l“_TOC_250014“掌握电路 13\l“_TOC_250013“2.4.1TMS320F2812的主要特点 14\l“_TOC_250012“片外程序和数据存储器 15\l“_TOC_250011“时钟电路 15电源电路 16JTAG仿真接口电路 17复位电路设计 18串行通信 19驱动电路 19测量电路 20\l“_TOC_250010“第三章掌握策略及软件设计 22\l“_TOC_250009“掌握策略选择 22\l“_TOC_250008“直流间接掌握 22\l“_TOC_250007“直流直接掌握 24\l“_TOC_250006“瞬时无功功率检测 25\l“_TOC_250005“软件流程及程序设计 27\l“_TOC_250004“第四章结论 32\l“_TOC_250003“主要工作 32\l“_TOC_250002“需进一步完善的工作 32\l“_TOC_250001“参考文献 33\l“_TOC_250000“致谢 35第一章绪论第一章绪论--1-第一章绪论课题争论的背景及意义随着现代工业的不断进步，人们对电能质量的要求越来越高，而现在各种大功率非线性设备的应用影响电能的质量。电力系统的特定环境打算电网本身由于感性负荷占据比重较大，如电动机在消耗有功功率的同时，也要吸取无功功率。无功功率会导致发电机功率下降、降低输配电设备效率、增大损耗等，这将会严峻影响供电质量。为了解决这一问题，需要对电网进展无功补偿。本SVG技术进展无功补偿。静止无功发生器(SVG)是定制电力技术和敏捷柔性沟通输电系统技术的重SVG400V~35kV对提高电网电压稳定性、滤除负载谐涉及提高功率因数有很大的帮助[1]。人们对节约能源、削减电源污染重要性的生疏不断提高，静止无功发生器在工业和生活中的应用得到推广，对其争论也正渐渐成为热点。SVG具有以下优点：(2)提高供电质量，促使电力系统运行安全。降低设备发热，延长设备寿命。(5)提高发电机有功输出力量。提高输电力量，改善系统的稳定性。减小电网功率损耗，增大电力运行的经济效益。无功补偿技术的进展无功补偿是电力系统安全牢靠、稳定运行、降损节能的必要措施。无功补(TCSC)、静止无功补偿器(SVC)以及静止无功发生器(SVG)等[2][3]同步调相机：同步调相机是三一样步电机，过励磁运行时，向系统供给感性无功功率提高系统电压；欠励磁运行时，从系统吸取感性无功功率，降低系统电压。优点：可在暂态过程中供给动态无功功率，越靠近短路的地方输出的无功功率越大，并不受对称或不对称短路故障的影响，当系统电压下降幅度多用于高压输电系统，运行维护简单、环境噪音严峻，技术比较落后。容量可敏捷使用。缺点：它供给的无功功率与节点电压平方成正比，借电压下降时，供给的无功功率反而削减，调整性能差。TCSC：基于晶闸管掌握的串联补偿装置，主要用于电力输电系统，可提高电网的传输力量与系统稳定性。缺点：只能在肯定的范围内连续调整串联电容的等值容抗和补偿度。SVC：SVC之前主要运用与负荷冲击性较大的用户中，近年来也用于提高电网输电力量和主网架的稳定性方面，主要分为晶闸管投切电容(TSC)和晶闸管掌握电抗器(TCR)两种类型。可连续而快速的掌握无功功率，响应速度快。技术成熟、修理简洁、工作牢靠、应用广泛。①晶闸管投切电容器(TSC)TSC电路主要是靠两个晶闸管的正反并联的开关来完成电容器投切的。运用晶闸管的优点在于投切的过程中不会消灭过电压、冲击电流。电容器是接入在晶闸管两端电压过零时刻瞬间完成的而电容器切断是在晶闸管电流过零时刻瞬间完成的，电容器可以以任意频率投切，在电容器回路中串一电抗器可以起TCS只能实现有级调整，一般应用在配电系统中。②晶闸管掌握电抗器(TCR)TCR需要吸取无功时，通过TCR调整增大电抗电流。由于TCR本身会产生谐波，因此常常会用滤波器代替局部滤波电容。SVG：又称STATCOM，静止无功发生器(SVG)是用具有自换相功能的电力半导体器件组成的桥式变流器来进展动态无功补偿的装置，SVG并联在需要补偿装置的母线上，沟通无功功率是通过直流励磁电压产生的，而SVG与系统交换无功功率并不依靠于母线的电压。SVG的掌握格外敏捷，当电压下降时，补偿效果也很好。可以通过掌握电压输出幅值的大小，来掌握系统无功功率交换。当输出的电压比系统电压小时，电流会从沟通系统流向逆变器，逆变器从系统吸取无功功率；反之则供给无功功率。SVCSVC补偿的负载变化较大或补偿干扰性较大负载时，SVC会因固有的时间延迟因响应不够快而影响补偿效果。而SVG则适于变化较大的负载的无功冲击电流的实IGBT的应用牢靠性有了保障，随着现代掌握设备的性能提高和大规模集成电路器件的运用，简单的掌握电路经济性和牢靠性也得到了提高，从而使型SVG得到开发应用。SVG分为电压型桥式电路和电流型桥式电路[4]，由于电压型掌握便利、损耗小，在实际应用中比较广泛。与SVC相比，SVG可以在任何系统电压下供给全范围的无功输出电流，SVG调整速度更快、调整范围更宽、欠电压条件下的无功调整力量更强，具有良好的补偿特性。缺点：本钱投资高距离大范围使用还有一段距离。(PWM)技术等措施后可大大削减补偿电流中谐波的含量。偿和大范围调整的功能。静止无功发生器国内外进呈现状随着高压大容量如IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)可关断器件的不断80器件的电流源和电压源变流器的并联补偿装置，该装置的特性脱离了阻抗型装置的特性，是完全可控型的电流源或电压源，这使得并联补偿电容装置性能得到了提升。这种补偿装置在低电压的状况下具有良好的特性，由于可控开关器件的开关频率较高，变流器输出的谐波较小，变流器的工作范围更广，输出的电流独立于电压变化。SVG是基于变流器并联补偿装置的典型代表。1980年1月在日本诞生了世界上首台SVG(EPRI)和西屋公司共同研制的1MVar的SVG10GTO，这也是世界上首台承受大功率GTO1991年日本在犬山变电站投入运行了SVG装置[6]199610EPRI与田纳西电力局和西屋电气公司联合，在田纳西电力系统的变电站研制了100MVar的静止无功发生器装置。19933月东京电力与东芝公司、日立公司分别开发了2台50MVA的STSTCOM[15]1997RejsbyHede8MVA的静止无功发生器装置是由德国西门子公司开发研制的。同年7STATCOM装置。20235VELCO投入使用了+133/41MA115kVSTATCOM美国Austin能源公司研制了100MVar的SVG装置并在Holly变电站投入运行。我国在静止无功发生器这一领域的争论是从上世纪90年月开头的，并在试验和应用方面取得了一些的成绩，如华北电力学院开发了基于可控硅元件强迫GTO器件的无功发生器的试验装置。为了对机理进展更全面的争论，清华大学首先研制了300kVar1996年投入运行。我国首台投入应用的大容量柔性19993月由清华大学和河南省电力局共同研制，它的容量为20MVar20236年月国家电力公司电力自动化争论院也将200kVar区西郊变电站并网试运行。目前生产制造STATCOM并市场化的厂家仅有少数家，多数厂家承受的STATCOMFACTS南车株洲时代，天津先导倍尔，山东风光电子、山大华天等厂家。以上厂家STATCOM目前均处于小批量生产试制、推广阶段，还没有形成规STATCOM技术的改进完善，STATCOM必将成为输配电系统中无功补偿装置中的主流产品。本设计的主要任务SVGDSP芯片TMS320F2812数字掌握为核心的SVG面：介绍课题争论的背景及意义，无功补偿技术的进展，SVG国内外进展。硬件电路的设计，主要包括设计的总体框架、SVG的根本原理介绍、主电路设计、IGBT驱动电路设计、掌握电路、测量电路、电源电路设计。流程设计及编程实现。设计结论，对整体设计做出评估和总结。SVGSVG无功补偿装置设计--6-其次章SVG无功补偿装置设计总体构造设计SVG测量电路、驱动电路和电源电路等几局部，如图2-1所示。测量电路采集负载电流信号、装置输出电流信号、系统接入点电压信号和直流侧电容电压信号等数据，然后，将这些数据信号传输给掌握电路，掌握电路依据给定的掌握策略对从测量电路输送过来的信号数据进展处理，产生触发逆变器的驱动信号，传送到驱动电路，驱动电路将从掌握电路接收到的驱动信号进展功率放大，然后加到逆变器，从而掌握逆变器输出端输出无功电流的变化，实现无功动态补偿的目的。电源电源负载整流器IGBT逆变器直流电路测量电路IGBT驱动电路测量电路掌握器电源电路图2-1 SVG系统构造框图各局部的主要任务：主电路：整流电路、逆变电路、直流侧电容、连接电抗器等的设计；掌握电路：以DSP芯片TMS320F2812为核心的数字掌握电路的设计；驱动电路：IGBT驱动电路的设计；测量电路：对系统的接入点电压、装置的输出电流、负载电流和直流侧电压等进展采样测量的电路设计。电源电路：为测量电路和掌握电路供给电源的电路的设计。SVG工作原理2-2SVG原理示意图，它是由电压源型逆变器组成，并通过调整晶闸管的通断，将电容上的直流电压转化成与电力系统电压同步的三相沟通电压，再通过变压器和电抗器连入电网。因此可以适当的调整逆变器输出的电压，就能到达掌握设置运行方式，从而成功的使其工作在容性、感性或零负荷状态，以此来到达无功补偿的目的。网 电网电TVIS逆变器C掌握掌握器电网数据采集图2-2 SVG原理示意图SVG2-3所示，其直流侧为为SVG供给直流电压的电源器件，直流电压再通过逆变器单元转换成沟通电压，逆变器单元一般由几个逆变桥电路并联或串联而成。沟通电压的相位、大小和和频率的选择，可(IGBT)的驱动脉冲来实现。逆变器通过连接变压器并联到电网中，从而实现无功补偿的目的，此外连接变压器自身产生的漏抗还能为整个系统供给限制电流的作用，以免产生过电流。输配电网等效2-4所示。IUIUIjXXUUUI I UUs UsUsjXUsjXXU注入系统的电流滞后相当于电容UIUIUI I Us图2-3 SVG装置调整无功的原理示意图R+ I __L+AC E U_图2-4 输配电等效电路图

YGjBUZs=R+jX，引起的电压降为：UU

EU

ZI

(2-1)Is负载电流Is

可由下式求得：U2GjU2B PjQIU(GjB) (2-2)U U代入式(2-2)可得：PjQ RPXQ XPRQU(R

jX) s

s j s s

(2-3)s s U U UUU

E之间的夹角很小，因此s Us

RPXQU

(2-4)率的波动是引起电网电压的波动主要缘由，而有功功率的波动对电网电压波动的影响较小。主电路设计整流电路设计整流电路构造承受可保证直流侧电压恒定的不行控整流方式进展整流电路设计。直流侧可以用大电容作为稳压和滤波器件。假设在刚开头充电时就将大电容就直接接到整流器的输出端，会产生很大的电流可能会烧坏整流器件，为了解决这一问题，需要接入一个充电电阻，通过充电电阻将电容接到整流器的输出端先进展充电，充电完成后断开充电电阻，使大电容直接连到整流器的输出端。当系统关闭时放电电阻会自动给滤波电容放电，来增加系统安全性，主电路在不使用2-5所示。K开 J关ABC高频C容阻 滤容电波电电电 电电容放图2-5 主电路整流局部原理图整流电路计算沟通电变成直流电可承受三相不行控整流方式，其中二极管的参数选择：22UM为：22 M AC

KVV380

1.121182.3V (2-5)其次章SVG无功补偿装置设计式中，Uac

KV

是电压的波形系数，V

是安全系数。②确定二极管电流的额定值Im

为：NIm 2I 210.2A14.4A (2-6)N二极管流经电流有效值I 为：D1 1200 1I 0D 3600

I 2d(t) Im8.3A (2-7)M 3In

为：In(1.5~2) ID 7.9~10.6A (2-8)1.576R30G-160(30A，1200V)的二极管整流模块。逆变电路设计逆变电路设计SVG装置的逆变器承受三菱公司(日本)的IGBT模块，用两个IGBT组成半相对低廉。SVG2-6所示。IGBT IGBT IGBTUiA +Ud_BCIGBT IGBT IGBT2-6主电路逆变局部图-10-其次章SVG其次章SVG无功补偿装置设计--11-逆变电路的相关计算IGBT电流额定值直流侧电容两端的电压U 为：dd U 1.35U1.35380513V d 逆变器的输出电压最大值U

为：imaxUimax

3Ud0.866513444V (2-10)2逆变器的输出电压实际有效值UiU

为：444Ui 0.950.95283V (2-11)22imax22式中，=0.95=0.95，为计算死区影响时的系数。在额定容量为5kVar的条件下输出的线电流I 可近似计算为：55103283 3Ui3I 5Ui3N

10.2A (2-12)峰值电流I m

NIm 2I N

210.214.4A (2-13)2取安全系数为1.5～2.0，因此额定电流I 。N②IGBT正反相峰值电压：2mU 2U 380537V (2-14)2m1.5～2.0，因此额定耐压值UN1000V。IGBT模块直流侧电容设计静止无功发生器的逆变电路直流侧在开关频率足够高的状况下可以不设储能元件[6]波，会造成无功能量在静止无功发生器和电源之间来回变换，因此在实际应用中直流侧仍需要储能元件，一般选择电容器作为储能元件，同时该电容器还可以抑制直流侧电压的波动。一般来说逆变器的直流电容容量越大，其输出端的电压就会越稳定、谐波含量也越小，但在实际应用中没有必要选择很大容量的工程设计的阅历计算公式为：0.2IC N (2-15)Ukd式中，0.2为补偿能量系数；k为直流电压波动的系数，一般取0.5％-1％；U 为d直流电容的电压，此处取850V是系统电源的频率，取l00。当k取值为0.5％时，C

0.27.6106 倍安全裕量：8501008500.005×1.5=1275V。4700F/450V的电解电容，三个电解电容串联后总耐压值为1350V1567F。连接电抗器设计静止无功发生器与系统之间连接电抗器的设计对装置运行的作用很大，这是设计的一个重点。连接电抗器有两方面的作用，一是通过电抗器将逆变单元从而使静止无功发生器输出的电压更接近正弦波。流跟踪指令信号的速度成反比，电抗器也会影响电源电流的谐波畸变率。当电感选择太小，虽然动态响应快，但实际补偿电流相对于期望补偿电流具有较大的超调，形成毛刺且简洁造成系统振荡、工作不稳定。Ldih(t)Ridt

(t)U

(t)u(t) (2-16)dsds

di为直流侧电压值，h

(t)

为参考电流的变化率。s假设无视电阻大小，可以得到：

d dtUUmaxdijkdtLmaxdijkdt

hn (2-17)在电感值的选择时可参考工程上推导出的阅历公式：4UL

d (2-18)ma静止无功发生器同时补偿谐波成分，假设补偿到9次潜波，最大电感应为：910097.6 2L 4910097.6 2掌握电路静止无功功率发生器开关掌握策略是其中重要的一个环节，因此SVG的核心掌握电路的设计也就成为了SVG系统最重要的环节之一。本设计中掌握板承受TMS320F2812作为掌握核心，电路由DSPCPLD2-7所示。该系统具有硬件设计简洁、集成度高、电磁兼容性好等优点。JTAG真串行通信

TMS320F2812

片外存储器2-7TMS320F2812TMS320F2812的主要特点32DSPTMS320C28xTMCPU内核存储器4K16bitROM18K16bitRAM128K16bitFlash(3)速度6.6ns150M条指令。大事治理器(EV)12PWM通道；4164种计数模式；6个全比较单元；外部时钟输入和外部比较输入。模/数转换器(ADC)12ADC内核；80ns(ADC25MHz)；16个模拟输入通道；8个模拟转换通道的排序器，16个通道的模式，每次需要转换的通道均可通过编程来选择。56I/O引脚(6)串行外设接口模块(SPI)(7)串行通信接口模块(SCI)(8)CAN掌握器模(块CAN)(McBSP)片外程序和数据存储器D(0--15)3.3V/PS/DS1A(0--14)3274HC08A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0/CE/WE/OE/BHENCIOD(0--15)3.3V/PS/DS1A(0--14)3274HC08A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0/CE/WE/OE/BHENCIO15IO14IO13IO12IO11IO10IO9IO8IO7IO6IO5IO4IO3IO2IO1IO0VCCVCCNCNCGNDGNDCY7C 1021/DS18/DS18A1419A1320A1221A1124A1025A926A827A742A643A544A41A32A23A14A056/WE17/RD4140392238D1537D1436D1335D1232D1131D1030D929D816D715D614D513D410D39D28D17D03.3V113323281234时钟电路

图2-8 片外存储器扩展电路图TMS320F2812DSP的时钟可以有两种连接方式，即内部无源晶振振荡器方式和外部有源晶振振荡器方式。有源晶振驱动力量较强，频率范围很宽，在1Hz~400MHz之间，无源晶振价格虽然廉价，但是驱动力量较差，一般不能供给多个器件共享，且频率范围较窄，在10kHz~60MHz之间。本文承受的是外部有源时钟方式，直接选择一个1.8V供电的30MHz有源晶振实现。时钟电路如2-9所示。C120pFX1/XCLKINC120pFX1/XCLKINzHM03DSPC220pFX2Fu33.0

4 VDDOUTPUT

R1K X1/XCLKINDSPNC2 GND 1 X230M内部振荡器方式 (b)外部时钟源方式图2-9 时钟电路图电源电路DSP电源TMS320F2812需要两组电源供电内核电源为1.8片内外设电源为3.3一般3.3V和1.8V电源可通过5V电源变换得到。图 2-10为承受芯片TPS767D318PWP进展电源转换的原理图。1.8V1.8V5V1234528272625240.1uFC3C4C1F60.1F7891011121314NCNC1GND/1EN1IN1INNCNC2GND/2EN2IN2INNCNC/1RESETNCNC1/1OUT1OUT/2RESETNCNCNC2OUT2OUTNCNC2223212019181716150N147uF1N40011.8V3.3VTPS76D318FCC6C7C8uF4u3Fu43.03.3VF2-10电源转换原理图15V电源设计2-11220V、50Hz沟通电源，15VC119V7815是将滤波电容C119V有脉动的直流电源稳压变成15V稳定的、波浪系数格外小的直流电源，此15VC215V三端稳压块7815自身会产生一种频率很高的热噪声，而电解电容C2只对低频比较敏感，可以滤去大局部的低频脉动波，对高频的杂波却无能为力，故加上去凹凸频率的各种沟通波，最终得到的直流电压源的电压质量是格外高的。+15V+15V1378150 C2427815C411C3C30104233变压器241470C7C678152F u C8010351871

图2-11 驱动电源电路图

-15VJTAG可实现在线仿真，同时也.JTAG接口可将仿真器与目标系统相连接。为了与仿真器通信，DSP掌握板必需带有14引脚的双排直插管座。TMS320F2812142-12所示。5V5VC10.1uFC210uFTMS 1TDI 3579111313579111324681012142468101214/TRSTTDOTCKEMU0EMU1/OFFJTAGV4R17 R2复位电路设计

3.3V图2-12 JTAG接口电路图牢靠的复位电路是DSP系统必不行少的。由于DSP系统的时钟频率较高，在运行时极有可能发生干扰和被干扰的现象，严峻的系统问题可能消灭死机现象。为了抑制这些状况，除了在软件上做一些保护措施外硬件上必需做相应的处理。硬件上最有效的保护措施是承受合理有效的复位电路相结合的方式。通常的复位电路有RC2-1374LVT14非门起到抗干扰的作用。图2-14是承受MAX811信号。3脚为手动复位输入，该引脚为低时，在2号脚产生一个复位输出，复位输出180ms后才变为高电平。本设计就是承受MAX811芯片组成的复位电路。1.8V10K74LVT14DSP/XRSF1.8V10K74LVT14DSP/XRSFu2220031K/MRVcc4MAX811DSP12/XRSTESET RESER图2-13 RC复位电路图 图2-14 MAX811复位电路图串行通信TMS320F281216FIFO16位波特率选择存放12ADC16通道服用输60ns。RS-232C进展串行通信，RS-232C12V电源，但是3.3VMAX232进展电平转换。2-15所示。1uF C11VCC16594837261PC3C31uFV+21uFC2F561uF C1V-45GND15C1313RXDTXDDSPDB914T1OUTT1IN11驱动电路

图2-15 串行通信接口电路图DSP掌握系统的弱电掌握局部。由于模块要直接和配电系统相连，因此必需利用隔离器件将模块和掌握IGBT模块的工作状况很大程度上取决于正确、有效、准时的掌握信号。所以设计一个优良的光耦掌握电路也是模块正常工作的关键之一。门极驱动掌握电路的任务是:将DSP输出的0～3.3V的PWM信号转换成0～2-16所示(以)，PWMDSPTLP250隔离TMS320F2812PWM脉冲经过电阻Rl(100)接入型号为TLP250R4(51)Cl(0.1μF)起到稳定C2(10μF)起到增大驱动力量的作用。TLP250TLP250+15VT1FuF3.3V. 0uR301R2C1C251R4OUTPWM100R1T22-16IGBTTl导通，T2OUT输出IGBT随之导通。之截止。TLP250内部实际上是一个光电耦合电路，其输入输出即无电的联系，也无磁的联系，起到了极好的抗干扰及隔离作用。由于发光二极管与光电二极管均具有快速响应特性，故能适应高频脉冲的要求，所以光耦的输出与输入波形完全一样，几乎没有相位移动。测量电路信号检测单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能，以满足DSP掌握系统对各路信号电平范围和信号质量的要求TMS320F2812带有两个8选l多路切换器和双采/保持器的12位AD其模拟量输入范围为0～s)检测电路如图2-17所示。.V-15V-15VK0R4162LF2357R25KINPUT31LF235R310K5R55KANxFR110K0C1P0FnC33WD1+15V3+15V32-17信号检测电路图由于测量信号多为电压或电流传感器输出信号，因此，测量电路中参加了RSRS。RS后变成电压信号，信号在滤波后接一个电压跟随器主要起隔离的作用，消退对采样电路造成的影响和增加驱动力量的作用。电路中加法电路的主要作用是把传感器发送来的双极性信号转换为TMS320F2812可以处理的0~3V单极性信号。稳压管起限幅作用，使该电路的3V0.7VDSP芯片在输入信号超出范围时免受损坏。考虑到一些抗干扰的措施还有必要加上低通滤波电路。本系统需要捕获电网电压的频率来估算无功电流和计算并网时刻，电压频DSPCAP2-18所示。15Vvin vout

器 感传 -15V压电mR

+-LM311N

RCAPINC2-18电压频率捕获电路图第三章掌握理论及软件设计第三章掌握理论及软件设计--22-第三章掌握策略及软件设计掌握策略选择掌握策略分为直流间接掌握和直流直接掌握两种方式。电流直接掌握相对电流间接掌握，归纳起来有以下优势：能做出快速反响，使输出电流跟踪参考值。器的实现带来很大便利。电流直接掌握可抑制负序电压引起的不良反响。负序电压存在的时候，无功电流指令是先用abc-dq内或abc 变换到瞬时无功电流I在通过dq-abcq或abc脉动小。统，无条件稳定。SVG承受直接掌握后，响应速度和掌握精度都比间接掌握法有很大的提的场合，也只能通过多重化、多电平，PWM技术来降低装置自身的谐波。直流间接掌握假设只考虑电网的基波频率，SVG可以看做是幅值和相位均可以调整的一个通过电抗器连接到电网且与电网同频率的沟通电压源。而所谓间接掌握，就是SVG沟通侧产生的SVG沟通侧产生的无功电流。分析图3-1SVG工作相量图，以吸取滞后电流为例，变流器沟通侧基波电压UU

UUS

UI构成的三角关系，得等式：LUU UUL S

UI (3-1)sin sin(900) sin(900)U—和UI

USU

UIU

为正；—电抗器的阻抗角；USUULULIUsULIUIIIULIsULI电流超前 (2)电流滞后图3-1 SVG的等效工作相量图从而得出：U USU cosLcos

(3-2)稳态时SVG从电网吸取的无功电流和有功电流有效值分别为：UUX2RX2R2

sinsin(900)

sin(900)

sinsin(900 )X2X2R2cosU

(3-3)UX=0，=0。UUUsinsin(900)UU

sincos) X2RX2R2cos

S SR

(3-4)同理，可以得到有功电流有效值：U UX2X2R2P

cos(900)

US(1cos2) (3-5)2R假设吸取滞后无功时，无功电流为正；吸取超前无功时，无功电流为负。U滞后于UI

，系统处于稳态时，SVG从电网中吸取超前无功电流，此时和USUI 均为负值，仍满足式(3-4)和式(3-5)。由式(3-4)得，当角确定值相比照较小Q时，与I 近似处于线性正比关系，所以，通过掌握角则可掌握SVG装置吸Q收的无功电流的幅值及相位。SVG掌握(如输电补偿)，但由于容量大，受电力半导体开关器件频率限制，一般无法像直接掌握方法那样对电流进展跟踪掌握。直流直接掌握掌握技术对电流波形的瞬时值进展PWM掌握技术可分为用滞环比较方式或三角波比较方式两种。滞环比较方式SVGf与电网瞬时无功电流参考值。比较后产生差值信号，假设此差值小于滞环最大值，则掌握功率开关器件在电流增大状态；反之，假设差值小于滞环最小值，则掌握功率开关器件在电流减小状态。据此，依据参考电流的轨迹，输出电流在滞环宽度带内跟踪参考电流。滞环带宽度越窄，跟随效果越好的同时，使开关频率越高，开关损耗也就越大。滞环比较有较好的跟踪效果，掌握参数也简洁，但功率器件的开关频率变化给输出滤波器的设计带来困难。此外，假设滞环带固定宽度，在输出电流小时谐波电流含量增大。滞环比较适合于电流变化不大、小容量、开关频率高的场合。三角波比较方式SVGi与电网瞬时无功电流参考值i

ref

相减后，差值信号经PI比较方式要略大。实际上，滞环比较方式和三角波比较方式各有优缺点，不能孤立而论，日本电气学会的调查结果也说明白这一点，两种方法在实际应用中大体上各占一半，根本相当。基于三角波方式开关频率恒定不变，降低了对主回路IGBT开关频率的要求，本设计中选择了此种方式。瞬时无功功率检测阶段。传统的ip

i法仅检测基波重量，谐波重量通过电流的减法运算得出，对q功电流检测。设三相电路各相电压和电流的瞬时值分别为ea

、e、eb

和i、i、ia b

，为了更为便利的分析问题，我们把它们变换到两相正交的坐标系上如图3-2所示。通过下面的变换可以得到、两相瞬时电压e 、e

如式(3-6)和、两相瞬时电流i、i如式(3-7)。

eeC

a

e (3-6)bbe 32 i

eciai

i (3-7) ic式中，

0C 231032

12 1232 32

(3-8)eieipiiqeiipeieipiiqiq图3-2 坐标系中的电压、电流矢量图在e、e

和i、i

分别可以合成(旋转)电压矢量e和电流矢量i：

ee e

ee

(3-9)ii i

ii

(3-10) 式中，e、i为矢量e、i的模； 、e i

分别为矢量e、i的幅角。三相电路瞬时无功功率q(p)为电压矢量e的模和三相电路瞬时无功电流iq

(三相电路瞬时有功电流ip

)的乘积，即：pei (3-11)pqeiq

(3-12)得出：p e

e i

i

C

(3-13)q e

ei

式中，e e C pq e e iap i piiicp

C

pp

(3-14)iaq i qiiicq

C

qq

(3-15)式中，C23

CT。32p、q对于三相电压、电流的表达式peiaa

eibb

eicc

(3-16)3q 1e3b

eic ec

eiea

ei

(3-17)可以看出，三相电路瞬时有功功率就是三相电路的瞬时功率。软件流程及程序设计3-3TI3-4所示。总体流PI调整器、PWM脉冲PWM脉冲生成均TMS320F2812DSP掌握能够使实时掌握成为现实。TMS320F2812进展软件构造设计[10][18]：内采样的开头时间。通过定时器中断来设定采样周期的时间100μsPWM而实现掌握直流侧电压的目的，同时对主电路进展过流、欠压、过压等保护功能。A/D631路直流侧电压进展采样。程序调试运用JTAG调试接口。TMS320F2812通信程序：#include“DSP2812_Device.h”Interruptvoidescirxinta_isr(void); //SCIA串行接收中断效劳程序UnsignedintRecieveChar;VoidScia_init //SCIA初始化程序{EALLOW;GpioMuxRegs.GPFMUX.all=0x0030; //设置GPIOF4/SCITXDA和GPIOF5/SCITXDA为通信端口EDIS;SciaRegs.SCICTL2.all=0x0000; //制止接收和发送中断SciaRegs.SCIBAUD=0x00E7; //9600bit/sSciaRegs.SCIHBUD=0x0001; //BRR=0x00E7=487SciaRegs.SCICCR.all=0x0007; //1个停顿位，无校验，8位字符SciaRegs.SCICTL1.all=0x0023; //脱离复位状态，使能接收发送}Voidmain(void){InitSysCrtl; //系统初始化DINT; //制止和去除全部的CPU中断IER=0x0000;IFR=0x0000;Scia_init; //SCIA初始化InitPieCtrl; //PIE初始化InitPieVectTable; //中断向量表初始化EALLOW;PieVectTable.RXAINT=&scirxinta_isr; //SCIA中断向量EDIS;PieCtrlRegs.PIEIER9.bit.INTx1=1; //使能SCIRXINTA中断IER=M_INT9;EINT;ERTM; //开放全局实时调试中断DBGMWhile(1) {;}}Interruptvoidscirxinta_isr(void) //SCIA串行接收中断效劳程序{ EINT; //允许中断嵌套RecieveChar=SciaRegs.SCIRXBUF.all;SciaRegs.SCITXBUF=RecieveChar; //接收到的字符RecieveChar送回While(Sciaregs.SCICTL2.bit.TXRDY==0){}PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROU