一种基于DSP的分相动态无功补偿控制装置。该系统以高性能DSP芯片为中央处理器，整个系统包括电压和电流信号采集转换电路、中央处理器、CPLD电路、双口RAM电路和系统管理功能处理电路。该系统结合高性能的DSP芯片，实现无功补偿的动态分相控制，提高电网的功率因数，降低电能损耗，提高供电效率，改善电能质量。而系统采用高性能的DSP可以提高控制的速度和精度，使整个控制系统具有很好的调节性能和可靠性。同时电压和电流信号转换功能选用了电力系统中电表专用芯片ATT7022B，克服了定点DSP计算出的数据精度低的问题，同时通过选用单片机P89V51RD2来处理键盘、显示和与外部设备通讯等以减轻DSP的负担。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
基于DSP的分相动态无功补偿控制装置
本技术属于电力系统无功补偿控制
，是一种基于DSP的分相动态无 功补偿控制系统。
技术介绍
无功补偿器能够提高电网的功率因数，降低电能损耗，提高供电效率，改善电能质 量。目前的低压无功补偿控制器常采用模/数采集加上单片机计算的方法检测电网运行状 况，分析系统所需无功容量并做出相应的策略来投切电容器。这种无功补偿控制器在投切 电容器时由于没有考虑电网中谐波的含量，当电网中谐波含量较高时投切电容器容易烧坏 电容器；同时多数控制器在补偿时没有考虑到三相无功不平衡的现象，没有采用动态分相 补偿，往往造成三相无功补偿不平衡的现象。
技术实现思路
现有无功补偿控制器没有考虑电网中谐波的含量及三相无功不平衡的问题，容易 造成三相无功补偿不平衡的问题，本技术的目的在于克服上述问题，提供一种基于DSP 的分相动态无功补偿控制装置，该系统结合高性能的DSP信号处理器，可较好的克服上述 传统控制系统的缺点，是一种快速、高精度的控制系统。本技术提供的基于DSP的分相动态无功补偿控制装置包括，电压和电流信号采集转换电路输入端与外部电网连接，输出端与中央处理器连 接，用于采集电网的电压、电流信号，并将采样信号放大后传送给电能计量芯片；中央处理器中央处理器的输出端连接CPLD电路和双口 RAM电路，用于对采样得 到的数据进行处理和计算；CPLD电路指EPM7128SLC84芯片，与中央处理器连接，用于完成I/O 口的扩展，并 实现对继电器外围电路的控制；双口 RAM电路指CY7C136芯片，同时与中央处理器和系统管理功能处理电路连 接，用于实现DSP芯片和系统管理功能处理电路之间大量的数据传输；系统管理功能处理电路；由单片机、键盘以及常规的LED显示电路组成，与双口 RAM电路连接，单片机用于处理键盘输入的信号，将处理后的数据送给显示电路显示，并实 现与系统外部的通信。上述所说的电压和电流信号采集转换电路由电压和电流交流采样前端电路和电 能计量电路组成；电压和电流交流采样前端电路把电网的三相电压和电流经电压和电流互 感器采集以及运算放大器放大后转换成符合电能计量电路ATT7022B输入要求的值，再经 过电能计量电路采样、计算后把采样值以及计算出的电网参数(电网参数主要包括电压 有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、各相电压电流的相位角差、频率等) 输入到中央处理器中的捕捉模块输入端。上述所说的中央处理器指DSP芯片TMS320F206，，DSP芯片对电能计量电路ATT7022B和双口 RAMCY7C136的输入数据进行处理，根据控制优先补偿组和基础补偿组相 结合的混合补偿方式，实现三相共补与三相分补相统一策略及电容器的投/切输出；所述的DSP芯片TMS320F206包含大容量快速闪存、多个32位定时器、2个事件管 理器和SPI、SCI、CAN多种接口，可提供多达16路的PWM控制脉冲信号。本技术的优越性和积极效果利用高性能数字信号处理芯片实现动态无功补偿器的控制，很大程度上提高控 制的速度和精度，减少普通单片机处理速度限制而引起的控制滞后和精度缺陷，使整个控 制系统具有很好的调节性能和可靠性。在A/D转换器中，选用了电力系统中电表专用芯片 ATT7022B，克服了定点DSP计算出的数据精度低的问题，同时通过选用了单片机P89V51RD2 来处理键盘、显示和与外部设备通讯等以减轻DSP的负担。附图说明图1为本技术所涉“基于DSP的分相动态无功补偿控制系统”的整体结构示意图。图2-1为信号采集转换电路中的电压采集前端电路，图2-2为信号采集转换电路中的电流采集前端电路。图3为中央处理器结构示意图。图4为CPLD电路结构示意图。图5为双口 RAM电路结构示意图。图6为系统管理功能处理电路结构示意图。具体实施方式实施例如图1所示，为本技术的基于DSP的分相动态无功补偿控制系统，它以美国德 州仪器推出的高性能DSP芯片TMS320F206为中央处理器，整个系统包括电压和电流信号采 集转换电路、中央处理器、CPLD电路、双口 RAM电路、系统管理功能处理电路等；所说的电压 和电流信号采集转换电路的输入端连接外电网，其输出端连接中央处理器的输入端，中央 处理器的输出端连接CPLD电路和双口 RAM电路，双口 RAM电路的输出端和系统管理功能处 理电路相连。上述所说的电压和电流信号采集转换电路，由电压和电流交流采样前端电路和电 能计量电路ATT7022B组成；电压和电流交流采样前端电路(见图2-1、图2- 把电网的 三相电压、电流经电压、电流互感器采集以及运算放大器放大后转换成符合电能计量电路 ATT7022B输入要求的值，再经过电能计量电路ATT7022B采样、计算后把采样值以及计算出 的电网参数(主要包括电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、各相电 压电流的相位角差、频率等)输入到中央处理器中输入端。上述所说的中央处理器(见图3，图5)由DSP芯片(TMS320F206)、DSP芯片通过电能计量电路ATT7022B读取的电网参数 和双口 RAM CY7C136传来的系统参数完成数据处理，根据控制优先补偿组和基础补偿组相 结合的混合补偿方式，实现三相共补与三相分补相统一的策略及电容器的投/切输出。电源管理模块负责提供电能；晶振电路向DSP芯片提供时钟信号。上述所说的DSP芯片TMS320F206，包含大容量快速闪存、多个32位定时器、2个事 件管理器和SPI、SCI、CAN多种接口，可提供多达16路的PWM控制脉冲信号。上述所说的CPLD电路(见图4)用于完成I/O 口的扩展，实现对外围电路的控制。上述所说的双口 RAM电路(见图5)可实现DSP芯片和单片机之间大量的数据传输。上述所说的系统管理功能处理电路(见图6)由单片机P89V51RE2、键盘74HCM5、以及常规的LED显示电路组成，单片机用于处 理键盘输入的信号，将处理后的数据进行显示，并实现与系统外部的通信。本技术的工作原理本技术所说的基于DSP的分相动态无功补偿控制系统的工作原理为三相电 压、三相电流通过电压、电流互感器以及放大电路后产生满足ATT7022B输入条件的信号， 经过ATT7022B采样和计算后得到三相电压、三相电流的采样值和常见的电网参数(电网参 数主要指电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、各相电压电流的相位 角差、频率等)，计算后的电网参数通过异步串行口传给TMS320F206，采样值通过高速同步 串口传给TMS320F206，TMS320F206计算某相的功率因数，根据下述原则对于优先补偿组，当电网的功率因数低于设定值时，控制器输出直流触发信号，循 环投入该相对应的优先补偿组；当电网某相功率因数高于设定上限时，控制器输出直流触 发信号，循环退出优先补偿组。对于基础补偿组，若投入的3组优先补偿电容器的总和大于某个数时，循环切除 优先补偿电容器，并投入基础补偿组；当投入的3组优先补偿电容器的总和小于某个数时， 切除基础补偿组，并投入相应的优先补偿电容器的原则。TMS320F206通过计算后得出并联电容器的投切方法，并通过继电器本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于ＤＳＰ的分相动态无功补偿控制装置，其特征在于该系统包括，电压和电流信号采集转换电路：输入端与外部电网连接，输出端与中央处理器连接，用于采集电网的电压、电流信号，并将采样信号放大后传送给电能计量芯片ＡＴＴ７０２２Ｂ；中央处理器：中央处理器的输出端连接ＣＰＬＤ电路和双口ＲＡＭ电路，用于对采样得到的数据进行处理和计算；ＣＰＬＤ电路：与中央处理器连接，用于完成Ｉ／Ｏ口的扩展，并实现对继电器外围电路的控制；双口ＲＡＭ电路：同时与中央处理器和系统管理功能处理电路连接，用于实现中央处理器和系统管理功能处理电路之间大量的数据传输；系统管理功能处理电路；由单片机、键盘以及常规的ＬＥＤ显示电路组成，单片机与双口ＲＡＭ电路连接，单片机接收键盘输入的信号，将处理后的数据送给显示电路显示，并实现与系统外部的通信。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李季，周雪松，马幼捷，问虎龙，杨海，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：实用新型
国别省市：12
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