專利名稱：一種基于tms320f2812的配電同步補償器的控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種控制器，特別是涉及一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器。
背景技術(shù)：
控制器是配電同步補償器(DSTATC0M)裝置的核心部件之一，它通過產(chǎn)生并控制驅(qū)動開關(guān)器件的脈沖來控制DSTATC0M的各種行為，完成DSTATC0M的控制任務(wù)。設(shè)計良好的控制器，選用合適的控制策略是DSTATC0M補償效果好壞的決定性因素。由于DSTATC0M控制環(huán)節(jié)計算量大，流程復(fù)雜，精度要求高，傳統(tǒng)的以單片機作為控制核心的控制器由于受硬件資源與速度的限制，采樣精度不高，每周波的采樣點少，只能選擇計算量小的算法，結(jié)果限制了測量的精度，已無法實現(xiàn)對電網(wǎng)的實時動態(tài)無功補償。鑒于此種情況，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，我們專門設(shè)計了一種基于TMS320F2812的DSTATC0M控制器，其具有運算速度快、精度高等優(yōu)點，能夠?qū)崟r、準確、連續(xù)快速地對無功進行補償，有效地抑制系統(tǒng)電壓波動，在很大程度上改善了配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，有著廣闊的市場前景。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器，能夠完全滿足DSTATC0M的實時性、多功能和多目標協(xié)調(diào)控制、處理算法復(fù)雜等要求，同時具有電路簡單、實時性好、功能完善、可靠性高和抗干擾能力強等特點。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是:提供一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器，該基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器包括信號調(diào)理電路、保護電路、外圍裝置和控制主板，所述信號調(diào)理電路連接到控制主板的ADC模塊，所述保護電路、外圍裝置均連接到控制主板，所述控制主板為控制核心TMS320F2812 DSP 板； 優(yōu)選的是，所述外圍裝置包括驅(qū)動電路、同步信號發(fā)生電路、LED顯示模塊和CAN通訊模塊，所述LED顯示模塊和CAN通訊模塊直接連接到TMS320F2812 DSP板，所述驅(qū)動電路連接到TMS320F2812 DSP板的PWM模塊，所述同步信號發(fā)生電路連接到TMS320F2812 DSP板CAP模塊；優(yōu)選的是，所述信號調(diào)理電路設(shè)有補償電流輸入口、負載電流輸入口、直流電壓輸A 口、補償電壓輸入口和系統(tǒng)電壓輸入口，系統(tǒng)電壓輸入口還連接到同步信號發(fā)生電路；優(yōu)選的是，所述保護電路上設(shè)有故障報警信號輸出口、故障封鎖信號輸出口和超溫保護輸入口。本實用新型的有益效果是:本實用新型一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器，其運算速度快、精度高，能夠?qū)崟r、準確、連續(xù)快速地對無功進行補償，有效地抑制系統(tǒng)電壓波動，在很大程度上改善了配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
圖 1是本實用新型一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器的功能流程圖；圖3是本實用新型一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器的信號調(diào)理電路圖的3個分路圖。圖4是本實用新型一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器的同步信號發(fā)生電路圖；圖5是本實用新型一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器的保護電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型較佳實施例進行詳細闡述，以使實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。請參閱圖1至圖5，本實用新型實施例包括:一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器，該基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器包括信號調(diào)理電路1、保護電路2、外圍裝置3和控制主板4，所述信號調(diào)理電路I連接到控制主板4的ADC模塊，所述保護電路2、外圍裝置3均連接到控制主板4，所述控制主板4為控制核心TMS320F2812 DSP板；所述外圍裝置3包括驅(qū)動電路31、同步信號發(fā)生電路32、LED顯示模塊33和CAN通訊模塊34，所述LED顯示模塊33和CAN通訊模塊34直接連接到TMS320F2812 DSP板，所述驅(qū)動電路31連接到TMS320F2812 DSP板的PWM模塊，所述同步信號發(fā)生電路32連接到TMS320F2812 DSP 板 CAP 模塊；所述信號調(diào)理電路I設(shè)有補償電流輸入口 11、負載電流輸入口 12、直流電壓輸入口 13、補償電壓輸入口 14和系統(tǒng)電壓輸入口 15，系統(tǒng)電壓輸入口 15還連接到同步信號發(fā)生電路32 ；所述保護電路2上設(shè)有故障報警信號輸出口 21、故障封鎖信號輸出口 22和超溫保護輸入口 23。本實用新型工作時，信號調(diào)理電路將所需的電壓和電流信號處理后傳給控制主板，在控制主板上，控制核心TMS320F2812 DSP將所需電壓和電流信號經(jīng)過基于瞬時無功理論的ip-1q檢測法運算后得到相應(yīng)的無功電流值，通過控制算法給出要求的補償信號，補償信號再通過TMS320F2812內(nèi)部PWM模塊產(chǎn)生SVPWM控制信號送至驅(qū)動電路，最終通過功率電子器件產(chǎn)生相應(yīng)的補償電流注入電網(wǎng)。同時TMS320F2812 DSP負責(zé)數(shù)據(jù)顯示及與上位機通訊等任務(wù)，當(dāng)DSTATC0M運行在過壓、過流、超溫或其它一些不正常的情況下，保護電路會輸出一個故障信號，控制器發(fā)出封鎖脈沖封鎖IGBT，使DSTATC0M停止工作，防止發(fā)生危險。如圖2所示，TMS320F2812片上有豐富的外設(shè)資源，主要有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC)、事件管理器模塊(EV)、串行外設(shè)接口模塊(SPI)、串行通信接口模塊(SCI)、CAN控制器模塊(eCAN)等。其中，片內(nèi)集成的ADC模塊具有以下特點:內(nèi)置帶采樣/保持器的12位AD;16路模擬輸入通道；單通道轉(zhuǎn)換時間80 ns ;多個觸發(fā)源啟動AD。事件管理器(EV)分為EVA和EVB兩個模塊，每個模塊包括2個通用定時器、3個比較單元、3個捕獲單元以及正交編碼電路。其中，本控制器利用TMS320F2812片內(nèi)集成的ADC模塊對系統(tǒng)電壓、直流電壓、補償電壓、負載電流及補償電流等所需電壓信號和電流信號進行采集。由于共有13個模擬量輸入，因此將SEQl和SEQ2級連起來工作，使用其中的13個模擬量輸入通道。設(shè)置從引腳ADCSOC來的外部信號作為A/D轉(zhuǎn)換的觸發(fā)源，并設(shè)置為下降沿有效，同步信號發(fā)生電路完
成對A相系統(tǒng)電壓Ufi的濾波和整形處理，并通過過零檢測電路產(chǎn)生跟隨系統(tǒng)電壓變化的
矩形脈沖，當(dāng)A相系統(tǒng)電壓經(jīng)過負向過零點時，同步信號發(fā)生電路產(chǎn)生一個下降沿，從而觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換開始。如圖3所示，信號調(diào)理電路對所需的十三個信號輸入量進行采樣時，選用三種類型的傳感器，交流電壓變送器以0 5V的交流電壓作為輸出信號，霍爾電流傳感器以-1OOmA +IOOmA的交流電流作為輸出信號，霍爾電壓傳感器則以0 60mA的直流電流信號作為輸出信號。TMS320F2812的AD輸入信號范圍為0 3V，為滿足TMS320F2812的AD輸入的要求，包括交流電壓調(diào)理電路如圖3 (a)所示，由三部分組成，第一部分為射極跟隨器，以提高電路的輸入阻抗；第二部分是電壓偏移電路，第三部分為箝位限幅電路，以保證輸出電壓信號在0 3V之間，滿足TMS320F2812的AD輸入信號范圍。交流電流調(diào)理電路如圖3(b)所示，與交流電壓調(diào)理電路不同的是，第一部分是經(jīng)電容C4濾波后流經(jīng)精密采樣電阻R9，將電流信號變換為電壓信號，第二部分是由運放構(gòu)成的反相器。其他部分與交流電壓調(diào)理電路基本相同。直流電壓信號調(diào)理電路如圖3(c)所示。如圖4所示，同步信號發(fā)生電路由3部分組成，第一部分采用了低通濾波電路對輸
入的A相系統(tǒng)電壓信號進行濾波，防止同步電壓中夾雜有高頻的干擾信號；第二部
分為射極跟隨器，以提高電路的輸入阻抗；第三部分為高速比較器LM311，通過它可完成同步電壓的過零點檢測。如圖5所示，保護電路主要有過流保護、過壓保護、過熱保護，對電流及電壓通過霍爾元件進行監(jiān)測，當(dāng)發(fā)生過流或過壓現(xiàn)象時，立即封鎖IGBT驅(qū)動信號，關(guān)閉主電路，另外采用溫度繼電器檢測IGBT的外殼溫度，當(dāng)外殼溫度超過85°C時，則認為發(fā)生過熱故障，立即封鎖脈沖信號。本實用新型一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器，能夠完全滿足DSTATC0M的實時性、多功能和多目標協(xié)調(diào)控制、處理算法復(fù)雜等要求，同時具有電路簡單、實時性好、功能完善、可靠性高和抗干擾能力強等特點；其運算速度快、精度高，能夠?qū)崟r、準確、連續(xù)快速地對無功進行補償，有效地抑制系統(tǒng)電壓波動，在很大程度上改善了配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域 ，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器，其特征在于:該基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器包括信號調(diào)理電路、保護電路、外圍裝置和控制主板，所述信號調(diào)理電路連接到控制主板的ADC模塊，所述保護電路、外圍裝置均連接到控制主板，所述控制主板為控制核心TMS320F2812 DSP板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器，其特征在于:所述外圍裝置包括驅(qū)動電路、同步信號發(fā)生電路、LED顯示模塊和CAN通訊模塊，所述LED顯示模塊和CAN通訊模塊直接連接到TMS320F2812 DSP板，所述驅(qū)動電路連接到TMS320F2812 DSP板的PWM模塊，所述同步信號發(fā)生電路連接到TMS320F2812 DSP板CAP模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器，其特征在于:所述信號調(diào)理電路設(shè)有補償電流輸入口、負載電流輸入口、直流電壓輸入口、補償電壓輸入口和系統(tǒng)電壓輸入口，系統(tǒng)電壓輸入口還連接到同步信號發(fā)生電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器，其特征在于:所述保護電路上設(shè) 有故障報警信號輸出口、故障封鎖信號輸出口和超溫保護輸入口。
專利摘要本實用新型公開了一種基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器，該基于TMS320F2812的配電同步補償器的控制器包括信號調(diào)理電路、保護電路、外圍裝置和控制主板，所述信號調(diào)理電路連接到控制主板的ADC模塊，所述保護電路、外圍裝置均連接到控制主板，所述控制主板為控制核心TMS320F2812DSP板。通過上述方式，本實用新型運算速度快、精度高，能夠?qū)崟r、準確、連續(xù)快速地對無功進行補償，能夠有效地抑制系統(tǒng)電壓波動，在很大程度上改善了配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
文檔編號H02J3/18GK203151102SQ20132005972
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月3日
發(fā)明者張愉, 齊美星, 馬少軍 申請人:蘇州市職業(yè)大學(xué)