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DSP谐波控制器的系统设计分析
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2017-10-24
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随着电力系统的不断发展和用电负荷的不断增长，电力系统中的电能质量问题越来越突出，一方面，大量敏感性负荷对电能质量的要求越来越高，而另一方面，越来越多的非线性负荷不断接入电网，使电力系统总体的电能质量状况不断恶化。
谐波是电能质量中很重要的一个方面，谐波的存在对电力系统产生的危害有以下几个方面：
1）可能使电力系统继电保护装置和自动装置产生误动或拒动;
2）使各种电气设备产生附加损耗和发热，使电机产生机械振动及噪声;
3）谐波电流在电网中流动增加损耗，影响电网及各种电气设备的经济运行;
4）谐波电流通过电磁感应、电容耦合以及电气传导等作用，对周围的通信系统产生干扰;
5）谐波使电网中广泛使用的各种测量仪表产生误差;
6）增加了电网中发生谐波谐振的可能，从而造成很高的过电流或过电压而引发事故的危险性。
随着谐波污染的日益严重和对电能质量要求的提高，对谐波抑制的要求也越来越高，如何根据现场的谐波污染状况进行滤波器的投切也变得更加重要。针对这种情况，研制了一种谐波控制器，它可以对现场的谐波和无功等进行监测，根据现场谐波状况对滤波器进行自动投切，达到抑制谐波、改善电能质量的目的。下面介绍基于DSP芯片TMS32LF2407的谐波控制器的硬、软件设计。
1 谐波控制器的硬件设计
谐波控制器的基本原理是实时对电流、电压进行采样，将采到的数据经过D5P进行数据分析后，得到现场谐波的状况，从而决策是否对滤波器进行投切。
美国TI公司生产的TMS32LF2407型DSP芯片是一款高性能16位定点DSP，该系列DSP控制器将实时信号处理能力和控制器外设功能集于一 身，特别适合于工业控制应用。其芯片供电电压为3.3V，降低了控制器的功耗。高达40M 1PS的执行速度（工作最高频率为40MEz），片内有32K字的Flash程序存贮器，544字的DARAM和2K字的SARAM，可以外扩存贮器总共有：194K字空间，片内集成了看门狗（WDT）;提供多达16路模拟输入的10位A／D，最小转换时间为375ns;高达40个可单独编程或复用的通用输入/输出引脚。具有低成本、低功耗、高速运算能力和高性能处理能力的优点。因此，该DSP芯片可以满足作为此系统主控芯片的要求。
所研制的谐波控制器的硬件结构图如图1所示。
通过图1可知，此硬件电路主要包括采样电路、中央处理单元、复位电路、键盘和液晶显示功能、执行机构等几个部分。
随着电力系统的不断发展和用电负荷的不断增长，电力系统中的电能质量问题越来越突出，一方面，大量敏感性负荷对电能质量的要求越来越高，而另一方面，越来越多的非线性负荷不断接入电网，使电力系统总体的电能质量状况不断恶化。
谐波是电能质量中很重要的一个方面，谐波的存在对电力系统产生的危害有以下几个方面：
1）可能使电力系统继电保护装置和自动装置产生误动或拒动;
2）使各种电气设备产生附加损耗和发热，使电机产生机械振动及噪声;
3）谐波电流在电网中流动增加损耗，影响电网及各种电气设备的经济运行;
4）谐波电流通过电磁感应、电容耦合以及电气传导等作用，对周围的通信系统产生干扰;
5）谐波使电网中广泛使用的各种测量仪表产生误差;
6）增加了电网中发生谐波谐振的可能，从而造成很高的过电流或过电压而引发事故的危险性。
随着谐波污染的日益严重和对电能质量要求的提高，对谐波抑制的要求也越来越高，如何根据现场的谐波污染状况进行滤波器的投切也变得更加重要。针对这种情况，研制了一种谐波控制器，它可以对现场的谐波和无功等进行监测，根据现场谐波状况对滤波器进行自动投切，达到抑制谐波、改善电能质量的目的。下面介绍基于DSP芯片TMS32LF2407的谐波控制器的硬、软件设计。
1 谐波控制器的硬件设计
谐波控制器的基本原理是实时对电流、电压进行采样，将采到的数据经过D5P进行数据分析后，得到现场谐波的状况，从而决策是否对滤波器进行投切。
美国TI公司生产的TMS32LF2407型DSP芯片是一款高性能16位定点DSP，该系列DSP控制器将实时信号处理能力和控制器外设功能集于一 身，特别适合于工业控制应用。其芯片供电电压为3.3V，降低了控制器的功耗。高达40M 1PS的执行速度（工作最高频率为40MEz），片内有32K字的Flash程序存贮器，544字的DARAM和2K字的SARAM，可以外扩存贮器总共有：194K字空间，片内集成了看门狗（WDT）;提供多达16路模拟输入的10位A／D，最小转换时间为375ns;高达40个可单独编程或复用的通用输入/输出引脚。具有低成本、低功耗、高速运算能力和高性能处理能力的优点。因此，该DSP芯片可以满足作为此系统主控芯片的要求。
所研制的谐波控制器的硬件结构图如图1所示。
通过图1可知，此硬件电路主要包括采样电路、中央处理单元、复位电路、键盘和液晶显示功能、执行机构等几个部分。
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