電力濾波系統(tǒng)開發(fā)中軟件規(guī)劃設(shè)計研究

李芳芳　張南　王波

摘 要：在電力濾波系統(tǒng)開發(fā)中軟件的規(guī)劃設(shè)計至關(guān)重要。本文作者使數(shù)位訊號處理器TMS320F2812作為系統(tǒng)的控制核心，并以CCStudio 3.1作為數(shù)位控制板的軟件開發(fā)系統(tǒng)，而本文是以C語言來撰寫程序，以下將針對程序的設(shè)計及流程進行闡述。

關(guān)鍵詞：電力濾波；系統(tǒng)開發(fā)；軟件；規(guī)劃；設(shè)計；研究

中圖分類號：TN713

1 ADC轉(zhuǎn)換比例介紹

本文系統(tǒng)透過電壓及電壓感測電路，調(diào)整其比例與直流位準(zhǔn)，再經(jīng)由 DSP 之類比數(shù)位轉(zhuǎn)換通道，將類比訊號轉(zhuǎn)換成數(shù)位訊號送入程序中運算，藉此來完成系統(tǒng)的回授控制，其中ADC所能允許的電壓范圍為0～3伏特。

TMS320F2812之類比/數(shù)位轉(zhuǎn)換表達式如下所示：

利用式（1）來設(shè)計本文系統(tǒng)中實際上的電壓、電流回授值轉(zhuǎn)換為數(shù)位值后的比值，如表1所示。

2 主程序流程介紹

程序架構(gòu)可分為主程序及中斷服務(wù)子程序，主程序部分是設(shè)定暫存器功能、變數(shù)的宣告與初始化及執(zhí)行無窮循環(huán)動作，控制部份則是在中斷服務(wù)子程序內(nèi)執(zhí)行，利用中斷頻率與正緣觸發(fā)訊號來達到所需的控制時間，圖1為系統(tǒng)程序流程圖，其說明如下所示：（1）程序開始。（2）設(shè)定變數(shù)資料型態(tài)及其初始值。（3）規(guī)劃外圍相關(guān)緩存器，包含計數(shù)器、I/O腳位設(shè)定，中斷功能的開啟及類比數(shù)位轉(zhuǎn)換通道設(shè)定。（4）進入主程序則執(zhí)行閘流體觸發(fā)角度的產(chǎn)生與輸出并等待中斷發(fā)生，當(dāng)中斷發(fā)生時進入中斷服務(wù)子程序。

3 中斷服務(wù)子程序

當(dāng)發(fā)生中斷后，系統(tǒng)程序式流程會進入中斷服務(wù)子程序執(zhí)行主要的控制功能程序，分成五個中斷服務(wù)子程序，其執(zhí)行的流程如圖2，說明如下：

3.1 計數(shù)器1中斷服務(wù)子程序

（1）計數(shù)器1產(chǎn)生中斷事件，程序進入中斷服務(wù)子程序。（2）經(jīng)由類比數(shù)位轉(zhuǎn)換信道取得控制所需訊號vm、vt、imL、itL、imc、itc與Vdc。（3）計算所需之補償電流。（4）計算出的補償電流進入遲滯電流控制。（5）產(chǎn)生PWM訊號送至功率開組件M1～M4。（6）中斷結(jié)束，跳回主程序。

3.2 Capture1中斷服務(wù)子程序

（1）m相電源端電壓正緣觸發(fā)訊號產(chǎn)生，進入中斷服務(wù)子程序。（2）記錄電源端電壓正緣觸發(fā)訊號產(chǎn)生時之計數(shù)器2的計數(shù)值。（3）中斷結(jié)束，跳回主程序。

3.3 Capture2中斷服務(wù)子程序

（1）m相負載端電流正緣觸發(fā)訊號產(chǎn)生，進入中斷服務(wù)子程序。（2）記錄負載端電流正緣觸發(fā)訊號產(chǎn)生時之計數(shù)器2的計數(shù)值。（3）中斷結(jié)束，跳回主程序。

3.4 Capture4中斷服務(wù)子程序

（1）t相電源端電壓正緣觸發(fā)訊號產(chǎn)生，進入中斷服務(wù)子程序。（2）記錄電源端電壓正緣觸發(fā)訊號產(chǎn)生時之計數(shù)器4的計數(shù)值。（3）中斷結(jié)束，跳回主程序。

3.5 Capture5中斷服務(wù)子程序

（1）t相負載端電流正緣觸發(fā)訊號產(chǎn)生，進入中斷服務(wù)子程序。（2）記錄負載端電流正緣觸發(fā)訊號產(chǎn)生時之計數(shù)器4的計數(shù)值。（3）中斷結(jié)束，跳回主程序。

4 補償電流程控流程

在程序計算補償電流的部份，詳細的補償電流程控流程，說明如下：（1）進入產(chǎn)生補償電流原理子程序。（2）利用Capture1與Capture2中斷子程序，求出m相負載之觸發(fā)角度，利用Capture4與Capture5中斷子程序，求出t相負載之觸發(fā)角度。（3）求出二相負載電流的基本波成份平均值I avg。（4）將已求得的I avg分別與m相及t相之單位電壓相乘，可得實際電源端電流參考訊號ims及its。（5）計算直流鏈電壓閉回路控制值I cm。（6）重新修正實際電源端電流參考訊號ims及its。（7）將實際電源端電流減去負載電電流可得補償電流參考訊號imc*及itc*。（8）補償電流產(chǎn)生子程序結(jié)束。

5 結(jié)束語

本文針對電力濾波系統(tǒng)開發(fā)提出軟件規(guī)劃設(shè)計方法，用以改善相位控制非線性負載在變換角度時，負載電流變化之瞬時現(xiàn)象。以上系統(tǒng)架構(gòu)是透過Matlab軟件建立而成與模擬分析，控制則是使用TMS320F2812為核心，藉由電壓電流感測電路，光耦合驅(qū)動電流等將系統(tǒng)回授控制實現(xiàn)。

參考文獻：

[1]羅安.電網(wǎng)諧波治理和無功補償技術(shù)及裝備[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]吳敏，桂衛(wèi)華，何勇.現(xiàn)代魯棒控制[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2006.

[3]（加）R.MohanMathur，（?。㏑ajivK.Varma著.徐政，譯.基于晶閘管的柔性交流輸電控制裝置[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

作者簡介：李芳芳（1979.09-），女，本科，工程師，研究方向：電力自動化、數(shù)據(jù)網(wǎng)及二次防護。

作者單位：國網(wǎng)濱州供電公司，山東濱州 256610