浅谈三相不平衡电流补偿控制器设计及应用

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1、浅谈三相不平衡电流补偿控制器设计及应用摘要：本文探讨了三相不平衡电流补偿控制器的设计，并分析研究了三相不平衡电流补偿控制器的应用。关键词:不平衡；补偿控制器，设计；应用中图分类号：TM933文献标识码：A文章编号：1三相不平衡电流补偿控制器的设计1.1控制器硬件设计1.1.1系统主控芯片Freescale56F807的功能Freescale56800系列DSP是16位定点的DSP芯片，集实时信号处理能力和控制外设功能于一身，关键部分采用双哈佛结构，支持并行处理，在80MHz时钟频率下可达到40兆条指令/s(MIPS)的指令执行速度，JTAG/OnCE程序调试接口

2、，允许在系统设计过程中随时进行调试，并可对软件进行实时调试。1.1.2硬件设计硬件设计上从实际情况出发，采用点阵式的液晶显示器、全中文和图形化的界面，控制器内部的高精度实时时钟保证在断电的情况下正常走时10年，交流电和电池两种供电模式能够保证在停电的情况下控制器正常工作83~4个小时。硬件电路主体分为三个部分：控制板、通讯板和驱动板。控制板提供人机界面处理、读取实时时钟、校时、控制信号输出以及电容器智能控制等功能。控制板提供人机界面处理、读取实时时钟、校时、控制信号输出以及电容器智能控制等功能，控制板原理框图见图1所示。图1控制板电路原理框图通信板提供对控制器远

3、程控制的GPRS模块，RS485接口，以及本地的RS232接口，通信板原理框图见图2所示。图2通信板电路原理框图驱动板提供驱动输出，通过控制板的控制信号驱动智能复合开关，控制电容器组的投切。驱动板的原理框图见图3所示。图3驱动板电路原理框图1.2电源电路设计电源系统为整个系统提供能量，是整个系统工作的基础，具有极其重要的地位，但却往往被忽略。如果电源系统处理得好，整个系统出现故障的概率就会降低最少50%。设计电源系统时需认真权衡利弊，必须考虑如下因素：输出的电压，电流和功率；输入的电压，电流；安全因素；输出纹波；电磁兼容和电磁干扰；体积限制；功耗限制及成本限制。

4、1.3信号采集电路设计8电力参数的采样主要有直流采样法和交流采样法。直流采样法采样的是整流变换后的直流量，软件设计简单，计算方便，但测量精度受整流电路的影响，调整困难。交流采样法则是通过相应算法将由相关规律提取的信号瞬时值进行处理，从而获得被测量，因而较之直流采样法更易获得高精度、高稳定性的测量结果。在硬件确定的情况下，交流采样法准确程度，同采样周期的选择、算法的选择有密切联系。当然，在系统允许的情况下，采样周期越小，测量结果越接近真实值。同步采样法是目前较为常用的采样方法。同步采样法是指信号周期T、采样间隔TS、采样点数N严格满足T=N2TS。当对有限带宽的周

5、期信号f(t)采样后的截断长度并不正好是信号周期的整数倍，也即所采集的N个等间隔的时域样本点不能正好落在M个被测信号的整周期内，这时将有泄漏效应产生。同步采样技术能使等间隔的N个采样点总是保持落在M个被测信号周期之内，有效地控制泄漏，从而有效地提高了系统的精度。1.4控制器软件设计软件代码采用C语言和DSP芯片相关汇编语言混合编写，控制器软件主要包括下面几个功能模块：底层驱动模块，计算模块，保护模块，电容器投切控制模块，A/D模块，人机交互模块和通信模块等。其中A/D8模块采用的是抗谐波电能计量芯片ADE7758。电容器的分组的具体方法比较灵活，一般希望能组合产

6、生的电容级数越多越好，但是综合考虑到系统复杂性以及经济性问题，可以采用二进制的方案，即采用k-1个电容值均为C的电容和一个电容值为C/2的电容，这样的分组法可以组合成的电容值为2k级。主程序是整合几个模块进行处理及响应中断，主程序流程图见图4。图4主程序流程图1.5控制器的测试对控制器性能进行测试。测试的内容包括:(1)控制器是否能够将电力系统中的电压、电流、功率因数和无功功率等参数正确显示和测量。(2)验证控制器是否能够正常的对电力系统状况进行判断，正确地投切电容器。(3)验证控制器的其他功能是否正常，如通信、时钟等功能。1.6实验数据分析(1)功率因数：补偿

7、前功率因数平均值为0.6，补偿后功率因数均上升为0.9以上。(2)不平衡度：补偿前三相不平衡度为13.7%，补偿后三相不平衡度为0.03%。表1所示为采集到的补偿前与补偿之后的两组数据。表1数据对比从图5、6中可以看出恰当的选择电容器的接法，就可以达到既补偿功率因数又调整不平衡电流的目的。图5补偿前电流不平衡情况示意图图6补偿后电流不平衡情况示意图2三相不平衡电流补偿控制器的选择与应用82．1根据旧型无功补偿器所暴露出来的问题，新装置受成本的限制，解决分出主要问题和次要问题，此次，在原基础上解决影响设备正常运行的主要问题。旧型无功控制器控制物理量为控制功率因数，

8、由此造成轻载时投切震荡为