基于DSP的电压凹陷检测装置的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第4期继电器Vo1．34No．42006年2月16日RELAYFeb．16，200653基于DSP的电压凹陷检测装置的研究王球保，杨仁刚，谈萌，冯小明，张立军。(1，中国农业大学信息与电气学院，北京100083；2．北京电力公司亦庄供电公司，北京100031)摘要：根据瞬时电压d—q分解法原理，利用MotorolaDSP56F807研制出一台电压凹陷的检测装置，详细讨论了其硬件和软件的设计。在装置上完成对电压凹陷的检测，并通过选取不同截止频率的低通滤波器，达到不同的检测效果。实验

2、结果证明该装置对电压凹陷的检测具有快速性和准确性。关键词：瞬时电压d—q分解法；DSP；电压凹陷；低通滤波器中图分类号：TM714．2文献标识码：A文章编号：10034897(2006)04-0053-04换)。0引言将abe三相电压变换到dq坐标的关系式为供电电压凹陷是由系统短路故障、过负荷和大r“]型电机启动引起的电压有效值短时快速下降。随着ttdaII㈩现代工业的快速发展，电压凹陷问题引发的事故越来越多，它有可能引起计算机系统紊乱、调速设备跳式中，闸以及机电设备误动作等，从而导致较大的工业损失和人身事故。目前在工业化国家，电压凹

3、陷已经C-亏’上升为最重要的电能质量问题。因而研究和解决电fsinto0tsin(w0t一2~r／3)sin(toot+2~r／3)1压凹陷的质量问题成为要研究的重要课题。【一cos(cJ0t—COS(to0t一2~r／3)一COS(toot+2~r／3)J目前，检测电压凹陷的方法主要有有效值计算变换阵C中sintoot和COSO)0t是扰动前与a相法、峰值电压法、基波分量法以及瞬时电压d—q分电压同相位的正、余弦信号。解法等。前两种方法对电压凹陷的检测至少需要半变换后的d、q分量电压经过低通滤波器，得到个周期的“历史”数据，将引起一

4、定的时延，因此不直流分量【，I1．和：能准确地给出电压跌落的起止时刻，更不能反映电=．√3UCOSO／(2)压跌落时可能出现的相角跳变和不对称。基波分量U=一√3Usinot(3)法基于离散傅里叶分析方法，可以计算出电压的幅式中：为凹陷幅值；为相角跳变角。值和相位角，但该方法也需要一个工频周期的数据，则由式(2)、(3)可求出凹陷电压的幅值和相位在电压跌落时难以保证其电压值的实时性。而瞬时跳变角为电压d—q分解法可对任一相电压凹陷幅值、持续时间和相位跳变进行实时准确的检测。本文研制了一=(4)台基于MotorolaDSP56F807的

5、检测电压凹陷的装⋯rctan㈣置，利用瞬时电压d—q分解法对电压凹陷进行了检测，并通过选取合适的低通滤波器，使装置的检测精其中：。。和经实测计算获得。度和动态响应速度达到很好的效果。以上介绍的[1q变换是针对三相电路而言，不适用于单相电路。由于实际中的电压凹陷多为单相事1瞬时电压d—q分解法的原理件，考虑到三相三线制的特点，以单相电源为参考电常见的三相电源系统是以abc坐标系统表示压构造一个虚拟的三相系统。以a相为例，首先将的，这种坐标在空间是静止不动的。dq坐标是由在“延时60。得至U一“，然后由“=一“一“算出“b。空间以发电机同

6、步旋转的两相坐标构成的，从abc此时构造三相的延时仅为60。。本装置将a，b，C三坐标系到dq坐标系的变换称为派克变换(dq变相当成三个单相，独立进行电压凹陷的检测。维普资讯http://www.cqvip.com54继电器经过dq变换后得到的．和除直流分量3软件设计及调试外，还含有少量的二次谐波和其他次谐波，当三相电压中含有谐波时，、和．中的谐波含量将更大。程序设计中，dq变换阵的正弦和余弦值通过查因而必须对，和中的谐波滤除。本装置选取表结合线性插值得到，减小了运算量。DSP56F807的低通滤波器为二阶的Butterworth滤波

7、器。有々门的乘法器，单指令周期可完成l6位×16位检测模块的框图如图1。的并行乘法运算。本文采用c语言编程，dq变换需要60s左右，在实现低通滤波器时，需要70s左低通右，这样所有的计算大概共需要130Izs。本设计中，滤波我们选择了每个周期采样100次，即每200s计算器一次，除去中断和其他辅助程序所占用的时间，CPU图1检测模块框图有足够的时问完成必需的运算。下面就AD采样和Fig．1Blockdiagramofdetectionmodule主程序流程图做简要的说明。1)AD采样流程图2硬件设计DsP56F8O7的AD转换包含8个

8、输入通道和两本装置设计上分为强电、弱电两部分。强电部个独立的采样保持电路，转换精度为l2位。其有如分主要是大电压的隔离变换部分。弱电测控部分没下特点：转换速度快，每次同时扫描只需要5．3；计为以DSP56F807为核心的