基于雙dsp的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器，由SEED-DPS2812M高速數(shù)據(jù)集成處理板以及外圍采樣模塊、信號驅(qū)動、相位檢測電路和液晶顯示組成。本實用新型以TMS320F2812芯片為核心，以SEED-DPS2812M嵌入式高速數(shù)據(jù)控制集成板為依托，以部分外圍電路為基礎(chǔ)，以液晶顯示為窗口，為理想解決電力工業(yè)控制提供了一個解決方案，具有響應(yīng)速度快、集成度高，易于實施的優(yōu)點，尤其是適用于電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制，動態(tài)電壓恢復(fù)器控制等領(lǐng)域。
【專利說明】基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)控制器中，多采用單片機(jī)控制，這種控制器控制穩(wěn)定，發(fā)展較為成熟。但是該類主控制器計算精度差，控制周期長，存儲空間有限，而且隨著社會工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，越來越不能滿足工農(nóng)業(yè)控制領(lǐng)域的需求，逐漸突顯成一個非常重要的矛盾。
[0003]隨電網(wǎng)的不斷發(fā)展和大容量變壓器的投入等原因促使大電網(wǎng)不斷形成。而隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，勢必造成了系統(tǒng)短路容量的與日俱增，這一結(jié)果對電網(wǎng)系統(tǒng)中的設(shè)備所滿足的短路水平提出了更高的要求，致使電網(wǎng)建設(shè)成本提高，同時也使電力系統(tǒng)一旦發(fā)生短路，短路故障造成的后果更加嚴(yán)重。而電力系統(tǒng)電壓波動時，通過控制功率器件的開斷進(jìn)行補(bǔ)償，其控制頻率通常很高。結(jié)合兩者的共同因素，在進(jìn)行電壓補(bǔ)償與短路電流限制過程中，其控制系統(tǒng)的控制速度需要非常迅 速。
[0004]因此，有必要設(shè)計一種基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器，該基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器響應(yīng)速度快、集成度聞，易于實施。
[0006]實用新型的技術(shù)解決方案如下:
[0007]一種基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器，包括第一 DSP處理器、第二 DSP處理器、第一信號采集電路、第二信號采集電路、第一鎖相電路、第二鎖相電路、第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路；所述的基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)的主電路包括IGBT整流功率電路以及IGBT電壓補(bǔ)償功率電路和限流功率電路，
[0008]第一采集電路采集主電路的整流側(cè)的電參數(shù)【包括直流側(cè)電壓、并網(wǎng)電壓和整流電流】;第一采集電路采集的信號和第一鎖相電路輸出的鎖相信號均經(jīng)過A / D轉(zhuǎn)換器送入第一 DSP處理器；第一 DSP處理器輸出第一 PWM信號到第一驅(qū)動電路，第一驅(qū)動電路與主電路中的IGBT整流功率電路相連；
[0009]第二采集電路采集主電路中的電壓補(bǔ)償及限流電路的電參數(shù)；【包括電網(wǎng)電壓、補(bǔ)償電壓、相位信息等】;第二采集電路采集的電參數(shù)與第二鎖相環(huán)輸出的鎖相信號均經(jīng)過A / D轉(zhuǎn)換器送入第二 DSP處理器；第二 DSP處理器輸出第二 PWM信號和雙向可控硅信號到第二驅(qū)動電路，第二驅(qū)動電路與主電路中的IGBT電壓補(bǔ)償和限流功率電路相連。
[0010]所述的第一 DSP處理器和第二 DSP處理器均通過RS232接口與顯示器相連。
[0011]所述的顯示器采用5.6寸觸摸液晶屏。
[0012]所述的第一 DSP處理器和第二 DSP處理器均采用TMS320F2812芯片，所述的A /D轉(zhuǎn)換器為AD7656芯片；第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路均采用SN7407N緩沖驅(qū)動器，所述的第一 DSP處理器和第二 DSP處理器集成在SEED-DPS2812M數(shù)據(jù)集成處理板中。
[0013]IGBT整流功率電路為主電路提供直流側(cè)電壓，IGBT電壓補(bǔ)償功率電路補(bǔ)償電網(wǎng)電壓，限流電路實現(xiàn)電網(wǎng)故障限流。
[0014]數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing,簡稱DSP)是近年來發(fā)展起來的一門新興控制技術(shù)，其采用數(shù)字信號控制，控制算法容易實現(xiàn)，能大量節(jié)省外圍電路。本新型基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器采用美國TI公司的數(shù)字處理芯片TMS320F2812為核心處理器，將算法在處理器中實現(xiàn)，節(jié)省了大量的外圍電路。同時，TMS320F2812位于SEED-DPS2812M嵌入式高速數(shù)據(jù)集成處理板上，SEED-DPS2812M是SEED-DSP2812基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶的要求，專為電力監(jiān)控而設(shè)計、開發(fā)的基于32位定點DSP的高性能、低成本DSP電力應(yīng)用系統(tǒng)解決方案，并照顧發(fā)展的需要，在保證各種應(yīng)用的適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，還兼具備良好的擴(kuò)展性。其在電力技術(shù)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用必將越來越廣泛。
[0015]有益效果:
[0016]本實用新型的基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器，具有以下優(yōu)
[0017]I)以TMS320F2812芯片為處理核心，SEED-DPS2812M高速數(shù)據(jù)集成處理板為依托，以MZTH56液晶模塊為窗口，同時集成常用外圍電路，將數(shù)據(jù)處理、控制、驅(qū)動、顯示等集于一身，為混合控制系統(tǒng)提供了一個理想的解決方案。2)數(shù)據(jù)采集采用ADI公司的AD7656，使數(shù)據(jù)采集速度加快，精 度提高，采集內(nèi)容更多。3)采用六通道高速數(shù)據(jù)緩沖驅(qū)動器SN7407N進(jìn)行驅(qū)動，效果好，速度快，識別率高。4)采用背景銘正同創(chuàng)公司的MZTH56型液晶顯示模塊進(jìn)行顯示，界面清晰，分辨率高，觸控方便靈敏。
[0018]綜上所述，本實用新型的基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器具有優(yōu)良的實時信號處理性能，良好的采樣效果，優(yōu)秀的驅(qū)動能力，液晶顯示方便快捷，同時具有良好的通用性和復(fù)用性。能夠廣泛的應(yīng)用在電壓補(bǔ)償與故障限流系統(tǒng)、動態(tài)電壓恢復(fù)器中，具有良好的開發(fā)性能。
[0019]以TMS320F2812芯片為核心處理器，以SEED-DPS2812M嵌入式高速數(shù)據(jù)集成處理板為依托，同時集成一部分外圍電路，可實現(xiàn)系統(tǒng)的可擴(kuò)展、可復(fù)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的控制器整體原理圖。
[0021]圖2是本實用新型的第一采集電路圖。
[0022]圖3是本實用新型的第二采集電路圖。
[0023]圖4是本實用新型的顯示原理圖。
[0024]圖5是本實用新型適用的主電路架構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0025]以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0026]實施例1:
[0027]參見圖1，圖1為本基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器的整體原理圖?？刂破魍ㄟ^雙DSP劃分為兩個部分:第一 DSP處理器及其集成的外圍電路，第二 DSP處理器及其集成的外圍電路。第一 DSP處理器及其集成的外圍電路主要是指SEED-DPS2812M高速數(shù)據(jù)集成處理板及其外部采樣、相位檢測、驅(qū)動電路，它主要負(fù)責(zé)采集、處理、計算、控制、驅(qū)動電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)中整流側(cè)(能量來源側(cè))的功率電路；第二DSP處理器及其集成的外圍電路主要是指SEED-DPS2812M高速數(shù)據(jù)集成處理板及其外部采樣、相位檢測、驅(qū)動電路，它主要負(fù)責(zé)采集、處理、計算、控制、驅(qū)動電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)中電壓補(bǔ)償與限流電路部分。
[0028]參見圖2，圖2為本基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器第一采集電路圖。集成在第一 DSP處理器周圍的第一采集電路負(fù)責(zé)采樣整流側(cè)(能量來源側(cè))信息，主要包括并網(wǎng)電壓、整流電流，直流側(cè)電壓，相位信息等，通過傳感器、互感器從主電路中采集相應(yīng)信號，經(jīng)過AD7656后送到第一 DSP處理器中進(jìn)行信息處理計算。
[0029]參見圖3，圖3為本基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器第二采集電路圖。集成在第二 DSP處理器周圍的第二采集電路負(fù)責(zé)采樣電壓補(bǔ)償及限流的信息，主要包括電網(wǎng)電壓、補(bǔ)償電壓、相位信息等，通過傳感器、互感器從主電路采集相應(yīng)信息，送入第二 DSP處理器進(jìn)行信息處理計算。
[0030]參見圖4，圖4為本基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器顯示原理圖。第一 DSP控制器與第二 DSP控制器中的數(shù)據(jù)通過RS232與液晶顯示通訊，其液晶架構(gòu)主要包含三個方面:能量供應(yīng)(整流側(cè)信息)、電壓質(zhì)量、故障限流。能量供應(yīng)主要包括的是整流側(cè)的各個訊號:并網(wǎng)電壓、整流電流、直流側(cè)電壓等等。電壓質(zhì)量主要包括的是補(bǔ)償前后的電壓質(zhì)量:電網(wǎng)電壓、補(bǔ)償電壓、負(fù)載電壓等等。故障限流主要包括的是負(fù)載電流、晶閘管電流、輸出電流等等。
[0031]基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器以TMS320F2812芯片為核心處理器，以SEED-DPS2812M嵌入式高速數(shù)據(jù)集成處理板為依托，以外圍電路為基礎(chǔ)，集成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、過零捕獲、信號驅(qū)動為一體。A / D采樣模塊采用ADI公司的AD7656，其具有6通道16bit逐次逼近`型ADC，最大吞吐率為250kS / s，轉(zhuǎn)換時間為3us，與SPI /QSPI / uffire / DSP兼容的高速串行接口，可通過引腳或軟件方式設(shè)定輸入電壓范圍(± 10V，土5V)，而且低功耗，兩片可達(dá)12通道采樣，采樣精度高，轉(zhuǎn)換速度快；數(shù)據(jù)處理采用TMS320F2812為處理器核心，它是德州儀器所生產(chǎn)的，該數(shù)字信號處理器是針對數(shù)字控制所設(shè)計的DSP，整合了 DSP及微控制器的最佳特性，主要使用在嵌入式控制應(yīng)用，針對應(yīng)用最佳化，并有效縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，核心支持特殊的IQ-math函式庫，系統(tǒng)開發(fā)人員可以使用便宜的定點數(shù)DSP來發(fā)展所需的浮點運(yùn)算算法，其主頻可高達(dá)150MHz (6.67ns周期時間)，省電設(shè)計(1.8VCore, 3.3VI / 0)，JTAG掃描支持，高效能32Bit的CPU，采用了哈佛總線結(jié)構(gòu)，快速中斷響應(yīng)，有4M線性程序?qū)ぶ房臻g和4M線性數(shù)據(jù)尋址空間，可完全滿足電力行業(yè)高精度，高速度，數(shù)據(jù)控制與處理的要求；硬件過零檢測，主要配合采樣模塊的，通過電壓比較器進(jìn)行過零點的跳變控制，通過DSP的捕獲端口進(jìn)行邊沿檢測，實現(xiàn)過零點的判斷，得到相位初始信息。信號驅(qū)動采用SN7407N六通道緩沖驅(qū)動器，其具有六高壓緩沖驅(qū)動輸入輸出口，電源電壓可達(dá)15V，驅(qū)動能力強(qiáng)，速度快；觸摸液晶屏采用北京銘正同創(chuàng)的12^56，為5.6寸觸摸液晶屏。MzTH56自帶四種字號的ASCII碼西文字庫，并且自帶基本繪圖⑶I功能，包括畫點、畫直線、矩形、圓形等；MzTH56標(biāo)準(zhǔn)模塊內(nèi)部有32M bytes大小的資源存儲器，支持GBK2312的二級(包含一級和二級)漢字庫、BMP位圖、ASCII碼西文字庫的資源。模塊為串行UART接口和SPI接口(通過模塊板載撥碼開關(guān)進(jìn)行選擇)，接口簡單、操作方便；與各種MCU均可進(jìn)行方便簡單的接口操作。MzTH56模塊自帶觸摸屏，并提供了位圖觸摸按鍵、觸摸區(qū)域設(shè)置的功能，這使得用戶可以用簡單的代碼操作就能實現(xiàn)動態(tài)響應(yīng)的觸摸按鍵顯示的功能。
[0032]一種基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器，集成了處理模塊、采樣模塊、相位檢測模塊、驅(qū)動模塊和顯示模塊，將數(shù)據(jù)信息采集、處理、控制、驅(qū)動和顯示等外設(shè)功能于一身。
[0033]所述的處理器是由TI公司的TMS320F2812芯片構(gòu)成。
[0034]所述嵌入式高速數(shù)據(jù)控制集成板的采樣芯片采用美國ADI公司的AD7656構(gòu)成。
[0035]所述的信號驅(qū)動芯片為SN7407N緩沖驅(qū)動器構(gòu)成。
[0036]所述的液晶顯示模塊為觸摸液晶屏采用北京銘正同創(chuàng)的MZTH56，為5.6寸觸摸液晶屏。
[0037]該系統(tǒng)主要由SEED-DPS2812M高速數(shù)據(jù)集成處理板以及外圍采樣模塊、信號驅(qū)動、相位檢測電路和液晶顯示組成。本實用新型基于雙DSP的多功能限流器控制系統(tǒng)主要特征是以TMS320F2812芯片為核心，以SEED-DPS2812M嵌入式高速數(shù)據(jù)控制集成板為依托，以部分外圍電路為基礎(chǔ)，以液晶顯示為窗口，為理想解決電力工業(yè)控制提供了一個解決方案。尤其是適用于電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制，動態(tài)電壓恢復(fù)器控制等領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器,其特征在于,包括第一 DSP處理器、第二 DSP處理器、第一信號采集電路、第二信號采集電路、第一鎖相電路、第二鎖相電路、第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路；所述的基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)的主電路包括IGBT整流功率電路以及IGBT電壓補(bǔ)償功率電路和限流功率電路， 第一采集電路采集主電路的整流側(cè)的電參數(shù)；第一采集電路采集的信號和第一鎖相電路輸出的鎖相信號均經(jīng)過A / D轉(zhuǎn)換器送入第一 DSP處理器；第一 DSP處理器輸出第一 PWM信號到第一驅(qū)動電路，第一驅(qū)動電路與主電路中的IGBT整流功率電路相連； 第二采集電路采集主電路中的電壓補(bǔ)償及限流電路的電參數(shù)；第二采集電路采集的電參數(shù)與第二鎖相環(huán)輸出的鎖相信號均經(jīng)過A / D轉(zhuǎn)換器送入第二 DSP處理器；第二 DSP處理器輸出第二 PWM信號和雙向可控硅信號到第二驅(qū)動電路，第二驅(qū)動電路與主電路中的IGBT電壓補(bǔ)償和限流功率電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器，其特征在于，所述的第一 DSP處理器和第二 DSP處理器均通過RS232接口與顯示器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器，其特征在于，所述的顯示器采用5.6寸觸摸液晶屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的基于雙DSP的電壓補(bǔ)償與故障限流混合系統(tǒng)控制器，其特征在于，所述的第一 DSP處理器和第二 DSP處理器均采用TMS320F2812芯片，所述的A / D轉(zhuǎn)換器為AD7656芯片；第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路均采用SN7407N緩沖驅(qū)動器，所述的第一 DSP處理器和第二 DSP處理器集成在SEED-DPS2812M數(shù)據(jù)集成處理板中。
【文檔編號】H02J3/00GK203553940SQ201320726108
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】何禹清, 徐超, 毛麗林, 劉菁菁 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院