基于TMS320LF2407A电网负序和无功补偿的研究|负序电压产生的原因

　　摘 要：本文将采用TI公司的TMS320LF2407A 芯片对三相三线制电力系统的电压、电流进行快速、精确的检测，分析出补偿电网所需的理想补偿电纳，然后对静止无功发生装置进行实时的控制。
　　关键字：负序和无功补偿；TMS320LF2407A；电流检测；电压检测
　　1、引言
　　随着经济的发展，用电量的急剧增加，发电装置和用户对电网的“污染”越来越严重。例如，高铁的快速发展给电网带来了大量的负序和无功功率，另外大多数电力电子装置功率因数很低，它们的大量应用也对电网带来了额外的负担，并影响了供电质量。因而，负序和无功的综合补偿是一个值得深入研究的问题。本文所介绍的负序和无功控制和补偿系统较以往的补偿装置有以下两点改进:
　　（1）经过演算得出的控制算法能够直接得到需要补偿到电网的理想补偿导纳，据此对静止无功补偿装置进行控制更加优越；
　　（2）为了达到复杂控制算法的要求及快速响应速度，本文采用的TMS320LF2407A 芯片设计的数字化处理器能达到设计目的。
　　2、负序和无功综合补偿的检测方法
　　本文的负序和无功综合补偿的原理图如图1所示：
　　电网系统中的三相电压与电流可以通过3-2坐标变换，得到 系统中的电压与电流，对于三相三线制电力系统，其坐标变换可以作如下简化:
　　算出 ，经滑动平均窗口可得 的直流分量 。其中 对应于基波正序电流的无功分量， 对应 于基波负序功率。
　　在网络中，每相的补偿装置由电容器组、电抗器组和晶闸管组成。通过控制晶闸管，可以调整电容器和电抗器的投入状况，从而改变导纳的大小，使之产生的负序和无功功率与电网负载的负序和无功功率大小相等，方向相反，从而对电网进行负序和无功补偿。补偿网络的导纳根据这一原则确定。
　　下面以 补偿电容器为例进行说明。补偿电容器的电流为： ，电流的对称分量为：
　　求得理想补偿电纳后，按照控制规则，分相调节TCR的触发移相角，以获得对应的等效电纳。
　　由以上理论可以得出负序和无功综合补偿导纳的检测原理图如图2所示。
　　图2 负序和无功综合补偿检测原理图
　　3、负序和无功综合补偿系统检测的DSP实现
　　3.1系统硬件的设计
　　补偿装置硬件总体结构图如图3所示。
　　图3 负序和无功综合补偿硬件结构图
　　3.2 系统软件的设计
　　软件主要包括：主程序模块，控制子程序（下转第61页）模块，采样和A/D转换子程序模块，补偿导纳计算模块等。
　　3.2.1 A/D转换子程序
　　A/D转换采用定时器TIMER1的周期匹配信号设置进入中断,在中断程序中启动A/D转换的方式实现。其流程图如图4所示。
　　3.2.2主程序流程图
　　系统的主程序流程图如图5所示。
　　图4 A/D转换子程序流程图 图5 系统主程序流程图
　　3.2.3实验结果
　　实验采用基于DSP控制的实验平台。以三相不对称纯电感做负载，图6a中由于是纯电感负载，电流滞后电压波形近 ，补偿后的波形如图6b，此时电流电压同相位。
　　a补偿前电压和电流波形 b 补偿后电压与电流波形
　　4、结束语
　　本文系统地分析了在TMS320LF2407A DSP 芯片上实现三相三线制电网的负序和无功补偿的软硬件设计，阐明了负序和无功功率综合补偿导纳的检测方法。实验表明，采用该方法检测的补偿装置能快速补偿电网负序和无功电流，提高了用电系统的经济效益，具有一定的应用价值。
　　参考文献
　　[1] 赵广,陈建业,逯帅.基于DSP的静止无功补偿装置控制器的设计[J],电力电子技术，2002(6):1～4
　　[2] 李心广,赖生礼,秦华标,徐向民. 电网的无功及三相不平衡综合补偿研究[J], 电网技术，2001(10):30～33