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摘要：提出了基于TMS320F2812的磁控電抗器的新型動態(tài)無功補償方案。介紹了TMS320F2812的特點和磁控電抗器的原理，給出了基于TMS320F2812的磁控電抗器的軟、硬件設(shè)計。
TMS320F2812數(shù)字信號處理器是TI公司最近推出的32位定點DSP控制器，是目前控制領(lǐng)域最先進的處理器之一。具有基于C/C++高效32位TMS320C28x DSP內(nèi)核，并提供浮點數(shù)學(xué)函數(shù)庫，從而可以在定點處理器上方便的實現(xiàn)浮點計算。TMS320F2812 DSP集成了大量的外設(shè)，優(yōu)化過的事件管理器具有脈沖寬度調(diào)制、可編程通用計時器及捕捉譯碼器接口，12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，片上標(biāo)準(zhǔn)通訊端口等。
2 磁控電抗器的工作原理
2.1 MCR電路接線圖及工作原理
磁閥式可控電抗器的鐵芯截面積具有減小的一段，在整個容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，只有小面積的那一段飽和，其余段均處于未飽和線性狀態(tài)，通過改變小截面段磁路的飽和程度來改變電抗器的容量。
?圖1 (a)磁閥式可控電抗器的接線圖 (b)電路圖。
如圖1所示，本磁控電抗器具有完全對稱的磁路結(jié)構(gòu)。4個鐵芯柱中兩邊的起導(dǎo)磁作用，中間的兩個鐵芯柱相當(dāng)于單相電抗器的分裂鐵芯柱，面積各為Ab，長度為L-L1，每鐵芯都具有長度為L1的小截面段，其面積為Ab1 (Ab1
式中： 為鐵芯飽和度。可控硅的觸發(fā)角 與 的關(guān)系為：
2.3 小結(jié)
通過改變磁控電抗器(MCR)二次側(cè)直流回路的IGBT的觸發(fā)角，來改變二次側(cè)直流的電流，從而可以達到平滑調(diào)節(jié)電抗的目的。
3 基于TMS320F2812的磁控電抗器的設(shè)計
? 圖2 控制系統(tǒng)圖
3.1.1信號采集
圖3 M57962L 驅(qū)動 IGBT 模塊的接線圖
當(dāng) IGBT過載(過壓、過流)時，即其集電極電壓大于 15V時，隔離二極管D1截止;1腳為15V高電平，則驅(qū)動器將5腳置低電平，使IGBT截止，同時，8腳置低電平，使光耦合器工作，以驅(qū)動外接電路將輸入端13腳置高電平。穩(wěn)壓二極管Z1用于防止D1擊穿而損壞M57962L。Z2、Z3組成限幅器，以確保IGBT基極不被擊穿。
3.1.4 開關(guān)量輸入輸出電路
開關(guān)量輸入輸出電路選用TLP521-4芯片，該片內(nèi)集成了四組光電耦合器，可進行四路開關(guān)量的轉(zhuǎn)換。當(dāng)開關(guān)量輸入到TLP521-4的輸出引腳，發(fā)光二極管發(fā)出紅外光，光敏三極管受激發(fā)后便產(chǎn)生電流，在集電極輸出低電平，當(dāng)光敏三極管截止時，被拉高至VCC高電平，從而在輸出側(cè)產(chǎn)生壓降。經(jīng)TLP521-4轉(zhuǎn)換后的信號送至TMS320F2812的GPIO口。
當(dāng)TMS320F2812的GPIO輸出高、低電平時，經(jīng)過74LS373鎖存、限流后，到達光電耦合器TLP521-4，后到達ULN2803A，輸出到繼電器以控制開關(guān)。
3.2 軟件設(shè)計
通過對電壓、電流的檢測，經(jīng)模-數(shù)轉(zhuǎn)換，借助于瞬時無功功率理論，計算出實時無功，采用查表法，找出觸發(fā)IGBT的觸發(fā)角，調(diào)節(jié)磁閥式電抗器二次側(cè)的直流電流，從而達到補償?shù)男ЧＯ到y(tǒng)軟件的流程圖如圖4所示。
系統(tǒng)初始化(部分代碼)如下：
ADC模塊復(fù)位：
4 結(jié)論及創(chuàng)新點
采用TI公司高性能的TMS320F2812作為磁控電抗器的核心芯片，可以滿足實時采樣、高精度轉(zhuǎn)換，無功復(fù)雜計算及對IGBT觸發(fā)角控制的需求，簡化了硬件電路的設(shè)計要求，實現(xiàn)了磁控電抗器容量的連續(xù)無級調(diào)節(jié)。創(chuàng)新點：①單相四柱體對稱結(jié)構(gòu)與一般采用的三柱非對稱結(jié)構(gòu)相比，電磁設(shè)計更加科學(xué)、合理。②磁控電抗器的控制開關(guān)采用了電壓源控制的IGBT，簡化了控制電路，增強了控制的靈活性。③TMS320F2812作為TI公司最強大的控制處理芯片用于磁控電抗器。
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