[實用新型]基于DSP芯片的靜止同步補償器魯棒非線性控制裝置

無效

• 申請號: 200620151316.1
• 申請日: 2006-11-16
• 公開（公告）號: CN200972590Y
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 馬幼捷;弓晉霞;周雪松;劉富永;徐曉寧;侯明;張智勇
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G05B13/02
• 代理公司: 國嘉律師事務所
• 代理人: 王里歌

(一)技術領域：

本實用新型屬于自動控制技術領域，特別是一種基于DSP芯片的靜止同步補償器魯棒非線性控制裝置。

(二)背景技術：

電力工業作為國民經濟的支柱產業，是靜止同步補償器的廣泛應用領域。靜止同步補償器在電力系統當中可以快速平滑地吸收感性和容性無功功率、調節系統電壓、校正功率因數、平衡負荷、濾除諧波等，它將成為改善電能質量的主流設備。在靜止同步補償器中，控制器是其核心部件之一，它通過產生并控制驅動開關器件的脈沖來控制裝置的各種行為，完成所需完成的任務，它的性能直接影響裝置的補償效果。目前，國內外已有的裝置仍然采用常規的PID調節方式或引入線路功率的PSS輔助控制方式，都是基于局部線性化模型，且只能保證系統在運行點附近小范圍內的穩定性。由于STATCOM模型的非線性特征，如果發生大的擾動或運行點偏離正常值太遠，這些控制器的性能就會大大降低，很難更好的滿足我國大區域電力系統聯網后進一步提高電力系統穩定性及最大限度減少大面積停電事故的發生，難以切實保障人民生活經濟發展用電可靠性連續性的需求。

(三)實用新型內容：

本實用新型的目的在于提供一種基于DSP芯片的靜止同步補償器魯棒非線性控制裝置，它結合高性能的信號處理器和先進的非線性控制理論，構造出一種新型靜止同步補償器非線性控制裝置，以獲得快速、高精度、強魯棒性的控制效果，減少外部擾動對電力系統正常運行的影響，提高電力系統的可靠性和穩定性，最大程度減少故障損失。

本實用新型的技術方案：一種基于DSP芯片的靜止同步補償器魯棒非線性控制裝置，其特征在于它是由與外部電力系統相連接的交流采樣電路、中央處理電路、雙口RAM、脈沖發生器所組成，所說的交流采樣電路的輸入端連接外部電力系統的電壓互感器和電流互感器，其輸出端連接中央處理器的輸入端，中央處理器的輸出端通過雙口RAM連接脈沖發生器，脈沖發生器的輸出端連接在靜止同步補償器的輸入端。

上述所說的交流采樣電路包括：交流采樣前端電路；多路選擇開關；A/D轉換電路。其中交流采樣電路與電力系統相連，它的輸出端接多路選擇開關的輸入端，多路選擇開關的輸出端接A/D轉換電路的輸入端。

上述所說的中央處理器包括：

(1)實時全數字控制的高性能DSP芯片，包含大容量快速閃存、多個32位定時器、2個事件管理器和SPI、SCI、CAN多種接口；

(2)電源管理模塊，由雙電源供電器件U3及周邊電阻R15、R16、C1、C2電容構成；

(3)晶振電路，由給DSP芯片提供時鐘信號的電容C3、C4和晶振體U2構成。

其中電源管理模塊與晶振電路的輸出與DSP芯片相連，輸入與交流采樣電路的輸出相連。

上述所說的雙口RAM通信包括：左右對稱的地址線和數據線，分別與中央控制器和脈沖發生器連接。

上述所說的脈沖發生器包括：

(1)實時全數字控制的高性能DSP芯片，包含大容量快速閃存、多個32位定時器、2個事件管理器和SPI、SCI、CAN多種接口；

(2)電源管理模塊，由雙電源供電器件U3及周邊電阻R15、R16、C1、C2電容構成；

(3)晶振電路，由給DSP芯片提供時鐘信號的電容C3、C4和晶振體U2構成；

其中電源管理模塊與晶振電路的輸出與DSP芯片相連，輸入與雙口RAM的輸出相連。

本實用新型的工作方法為：

(1)交流采樣電路把系統電壓互感器二次測電壓及電流二次測電流變換為較低幅值交流電壓和電流；

(2)經多路選擇開關及模/數轉換器件變為數字量信號送入到以DSP為核心的中央處理器中；

(3)中央處理器根據輸入量按照選定的控制規律計算出晶體管的觸發角和關斷角；

(4)經脈沖發生器觸發可關斷器件，進而控制靜止同步補償器。

上述步驟(3)中所說的選定的控制規律即是把前面交流采樣電路測得的電壓和電流與參考值相比較得到的值作為控制參考信號，采用任一觸發角的正弦的取值范圍，即采用[-1，1]之間的任一數代替控制信號，得到線性模型，從而計算得到晶體管的觸發角和關斷角。

本實用新型的優越性和技術效果在于：利用高性能數字信號處理芯片實現魯棒非線性控制的靜止同步補償器控制規律，可在很大程度上提高無功控制的速度和精度，減少由于普通單片機處理速度限制而引起的控制滯后，使真個無功控制系統具有很好的調節性能和可靠性，增強電網的穩定性，保證電力系統安全運行，是一種具有很大市場前景的新一代靜止同步補償器自動控制裝置。

(四)附圖說明：