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OSII嵌入式操作系统的TCSC实验控制器前置单元设计

发布时间:2020-07-21 17:36:52 阅读: 来源:油气田缓蚀剂厂家

可控串联补偿( TCSC) 是柔性交流输电系统( FACTS)概念提出后的第一个FACTS装置。 由于TCSC直接串入输电线路,可以连续、快速、大范围地调节线路阻抗(本身的阻抗从容性到感性变化) ,和其自身的数据采集与监控( SCADA)系统相配合,可以实现远方阻抗和功率潮流调节,平息地区性功率振荡,提高系统暂态稳定性,抑制次同步谐振。 本文通过一个在研项目——福建-华东电网互联的可控串补研究,详细介绍了可控串联补偿( TCSC)实验控制器的前置单元部分设计,以便于为实际决策提供完整、准确的实验数据。

TCSC的稳态特性分析电路模型

TCSC的基本结构是固定的串补电容C并联一个由双向晶闸管(实际也可把两个单向晶闸管并联反接在一起)控制的电抗L ,图1所示为稳态分析用的TCSC模型:

它的运行模式有:

1) 晶闸管截止。 TCSC等同于固定串联补偿。

2) 晶闸管旁路。 在电流正或反方向流过VT时,双向晶闸管VT分别在180°范围内全导通,线路电流大部分通过L ,整个TCSC呈现小电抗特性。

3) 容性微调模式。 VT导通角较小,整个TCSC的阻抗呈现大于C本身的容抗特性。

4) 感性微调模式。 VT的导通角较大,整个TCSC的阻抗呈现感性电抗特性。

通过其运行模式可以看出,控制双向晶闸管VT的导通角可以改变LC环路导通电流,从而可以连续快速调整TCSC阻抗值而达到其控制目的。

实验控制系统由上位主机和前置控制单元组成,上位机主要负责系统分析,控制算法的确定。 前置单元实现高速数据采集,AD转换,与上位机快速传递数据及触发可控硅等多项功能。

前置单元的需求分析

前置单元的在整个TCSC实验控制系统中主要完成以下3项工作。

和上位机的通讯

前置单元通过USB接口和上位机通讯。 这个功能是其它两个功能的基础,要实现这一功能,需要设计设备端(前置单元)和主机端(上位机)的USB 软件,并定义上位机和前置单元间通讯的数据格式。

数据采集

前置单元要采集从电流(电压)传感器输入的三相电流和三相电压,共六路数据。当上位机需要三相电流电压数据时,就发送命令给前置单元要求其开始采集数据,并设定所需采样的周期数。前置单元收到命令后立即开始数据采集,并通过USB把采集的数据按约定的格式送给主机。要实现六路采样功能,前置单元必须具备采样保持器、多路选择器和AD转换器。

数据采集的速度分析:因为上位机需要对电压电流信号进行高次谐波分析,所以数据采集的速度必须尽量快。S3C44B0X自带的AD最高采样频率为100 kSPS(10μs一次) ,加上其多路选择器的切换时间为15μs,实际的最快采样速度为25 μs一次。这里选择每0.2 ms对三相电压和三相电流各采样一次,即每33μs采样一个数据。这样每个周波可以采样100 次,可以分析到5~7次谐波。

三相晶闸管的触发控制

上位机计算出合适的晶闸管导通角并通过USB传给前置单元,前置单元使用此导通角发出晶闸管触发信号。要实现此功能,前置单元必须具有3路电压过零监测器和晶闸管触发电路,如图2所示。

硬件设计

单元硬件电路的核心部分采用51EDA和勤研公司联合研制的44B0X开发板。 该开发板使用SAMSUMG S3C44B0X处理器,并集成了其它外部设备,主要包括2 MB16 位数据宽度的线性Flash( SST39VF160) , 10M TCP / IP 接口(RTL8019 ) , USBDevice接口( Philip s PD IUSBD12) ,LCD接口, 7路ADC输入,两路标准RS232接口等等。此外,根据课题需要在设计中还自行扩展了过零检测电路,采样保持电路和可控硅触发电路。

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