在杂乱的实时体系中,多任务处理是比较要害的环节,选用前后台的单任务操控方法现已不能满意要求,在高速数据收集体系中RS232显着是个瓶颈。
本文选用arm处理器技能、嵌入式实时操作体系技能和通用串行总线(USB)技能来完结TCSC试验体系操控器前置单元的实践开发。 试验标明,实践体系数据收集速度与规划时预期的成果根本共同,印证了在实时性较强,多任务,需快速传输数据的杂乱体系中,引进嵌入式操作体系μC/OS-II及USB传输方法的优势和必要性。
可控串联补偿( TCSC) 是柔性沟通输电体系( FACTS)概念提出后的第一个FACTS设备。 由于TCSC直接串入输电线路,能够接连、快速、大规模地调理线路阻抗(自身的阻抗沉着性到理性改动) ,和其自身的数据收集与监控( SCADA)体系相配合,能够完结远方阻抗和功率潮流调理,停息地区性功率振动,进步体系暂态稳定性,按捺次同步谐振。 本文经过一个在研项目——福建-华东电网互联的可控串补研讨,具体介绍了可控串联补偿( TCSC)试验操控器的前置单元部分规划,以便于为实践决议计划供给完好、精确的试验数据。
TCSC的稳态特性剖析电路模型
TCSC的根本结构是固定的串补电容C并联一个由双向晶闸管(实践也可把两个单向晶闸管并联反接在一起)操控的电抗L ,图1所示为稳态剖析用的TCSC模型:
它的运转形式有:
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别离在180°规模内全导通,线路电流大部分经过L ,整个TCSC出现小电抗特性。
3) 容性微调形式。 VT导通角较小,整个TCSC的阻抗出现大于C自身的容抗特性。
4) 理性微调形式。 VT的导通角较大,整个TCSC的阻抗出现理性电抗特性。
经过其运转形式能够看出,操控双向晶闸管VT的导通角能够改动LC环路导通电流,然后能够接连快速调整TCSC阻抗值而到达其操控意图。
试验操控体系由上位主机和前置操控单元组成,上位机首要担任体系剖析,操控算法的确认。 前置单元完结高速数据收集,AD转化,与上位机快速传递数据及触发可控硅等多项功用。
前置单元的需求剖析
前置单元的在整个TCSC试验操控体系中首要完结以下3项作业。
和上位机的通讯
前置单元经过USB接口和上位机通讯。 这个功用是其它两个功用的根底,要完结这一功用,需求规划设备端(前置单元)和主机端(上位机)的USB 软件,并界说上位机和前置单元间通讯的数据格局。
数据收集
前置单元要收集从电流(电压)传感器输入的三相电流和三相电压,共六路数据。当上位机需求三相电流电压数据时,就发送指令给前置单元要求其开端收集数据,并设定所需采样的周期数。前置单元收到指令后当即开端数据收集,并经过USB把收集的数据按约好的格局送给主机。要完结六路采样功用,前置单元有必要具有采样坚持器、多路挑选器和AD转化器。
数据收集的速度剖析:由于上位机需求对电压电流信号进行高次谐波剖析,所以数据收集的速度有必要尽量快。S3C44B0X自带的AD最高采样频率为100 kSPS(10μs一次) ,加上其多路挑选器的切换时刻为15μs,实践的最快采样速度为25 μs一次。这儿挑选每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。这样每个周波能够采样100 次,能够剖析到5～7次谐波。
三相晶闸管的触发操控
上位机计算出适宜的晶闸管导通角并经过USB传给前置单元,前置单元运用此导通角宣布晶闸管触发信号。要完结此功用,前置单元有必要具有3路电压过零监测器和晶闸管触发电路,如图2所示。
硬件规划
前置单元硬件电路的中心部分选用51EDA和勤研公司联合研发的44B0X开发板。 该开发板运用SAMSUMG S3C44B0X处理器,并集成了其它外部设备,首要包含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,依据课题需求在规划中还自行扩展了过零检测电路,采样坚持电路和可控硅触发电路。
微处理器SAMSUNG S3C44B0X介绍
这是一款根据ARM7TDM I内核的32位的高性能R ISC处理器。 支撑16位Thumb和32位ARM双指令集,尤其是在运用16位Thumb指令集时依然享用arm处理器的32位的特性,如32位长的寄存器, 32位的寻址空间等,而且得到更高密度代码。 此外还集成许多外设,包含8通道ADC,外部存储器操控器, LCD操控器, 4通道DMA, 71个通用IO口,具有日历功用的RTC时钟, 5个PWM定时器,一个内部定时器和一个看门狗定时器,片内锁相环( PLL)时钟发生器(最高时钟频率66 MHz) , 2 通道异步串口,带有16 字节F IFO, I%&&&&&%、IIS总线操控器等等。
USB接口器材PD IUSBD12介绍
这是Philip s公司推出的一款使用广泛的USB 接口器材,契合USB1.1标准,集成SIE, F IFO存储器,收发器以及电压调整器,可与任何外部微操控器或微处理器完结高速并行接口(2 MB / s) ,彻底DMA操作,主端点的双缓冲装备增加了数据吞吐量并轻松完结实时数据传输。
电压过零检测电路
电压过零检测电路由一个电桥,光电阻隔及其它器材组成,共3组,两个74HC14反向门用来将电压整形为TTL电平,输入到微处理器S3C44B0X外部中止端,当电力线电压变为零时,光电阻隔器中发光二极管截止,此刻向中止端输出高电平脉冲引发中止。
采样坚持电路
采样坚持器共6 路,其间3 路测电压, 3 路测电流。选用LF398芯片,它有8个引脚, 1和4脚接电源,规模为( ±5 ～ ±18) V之间, 3脚为输入端,接电力线经变压后的电压或经电流互感器转化的电压, 2脚接1 kΩ电阻,用于调理漂移电压。7脚接参阅电压, 8 脚接操控信号,操控芯片的采样坚持状况。在这儿经过S3C44B0X的通用I/O 引脚GPF0-5 别离操控6 路采样坚持器的8脚。6脚外接坚持电容,这儿考虑到实时性的要求,因而挑选较小的%&&&&&%值,取C1 = 0.001μF,此刻采样时刻不超越10μs,一起能够满意8位的采样精度。
