基于DSP和ARM9的磁阀式无功补偿器数字控制平台研究

摘要

当前，数字控制技术在电力电子设备中得到了广泛的应用，如何根据设备需要设计可靠实用的数字控制是整个电力电子设备设计工作的核心环节之一。本文以磁阀式无功补偿器为控制对象，搭建了数字控制硬件平台，开发了完备的软件系统，实现了无功补偿的数字控制，人机交互系统界面友好。所建的数字控制平台具有较好的可移植性和可扩展性，并且实用、可靠，具有推广价值。
　　 本文首先介绍了无功补偿的意义及无功补偿设备的发展状况，然后对磁阀式可控电抗器(Magnetic-valve Controlled Reactor-MCR)的无功补偿原理进行了深入的理论研究，由理论分析结果和MATLAB仿真得出了MCR的控制特性，即晶闸管触发角与MCR工作电流基波幅值之间的对应关系，并以此为基础确立了MCR开环控制策略。
　　 以MCR为控制对象，数字控制平台硬件设计分别以DSP和ARM作为MCR控制系统以及人机界面系统的核心，DSP子系统还包括电源电路、复位回路、存储设备、外围采样电路和晶闸管触发脉冲产生电路等；ARM人机界面还包括存储系统、液晶屏设备、以太网和USB支持，串行接口等。软件设计实现了基于DSP中断服务程序的电压电流采样，d-q无功算法，触发脉冲产生以及故障处理等功能，同时，开发了ARM人机界面系统，涉及的工作包括交叉编译环境建立，Linux内核、Bootloader及文件系统移植，NFS调试以及MiniGUI应用程序开发。最后对上述数字控制平台进行了模拟实验，得到了特定角度的触发脉冲。

目录

文摘

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第一章 绪 论

1.1电力系统无功功率补偿

1.1.1无功补偿的概念和意义

1.1.2无功补偿的原则和标准

1.1.3动态无功补偿原理

1.2无功补偿设备

1.2.1无功功率补偿设备及发展

1.2.2可控电抗器及发展现状

1.3数字控制应用概述

1.4本文所做的工作

第二章 磁阀式可控电抗器原理及数学模型

2.1磁阀式可控电抗器结构及基本原理

2.2磁阀式可控电抗器的电路原理

2.3磁阀式可控电抗器的数学模型

2.3.1磁阀式可控电抗器的磁路分析

2.3.2 MCR的电磁方程

2.3.3 MCR的饱和度与输出电流特性

2.3.4 MCR的等效电路

2.4 MCR无功补偿策略分析

2.4.1单相MCR控制特性分析

2.4.2三相MCR控制策略

2.5小结

第三章 控制平台硬件设计

3.1 DSP控制系统硬件设计

3.1.1 DSP板上设计

3.1.2外围电路设计

3.2 ARM人机界面硬件设计

3.2.1存储器

3.2.2时钟电路

3.2.3供电电路

3.2.4 LCD电路及触摸屏

3.2.5串口电路

3.3小结

第四章 控制平台软件设计

4.1 DSP控制程序软件编程

4.1.1捕获中断程序

4.1.2输出中断程序

4.1.3采样中断程序

4.1.4比较中断程序

4.1.5通讯程序

4.2 ARM人机界面软件编程

4.2.1嵌入式Linux架构简介

4.2.2嵌入式Linux开发流程概述

4.2.3应用程序开发前的工作(内核、Bootloader和文件系统)

4.2.4MiniGUI用户界面程序开发

4.2.5运行MiniGUI应用程序

4.3小结

第五章 样机实验

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

硕士在读期间发表的论文

致 谢