[行业技术文章]10kV晶闸管分级电压调节器控制器

摘要：为解决长线路和带有涣散发电装备配电网的电压调理问题，开发、研制了一种用于中低压配电网，能双向调理电网电压的晶闸管电压调理器TVR（ThyristorVoltageRegulator）。该文重点介绍了TVR控制器的设计思想和方式，包括控制器的整体设计、软硬件设计和抗干扰措施等，此控制器能很好地实现电压调理、监测、故障庇护、定值设置等功能。

关头词：电压；控制器；晶闸管

中图分类号：TM632 .1文献标志码：B文章编号:1003-0867(2006)08-0060-02

为保证长线路结尾用户的电压在允许的范围内，开发一种用于中低压配电网，能双向调理电网电压的晶闸管电压调理器TVR（ThyristorVoltageRegulator）。该调理器由调理变压器，串联变压器，晶闸管开关和TVR控制器等部门组成，调理变压器二次侧有若干抽头，配合晶闸管开关向串联变压器提供分歧年夜小和标的目的的调理电压。

1TVR控制器工作原理

TVR主电路接线如图1所示(图中T1T2划分为串联变压器和调整变压器；L为限流电抗器；KA为电流继电器；KM为交流接触器)。



当TVR接进10kV线路时，调整变压器额定抽头电压可获得100V，200V和300V的电压，经与晶闸管开关桥各元件导通情况相配合，可向串联变压器提供0V，100V，200V，300V共7档位的调理电压。晶闸管开关桥每相6只、三相共18只晶闸管模块受TVR控制器的控制，控制器检测到TVR用户侧电压的变化，则按设定策略控制对应晶闸管模块导通，经由过程串联变压器对电网电压进行调理，从而实现对电网电压的升、降压调整控制。

2TVR控制器硬件设计

控制器是TVR的控制中枢与焦点部件，经由过程控制调理器主电路实现调压、庇护等功能，同时实现定值整定、电压监测、数据保留等辅助功能。凭据控制器的功能需求设计了控制器硬件电路，控制器硬件系统由DSP、模拟输进单元、开关输进单元、输出控制单元、人机接口单元等组成。

2.1CPU的选用

控制器的CPU选用DSP芯片TMS320LF2407A，该芯片是Ti公司的一款定点DSP，字长16位，它的设计基于增强型的哈佛结构，具有4级流水线，处置能力高达40Mips。其内部结构和指令系统都有益于高效地进行数字旌旗灯号的处置运算。同时该芯片还有很是丰硕的外设资本，包括16路10位A/D，16路PWM，捕捉单元CAP等。在本设计中采用A/D采样电压、电流旌旗灯号，采用CAP丈频率，采用PWM控制晶闸管切换抽头。控制法式写进芯片内部32KFlash存储器中，内部1.5K的RAM用于存储变。正是由于DSP芯片的内部资本很是丰硕所以整体硬件很是简单，不仅下降了成本也有益于提高靠得住性。

2.2模拟输进单元

模拟输进单元由变送器、抗干扰处置、低通滤波器等环节组成。电压、电流旌旗灯号经变送器变换后再经滤波和限幅后送进DSP的A/D进行采样。为避免泛起频谱的“混叠效应”，用低通滤波器滤除输进旌旗灯号中高于1/2采样频率的高频成份。

2.3开关输进单元

控制器设计有线途经流、TVR温渡过高、开关阀过流等多种庇护。TVR温渡过高等庇护的状态经开关输进电路送单片机处置。在内部或外部故障时闭锁送晶闸管开关的触发旌旗灯号。

2.4输出控制单元

控制器输出包括每相6只、三相共18只双向晶闸管模块的控制，和电磁开关等庇护装备的控制。TVR控制器对晶闸管开关模块的控制采用电平方式输出，输出旌旗灯号经电压过零触发电路实现对晶闸管模块的控制。

2.5人机接口单元

人机接口单元主要包括液晶显示器、旌旗灯号指示灯、控制按键等。用于实现控制或故障信息显示、装配调试、定值设置等人机接口操作。

3TVR控制器软件设计

依据调理器调压、庇护等功能要求，运用模块化法式设计思想和C语言，设计了TVR控制器的法式。控制器法式包括主法式和旌旗灯号收集与计较、逻辑判断与分接头切换、辅助处置法式3个模块。采用这样的模块化结构对控制法式的编写、调试、修改都带来很是多的利便。

3.1主法式

主法式模块是整个法式的经管者，实现各使命之间的调剂和协调，在各个模块之间实现信息交换。

3.2旌旗灯号收集与计较法式

控制器旌旗灯号收集采用按时中断方式，丈频率后调整采样距离，从而实现软件频率跟踪，算法采用整周傅立叶算法。

3.3逻辑判断与动作法式

本模块实现控制功能，经由过程实时监测用户侧电压的变化肯定是否需要进行动作，为避免分接开关频仍动作要经过设定的动作延迟时间后再使响应晶闸管导通。本模块还经由过程丈电压和电流判断整个系统的工作状态，一旦泛起故障就立即闭合电磁开关，使抵偿回路失效，不会引发用户停电。

3.4辅助处置法式

辅助处置法式包括液晶显示、键盘识别与人机交换等，实现信息显示、定值整定、装配自检与故障处置等功能，对这些法式本文不做具体描写。

4竣事语

设计、研制的控制器是TVR焦点部件，控制器在调理器样机上的实验成效讲明，控制器的调压、庇护功能知足设计要求，在技术上能保证调理器平安、靠得住运行的需要。

参考文献

[1]姚海燕,刘连光.晶闸管分级电压调理器控制器的研制[J].现代电力,2002,19（5）.

[2]徐可军,张兴.TMS320LF/LC24系列DSP的CPU与外设[M].清华年夜学出书社.

[3]清源科技.TMS320LF240xDSP运用法式设计教程.机械工出书社.