電力無功補(bǔ)償控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力無功補(bǔ)償控制器，它包括：電源單元，F(xiàn)PGA+DSP單元,按鍵輸入單元和液晶顯示單元，通訊單元，控制單元；連接關(guān)系為：數(shù)據(jù)采集單元、開入開出單元、通訊單元以及雙端口RAM單元連接到FPGA單元；而FPGA單元和DSP單元通過雙端口RAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，并且多方式的通訊單元和人機(jī)交互單元與DSP單元連接。本實(shí)用新型具有較高的可靠性，體積小，易安裝，功能強(qiáng)大，造價(jià)低的顯著特點(diǎn)?？梢蕴岣吖β室驍?shù)，改善電壓質(zhì)量，減少配電線路無功輸送流量，縮短配電線路無功輸送距離。
【專利說明】
電力無功補(bǔ)償控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力無功補(bǔ)償控制器，具體是一種應(yīng)用到電力線路無功補(bǔ)償控制器的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)網(wǎng)線路較長，負(fù)荷分布不均勻，需安裝的補(bǔ)償點(diǎn)較多，如果照搬變電站的無功補(bǔ)償模式，勢必造成投資大，補(bǔ)償效果不明顯，且安裝維護(hù)不方便。如果采用固定地點(diǎn)安裝固定容量的補(bǔ)償方法，雖然投資較少，但由于未加任何保護(hù)，在運(yùn)行條件惡劣的農(nóng)網(wǎng)中常發(fā)生電容器燒毀事故，給電網(wǎng)運(yùn)行造成安全隱患。
[0003]因此現(xiàn)有無功補(bǔ)償裝置，基本還存在著功能單一、穩(wěn)定性差，精度低等不足之處。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種電力無功補(bǔ)償控制器。目的是提供一種高壓線路無功補(bǔ)償自動(dòng)投切、保護(hù)動(dòng)作可靠、開關(guān)投切容量大、安裝方便，并且非常適應(yīng)農(nóng)網(wǎng)線路長、補(bǔ)償點(diǎn)多、運(yùn)行條件惡劣的需要的無功補(bǔ)償控制器。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]電力無功補(bǔ)償控制器，它包括:電源單元，F(xiàn)PGA+DSP單元，按鍵輸入單元和液晶顯示單元，通訊單元，控制單元;連接關(guān)系為:數(shù)據(jù)采集單元、開入開出單元、通訊單元以及雙端口 RAM單元連接到FPGA單元;而FPGA單元和DSP單元通過雙端口 RAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，并且多方式的通訊單元和人機(jī)交互單元與DSP單元連接，按鍵輸入單元和液晶顯示單元?jiǎng)t通過與控制單元通訊完成控制參數(shù)修改以及控制信號(hào)顯示功能。
[0007]所述的FPGA單元支持并行和流水結(jié)構(gòu);FPGA單元部內(nèi)嵌了DSP乘法模塊。
[0008]所述的按鍵輸入單元由9針阻排、GAL20V8B邏輯編程芯片、按鈕組成。
[0009]所述的通訊單元是以太網(wǎng)通信，具有1Mbi t或10Mbi t自適應(yīng)通訊能力；同時(shí)具有RS232接口、RS485接口、USB接口和JTAG接口 ；所述以太網(wǎng)通信采用Realtek公司第三代快速以太網(wǎng)控制芯片RTL8019，內(nèi)嵌16Kbit SRAM。
[0010]所述的控制單元由分、合繼電器、保持繼電器、信號(hào)繼電器組成，繼電器連接真空永磁斷路器，用真空永磁斷路器作為電容器的投切開關(guān)。
[0011 ]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用效果是:
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，當(dāng)前的控制器控制算法簡單，不能達(dá)到精確控制，而且控制實(shí)時(shí)性差，不具有遠(yuǎn)方遙控功能。本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn):控制器根據(jù)線路無功、電壓的變化情況進(jìn)行自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，減少配電線路無功輸送流量，縮短配電線路無功輸送距離。FPGA+DSP的應(yīng)用，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的可靠性，可以達(dá)到實(shí)時(shí)的測量和控制；以太網(wǎng)具有高速數(shù)據(jù)通信能力和抗干擾能力，而且可實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，保護(hù)定值設(shè)定及裝置工作狀態(tài)的查詢；按鍵和顯示電路，使用LCD液晶顯示，實(shí)現(xiàn)參數(shù)輸入設(shè)置和測量數(shù)據(jù)、保護(hù)信息、故障波形的顯示，顯示模塊，采用并行方式，響應(yīng)速度快，人機(jī)交互性很強(qiáng);保護(hù)功能齊備:具有過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、零序電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)、拒動(dòng)保護(hù)、缺相保護(hù)、電容器開口三角電壓保護(hù)、諧波電壓保護(hù)、諧波電流保護(hù)，并可按照需求求進(jìn)行定制；測量功能:高精度測量電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率;高度集成:集保護(hù)、測量、控制、監(jiān)測、通訊、事件記錄等多種功能于一體;友好人機(jī)界面:圖形液晶顯示，動(dòng)態(tài)顯示一次系統(tǒng)圖、實(shí)時(shí)波形圖、故障錄波圖、各種電氣參數(shù)及保護(hù)信息；此外本實(shí)用新型還具有高可靠性，體積小，易安裝，功能強(qiáng)大，造價(jià)低的顯著特點(diǎn)。
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型無功補(bǔ)償控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型電源電路原理圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型按鍵顯不電路原理圖中按鍵電路；
[0017]圖4是本實(shí)用新型按鍵顯不電路原理圖中液晶顯不電路；
[0018]圖5是本實(shí)用新型以太網(wǎng)通訊電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型是一種電力無功補(bǔ)償控制器，具體是一種基于FPGA+DSP單元的無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)。它包括:電源單元，F(xiàn)PGA+DSP單元，按鍵輸入單元和液晶顯示單元，通訊單元，控制單元。FPGA+DSP單元結(jié)構(gòu)可以方便地實(shí)現(xiàn)邏輯控制和復(fù)雜算法協(xié)調(diào)控制功能。連接關(guān)系為:數(shù)據(jù)采集單元、開入開出單元、通訊單元以及雙端口 RAM單元連接到FPGA單元；而FPGA單元和DSP單元通過雙端口 RAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，并且多方式的通訊單元和人機(jī)交互單元與DSP單元連接;按鍵單元和液晶顯示單元?jiǎng)t通過與控制單元通訊完成控制參數(shù)修改以及控制信號(hào)顯示等功能;這樣的硬件結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法和邏輯控制的實(shí)時(shí)操作。
[0020]電源單元，電源是整個(gè)系統(tǒng)能夠正常工作的基本保證，如果電源電路設(shè)計(jì)不好，系統(tǒng)有可能不能工作，或者即使能工作但是散熱條件不好，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定等異常情況。所以如何選用合適的電源芯片，以及如何合理地對(duì)電源進(jìn)行布局布線，都是值得下大功夫研究的。
[0021]FPGA+DSP單元，首先，F(xiàn)PGA支持并行和流水結(jié)構(gòu)。這樣可以通過多個(gè)處理單元(PE)的并行工作，能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)好、數(shù)據(jù)量大的算法和高性能的數(shù)字信號(hào)處理，特別適用于本實(shí)用新型中。其次，F(xiàn)PGA內(nèi)部越來越多地內(nèi)嵌了DSP乘法模塊。這些單元是硬件模塊，運(yùn)行速度很高，特別適合那些需要大量乘法計(jì)算的算法。FPGA的乘法運(yùn)算性能最高已經(jīng)超過了 100GMAC的水平，遠(yuǎn)超過通用的DSP芯片，接近了專用處理芯片(ASIC)的能力。另外，F(xiàn)PGA和其他所有可編程器件一樣，具有非常好的靈活性。特別是某些型號(hào)的FPGA已經(jīng)開始支持動(dòng)態(tài)配置或者局部重構(gòu)，為設(shè)計(jì)高智能型的信號(hào)處理設(shè)備提供了可能。
[0022]DSP芯片是基于軟件可編程的，開發(fā)語言主要是C語言，個(gè)別場合需要編寫匯編語言。相對(duì)于HDL語言，C語言更容易讓初學(xué)者接受，因此DSP芯片在信號(hào)處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，C語言屬于高級(jí)語言，因此在DSP上描述復(fù)雜算法的難度要低于FPGA。另外，DSP芯片的結(jié)構(gòu)也適合數(shù)據(jù)量大，重復(fù)性高的算法。特別是乘加累加計(jì)算(MAC)密集和for循環(huán)密集的算法。DSP芯片一般采用時(shí)間上壓縮和空間上并行的兩種主要手段來實(shí)現(xiàn)高性能的數(shù)據(jù)處理。時(shí)間上壓縮技術(shù)包括單周期指令、專用的硬件乘法累加器以及多種尋址方式等:空間上并行技術(shù)包括哈佛式總線結(jié)構(gòu)、多運(yùn)算單元以及靈活的流水線技術(shù)等。
[0023]基于FPGA+DSP的信號(hào)處理系統(tǒng)可以同時(shí)具備FPGA和DSP的優(yōu)勢。
[0024](I)支持更高的計(jì)算處理能力。
[0025]FPGA+DSP雙芯片單元處理系統(tǒng)的計(jì)算能力相對(duì)單芯片系統(tǒng)更加強(qiáng)大，而且可以充分發(fā)揮兩種芯片的性能潛力。
[0026](2)靈活的重構(gòu)方案。
[0027]FPGA芯片和DSP芯片兩者之間可以互相配置。通常情況下，DSP會(huì)作為系統(tǒng)的主控制器，F(xiàn)PGA上電后由DSP來完成配置。在系統(tǒng)的工作期間，DSP可以根據(jù)需要，重新配置FPGA，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能重構(gòu)。
[0028]在本實(shí)用新型中，需要根據(jù)FPGA采集到的數(shù)據(jù)判斷投切電容量得多少以及模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)，這種應(yīng)用中就可以充分發(fā)揮FPGA+DSP構(gòu)建的靈活性，DSP可以根據(jù)模糊控制方式來選擇不同的配置文件加載到FPGA中，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)控制。另外，系統(tǒng)工作過程中，如果DSP芯片在自檢過程中發(fā)現(xiàn)功能異常，也可以請求FPGA芯片重新配置自己。這樣的系統(tǒng)具備一定的自我修復(fù)能力，更加智能化。
[0029](I)開發(fā)難度和系統(tǒng)成本折中。
[0030]從控制系統(tǒng)成本角度看，單芯片應(yīng)該是最好的方案。但是，無論是米用FPGA還是DSP，單芯片的方案開發(fā)難度都會(huì)提高。單FPGA的方案實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制會(huì)比較困難，而單DSP的方案實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的重復(fù)計(jì)算會(huì)有很大難度。
[0031]所述的按鍵輸入單元，按鈕輸入由9針阻排、GAL20V8B邏輯編程芯片、按鈕等組成，可實(shí)現(xiàn)激活、確認(rèn)、退出、重啟、上下左右等按鈕功能。利用GAL20V8B實(shí)現(xiàn)83譯碼功能，減少按鈕連接到DSP芯片的引腳，節(jié)約單片機(jī)資源，通過阻排和VCC電源實(shí)現(xiàn)上拉功能，當(dāng)按下按鈕時(shí)實(shí)現(xiàn)高電平到低電平的跳變，單片機(jī)掃描出各按鈕狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)按鈕對(duì)應(yīng)功能。實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)通信，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)輸入端口是高電平，表示沒有按鍵按下，按鍵按下時(shí)，單片機(jī)輸入端口是低電平，此時(shí)按鍵按下，單片機(jī)可以通過讀端口的高低電平來判斷按鍵是否按下，從而執(zhí)行每個(gè)按鍵的功能。
[0032]所述的液晶顯示單元，采用液晶顯示，有串行通訊和并行通訊兩種通訊方式，采用并行方式，所占用的I/o 口資源多，但是響應(yīng)速度快，可以實(shí)時(shí)跟蹤信號(hào)的顯示，串行方式速度比并行方式慢，此系統(tǒng)的單片機(jī)通用I/O資源很多，采用并行方式進(jìn)行測量數(shù)據(jù)、保護(hù)信息、故障波形的顯示，同時(shí)將故障信息提示給運(yùn)行人員。
[0033]所述的通訊單元，本裝置具有高速數(shù)據(jù)通信能力和抗干擾能力，目前以太網(wǎng)通信具有1Mbit或10Mbit自適應(yīng)通訊能力，光纖傳輸具有良好的抗干擾能力。因此，采用光纖以太網(wǎng)通信方式來加強(qiáng)本裝置的抗干擾能力和高速通信能力，同時(shí)擴(kuò)展具有常用的RS232接口、RS485接口、USB接口和JTAG接口。在電力系統(tǒng)中多種通訊方式并存的今天，迫切需要一種具有高速傳輸能力、具有統(tǒng)一傳輸格式的通行標(biāo)準(zhǔn)，在各國電力公司和研究院所對(duì)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850推動(dòng)下，使以太網(wǎng)通信成為電力系統(tǒng)內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)(IEEE 802.3)。因此，將IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)作為本裝置對(duì)外的主要通信格式。本裝置的以太網(wǎng)通信采用Realtek公司第三代快速以太網(wǎng)控制芯片RTL8019，它支持Ethernet II和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)嵌16Kbit SRAM，可以通過以太網(wǎng)交換機(jī)在雙絞線上實(shí)現(xiàn)1Mbps同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，具有16位數(shù)據(jù)線接口和20位地址線接口，支持8位或16位的數(shù)據(jù)模式，支持跳線和免跳線兩種模式，支持8條線路的中斷請求，支持3種標(biāo)準(zhǔn)電源關(guān)閉模式。
[0034]所述的控制單元，實(shí)現(xiàn)投切電容器組的控制。由分、合繼電器，保持繼電器，信號(hào)繼電器組成，繼電器連接真空永磁斷路器，用真空永磁斷路器作為電容器的投切開關(guān)，具有分合閘速度快，觸頭壓力大、觸頭開距大、優(yōu)異的滅弧性能，能開斷大容量的電容裝置而不發(fā)生重燃，同時(shí)真空斷路器自身的功耗極小，無需特別考慮散熱問題，并且采用的永磁操作機(jī)構(gòu)是目前結(jié)構(gòu)最可靠的一種操作機(jī)構(gòu)，其所用的零件少，工作時(shí)主要運(yùn)動(dòng)部件只有一個(gè)，永久磁鐵實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)終端位置的保持功能，取代了傳統(tǒng)的機(jī)械脫扣和鎖扣裝置。開關(guān)線圈僅在合閘或分閘操作時(shí)通以一個(gè)小的脈沖電流，線圈基本不發(fā)熱，從根本上保證了線圈的壽命。因此采用永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器非常適合于本系統(tǒng)的頻繁投切電容器狀態(tài)，具有其它開關(guān)設(shè)備無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
[0035]本實(shí)用新型工作時(shí)，F(xiàn)PGA單元和DSP單元主要按照功能進(jìn)行劃分，F(xiàn)PGA主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算，DSP單元負(fù)責(zé)模糊控制策略的實(shí)現(xiàn)，并有DSP輸出控制信號(hào)，完成電容器組的投切以及電容的保護(hù)。需要根據(jù)FPGA采集到的數(shù)據(jù)判斷投切電容量得多少以及模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)，這種應(yīng)用中就可以充分發(fā)揮FPGA+CPLD單元構(gòu)建的靈活性，DSP單元可以根據(jù)模糊控制方式來選擇不同的配置文件加載到FPGA單元中，實(shí)現(xiàn)模糊動(dòng)態(tài)控制。另外，系統(tǒng)工作過程中，如果DSP芯片在自檢過程中發(fā)現(xiàn)功能異常，也可以請求FPGA芯片重新配置自己。無功補(bǔ)償控制器的FPGA對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，得出線路的電壓，電流，有功功率，無功單元功率，功率因數(shù)等參數(shù)，根據(jù)無功功率和功率因數(shù)核心控制參數(shù)，得到負(fù)載所需的無功功率，計(jì)算出線路所需的無功補(bǔ)償容量，輸入給DSP單元中，然后根據(jù)模糊控制理論，選擇多種投切控制方式，主要有按時(shí)間控制型、按電壓控制型、按時(shí)間/電壓控制型、按功率因數(shù)控制型、按無功功率和電壓綜合控制型、遠(yuǎn)方遙控型、手動(dòng)就地控制性，調(diào)整線路的感性無功功率和功率因數(shù)，完成電能質(zhì)量的改善;本裝置還設(shè)有完善的保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等保護(hù)功能；以太網(wǎng)的應(yīng)用，可以把所有現(xiàn)場的動(dòng)作及保護(hù)信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)送到后臺(tái)配合監(jiān)控系統(tǒng)軟件進(jìn)行顯示分析，顯示線路的有功功率、無功功率、電壓總諧波畸變率、電流總諧波畸變率及電容器三相電流等參量，可以真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方遙控投切和保護(hù)功能;按鍵輸入和液晶顯示電路的應(yīng)用，能夠完成參數(shù)的修改和功能設(shè)定，并將參數(shù)設(shè)置，運(yùn)行結(jié)果等信息顯示出來。
[0036]本實(shí)用新型是基于DSP+FPGA單元實(shí)現(xiàn)的多功能無功補(bǔ)償綜合保護(hù)控制器的設(shè)計(jì)，DSP的型號(hào)為TMS320F2812，作為模糊控制算法和通訊的核心單元，F(xiàn)PGA的型號(hào)為EP1C12Q240C8，作為信號(hào)采集計(jì)算的輔助單元，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)采集線路中電壓和電流，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過快速傅立葉變換計(jì)算線路中當(dāng)前的電壓、電流有效值，有功功率，無功功率，功率因數(shù)等參數(shù)，把計(jì)算得到的參數(shù)送給DSP，DSP按照模糊控制算法實(shí)現(xiàn)電容器的投切和保護(hù)控制等功能。
[0037]如圖1所示，圖1是本實(shí)用新型無功補(bǔ)償控制器的結(jié)構(gòu)框圖，本實(shí)用新型保護(hù)的對(duì)象包括本框圖所述的整體結(jié)構(gòu)功能，DSP+FPGA是本實(shí)用新型名的控制器核心單元。FPGA+DSP單元應(yīng)用，F(xiàn)PGA支持并行和流水結(jié)構(gòu)。這樣可以通過多個(gè)處理單元(PE)的并行工作，能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)好、數(shù)據(jù)量大的算法和高性能的數(shù)字信號(hào)處理，特別適用于本實(shí)用新型中。其次，F(xiàn)PGA內(nèi)部越來越多地內(nèi)嵌了 DSP乘法模塊。這些模塊是硬件模塊，運(yùn)行速度很高，特別適合那些需要大量乘法計(jì)算的算法。FPGA的乘法運(yùn)算性能最高已經(jīng)超過了 100GMAC的水平，遠(yuǎn)超過通用的DSP芯片，接近了專用處理芯片(ASIC)的能力。另外，F(xiàn)PGA和其他所有可編程器件一樣，具有非常好的靈活性。特別是某些型號(hào)的FPGA已經(jīng)開始支持動(dòng)態(tài)配置或者局部重構(gòu)，為設(shè)計(jì)高智能型的信號(hào)處理設(shè)備提供了可能。采集單元主要功能采集電網(wǎng)電壓和電流，并經(jīng)過信號(hào)處理電路，連接到FPGA單元實(shí)現(xiàn)多AD數(shù)據(jù)采集時(shí)序控制，并將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫p端口RAM中，DSP不斷從RAM中讀取數(shù)據(jù)計(jì)算，并輸出控制信號(hào)經(jīng)過RAM給FPGA進(jìn)行邏輯判斷。FPGA主要負(fù)責(zé)邏輯控制和通訊功能，DSP主要負(fù)責(zé)算法計(jì)算、按鍵顯示等人際交互功能，并通知具有多方式的通信單元。
[0038]圖2所述FPGA電源電路，AS2380可以提供3A電流，線性電源，適用240管腳以下，30萬邏輯門以下的FPGA。對(duì)于線性電源，輸出和輸入電壓的關(guān)系為:V0ut=(l+RP3/RP2)*Vref，￥代€—般是1.25￥，輸入￥丨11為5￥，輸出為1.5￥，1^2/1^3=1/5，而1^3—般要求100?150歐姆，RP3=100，RP2=500。如果采用了固定電平輸出的芯片，只需要把RP3接地，RP2不焊接即可。
[0039]如圖3所示，圖3是本實(shí)用新型按鍵顯示電路原理圖中按鍵電路;按鈕輸入由9針阻排、GAL20V8B邏輯編程芯片、按鈕等組成，可實(shí)現(xiàn)激活、確認(rèn)、退出、重啟、上下左右等按鈕功能。利用GAL20V8B實(shí)現(xiàn)83譯碼功能，減少按鈕連接到TMS320F2812芯片的引腳，節(jié)約單片機(jī)資源，通過阻排和VCC電源實(shí)現(xiàn)上拉功能，當(dāng)按下按鈕時(shí)實(shí)現(xiàn)高電平到低電平的跳變，單片機(jī)掃描出各按鈕狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)按鈕對(duì)應(yīng)功能。
[°04°] 如圖4所示，圖4是本實(shí)用新型按鍵顯示電路原理圖中液晶顯示電路；顯示輸出由大屏幕液晶顯示模塊SMG240128A、74HC138組成，液晶顯示模塊SMG240128A與TMS320F2812接口采用8位數(shù)據(jù)線并行輸入輸出和8條控制線，將、通過邏輯組合生成讀寫使能信號(hào)。將A0、A1分別連接到CS1、CS2引腳，將四個(gè)控制信號(hào)映射到TMS320F2812的地址空間上，方便程序的編寫。用74HC138生成片選信號(hào)，方便以后擴(kuò)充其他外圍芯片。液晶顯示芯片采用矽創(chuàng)公司的ST7920液晶顯示芯片，此液晶顯示芯片含有漢字庫，加快液晶程序的編寫，可以實(shí)現(xiàn)顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型及自定義圖像，通過可調(diào)電阻可實(shí)現(xiàn)液晶亮度和對(duì)比度的調(diào)節(jié)，輸出類型可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣輸出、文本輸出、圖形輸出。
[0041 ]圖5是本實(shí)用新型以太網(wǎng)通訊電路原理圖。是由RTL8019芯片構(gòu)成的以太網(wǎng)通信電路原理圖，采用跳線工作方式，即網(wǎng)卡的I/O和中斷由跳線決定;JP引腳接高電平，選擇16位數(shù)據(jù)總線;DSP處理器通過4條地址線A0-A3選擇RTL8019的寄存器地址和存儲(chǔ)器地址，控制并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取;指示網(wǎng)卡狀態(tài)的引腳連接到Green/Red LED，便于直觀判斷以太網(wǎng)通訊狀態(tài);通過可編程邏輯器件(PSD4235G2)對(duì)RTL8019的片選信號(hào)進(jìn)行控制。RTL8019以太網(wǎng)芯片不能單獨(dú)工作，還必須有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)變壓器在RJ-45接口和RTL8019中間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。
[0042]本實(shí)用新型在工作時(shí)，DSP+FPGA劃分的基本原則就是把數(shù)據(jù)密集，算法簡單、重復(fù)性高的功能放在FPGA上執(zhí)行，即電壓、電流，有功功率，無功功率因數(shù)，功率因數(shù)等參數(shù)計(jì)算放在FPGA上實(shí)現(xiàn)。把算法復(fù)雜，重復(fù)性低的功能分配給DSP實(shí)現(xiàn)。FPGA負(fù)責(zé)采集線路中電壓和電流，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過快速傅立葉變換計(jì)算線路中當(dāng)前的電壓、電流有效值，有功功率，無功功率，功率因數(shù)等參數(shù)，把計(jì)算得到的參數(shù)送給DSP，DSP按照模糊控制算法實(shí)現(xiàn)電容器的投切和保護(hù)控制等功能。
[0043]本實(shí)例中，F(xiàn)PGA+DSP單元的設(shè)計(jì)流程和單獨(dú)FPGA或者DSP設(shè)計(jì)流程相比，最大不同點(diǎn)就是在設(shè)計(jì)流程里面增加了功能劃分環(huán)節(jié)。這個(gè)環(huán)節(jié)的主要目的就算將系統(tǒng)功能進(jìn)行分解，然后分配給FPGA和DSP去執(zhí)行。在本實(shí)用新型中，功能劃分的基本原則就是把數(shù)據(jù)密集，但算法簡單重復(fù)性高的功能放在FPGA上執(zhí)行，而把控制策略和算法的功能分配給DSP實(shí)現(xiàn)，這樣可以充分發(fā)揮兩種芯片的特長。具體來說，就是FPGA負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)送給DSP芯片，而DSP用來對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由于FGPA處理芯片的應(yīng)用，使所有參數(shù)的測量具有非常好的實(shí)時(shí)性，以太網(wǎng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了分布式控制，便于操作人員進(jìn)行WEB瀏覽和控制當(dāng)前控制器的工作狀態(tài);按鍵輸入和液晶顯示電路模塊使得現(xiàn)場觀看運(yùn)行參數(shù)和參數(shù)修改提供了方便。本裝置人機(jī)交互性很強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)人性化，簡易化操作。
[0044]本技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電力無功補(bǔ)償控制器，其特征是:它包括:電源單元，F(xiàn)PGA+DSP單元，按鍵輸入單元和液晶顯示單元，通訊單元，控制單元;連接關(guān)系為:數(shù)據(jù)采集單元、開入開出單元、通訊單元以及雙端口 RAM單元連接到FPGA單元;而FPGA單元和DSP單元通過雙端口 RAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，并且多方式的通訊單元和人機(jī)交互單元與DSP單元連接，按鍵輸入單元和液晶顯示單元?jiǎng)t通過與控制單元通訊完成控制參數(shù)修改以及控制信號(hào)顯示功能。2.根權(quán)利要求1所述的電力無功補(bǔ)償控制器，其特征是:所述的FPGA單元支持并行和流水結(jié)構(gòu);FPGA單元部內(nèi)嵌了 DSP乘法模塊。3.根權(quán)利要求1所述的電力無功補(bǔ)償控制器，其特征是:所述的按鍵輸入單元由9針阻排、GAL20V8B邏輯編程芯片、按鈕組成。4.根權(quán)利要求1所述的電力無功補(bǔ)償控制器，其特征是:所述的通訊單元是以太網(wǎng)通信，具有1Mbit或10Mbit自適應(yīng)通訊能力；同時(shí)具有RS232接口、RS485接口、USB接口和JTAG接口 ；所述以太網(wǎng)通信采用Realtek公司第三代快速以太網(wǎng)控制芯片RTL8019，內(nèi)嵌16Kbit SRAM。5.根權(quán)利要求1所述的電力無功補(bǔ)償控制器，其特征是:所述的控制單元由分、合繼電器、保持繼電器、信號(hào)繼電器組成，繼電器連接真空永磁斷路器，用真空永磁斷路器作為電容器的投切開關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK205429737SQ201520740415
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年9月23日
【發(fā)明人】李斌, 王亮, 荊瀾濤, 李爽, 李學(xué)斌, 于在明, 胡大偉, 王磊, 趙義松
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 沈陽工程學(xué)院