電力濾波系統開發中軟件規劃設計研究

李芳芳　張南　王波

摘 要：在電力濾波系統開發中軟件的規劃設計至關重要。本文作者使數位訊號處理器TMS320F2812作為系統的控制核心，并以CCStudio 3.1作為數位控制板的軟件開發系統，而本文是以C語言來撰寫程序，以下將針對程序的設計及流程進行闡述。

關鍵詞：電力濾波；系統開發；軟件；規劃；設計；研究

中圖分類號：TN713

1 ADC轉換比例介紹

本文系統透過電壓及電壓感測電路，調整其比例與直流位準，再經由 DSP 之類比數位轉換通道，將類比訊號轉換成數位訊號送入程序中運算，藉此來完成系統的回授控制，其中ADC所能允許的電壓范圍為0～3伏特。

TMS320F2812之類比/數位轉換表達式如下所示：

利用式（1）來設計本文系統中實際上的電壓、電流回授值轉換為數位值后的比值，如表1所示。

2 主程序流程介紹

程序架構可分為主程序及中斷服務子程序，主程序部分是設定暫存器功能、變數的宣告與初始化及執行無窮循環動作，控制部份則是在中斷服務子程序內執行，利用中斷頻率與正緣觸發訊號來達到所需的控制時間，圖1為系統程序流程圖，其說明如下所示：（1）程序開始。（2）設定變數資料型態及其初始值。（3）規劃外圍相關緩存器，包含計數器、I/O腳位設定，中斷功能的開啟及類比數位轉換通道設定。（4）進入主程序則執行閘流體觸發角度的產生與輸出并等待中斷發生，當中斷發生時進入中斷服務子程序。

3 中斷服務子程序

當發生中斷后，系統程序式流程會進入中斷服務子程序執行主要的控制功能程序，分成五個中斷服務子程序，其執行的流程如圖2，說明如下：

3.1 計數器1中斷服務子程序

（1）計數器1產生中斷事件，程序進入中斷服務子程序。（2）經由類比數位轉換信道取得控制所需訊號vm、vt、imL、itL、imc、itc與Vdc。（3）計算所需之補償電流。（4）計算出的補償電流進入遲滯電流控制。（5）產生PWM訊號送至功率開組件M1～M4。（6）中斷結束，跳回主程序。

3.2 Capture1中斷服務子程序

（1）m相電源端電壓正緣觸發訊號產生，進入中斷服務子程序。（2）記錄電源端電壓正緣觸發訊號產生時之計數器2的計數值。（3）中斷結束，跳回主程序。

3.3 Capture2中斷服務子程序

（1）m相負載端電流正緣觸發訊號產生，進入中斷服務子程序。（2）記錄負載端電流正緣觸發訊號產生時之計數器2的計數值。（3）中斷結束，跳回主程序。

3.4 Capture4中斷服務子程序

（1）t相電源端電壓正緣觸發訊號產生，進入中斷服務子程序。（2）記錄電源端電壓正緣觸發訊號產生時之計數器4的計數值。（3）中斷結束，跳回主程序。

3.5 Capture5中斷服務子程序

（1）t相負載端電流正緣觸發訊號產生，進入中斷服務子程序。（2）記錄負載端電流正緣觸發訊號產生時之計數器4的計數值。（3）中斷結束，跳回主程序。

4 補償電流程控流程

在程序計算補償電流的部份，詳細的補償電流程控流程，說明如下：（1）進入產生補償電流原理子程序。（2）利用Capture1與Capture2中斷子程序，求出m相負載之觸發角度，利用Capture4與Capture5中斷子程序，求出t相負載之觸發角度。（3）求出二相負載電流的基本波成份平均值I avg。（4）將已求得的I avg分別與m相及t相之單位電壓相乘，可得實際電源端電流參考訊號ims及its。（5）計算直流鏈電壓閉回路控制值I cm。（6）重新修正實際電源端電流參考訊號ims及its。（7）將實際電源端電流減去負載電電流可得補償電流參考訊號imc*及itc*。（8）補償電流產生子程序結束。

5 結束語

本文針對電力濾波系統開發提出軟件規劃設計方法，用以改善相位控制非線性負載在變換角度時，負載電流變化之瞬時現象。以上系統架構是透過Matlab軟件建立而成與模擬分析，控制則是使用TMS320F2812為核心，藉由電壓電流感測電路，光耦合驅動電流等將系統回授控制實現。

參考文獻：

[1]羅安.電網諧波治理和無功補償技術及裝備[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]吳敏，桂衛華，何勇.現代魯棒控制[M].長沙：中南大學出版社，2006.

[3]（加）R.MohanMathur，（?。㏑ajivK.Varma著.徐政，譯.基于晶閘管的柔性交流輸電控制裝置[M].北京：機械工業出版社，2005.

作者簡介：李芳芳（1979.09-），女，本科，工程師，研究方向：電力自動化、數據網及二次防護。

作者單位：國網濱州供電公司，山東濱州 256610