多组态数字式电力系统稳定器的研制

论文摘要

随着全国互联网工程的进行,我国电网规模日益增大,运行方式越来越复杂,低频振荡日益成为危害系统稳定的一个重要问题,电力系统稳定器则是解决该问题的有效措施之一。电力系统稳定器在理论方面已完善明确,且为国内外理论界广为接受。而在工程应用方面,国外在电力系统中已取得良好的效果,但国内在电力系统中的使用于近两年才刚开始,因此,研制开发技术先进、性能稳定的电力系统稳定器具有重要的现实意义。随着控制算法的不断改进与发展,对微机电力系统稳定器的运算速度和处理能力提出了非常高的要求。DSP(数字信号处理器)具有高速、卓越的数字信号处理能力以及丰富的外部扩展功能,使其应用领域从通信行业拓展到工业控制领域。本文就是在这种背景下,设计和实现以DSP为控制核心的数字式电力系统稳定器。本论文介绍了电力系统稳定器的原理及其基本的理论依据、多组态数字式电力系统稳定器的软、硬件实现。并着重介绍了交流信号调理电路、锁相环电路、串行通信电路的设计和绘制四层印制电路板注意事项和遵循的原则。其中,该电力系统稳定器的主处理芯片采用了TI公司的TMS320F2812定点DSP芯片,该芯片的优良性能保证了整个系统具有较强的数值运算能力,为各种数字信号处理算法提供了强有力的硬件支持。同时,该电力系统稳定器的所有功能均通过软件实现,采用了C语言和DSP汇编语言混合编程的方法,这既保证了软件具有C语言结构清晰易读、开发周期短的特点,同时又使整个软件具有较高的效率。本文论及的多组态数字式电力系统稳定器,可适应不同的现场条件和要求,组态灵活、方便,可以满足多种电力系统稳定方案的实施需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 本课题研究的目的和意义
• §1-2 PSS 的应用及研究现状
• 1-2-1 国外应用现状
• 1-2-2 国内应用现状
• 1-2-3 PSS 的应用效益
• 1-2-4 新控制理论在PSS 设计中的应用
• §1-3 本文所做的主要工作
• 第二章 电力系统稳定器（PSS）的工作原理
• §2-1 电力系统稳定器的基本概念
• §2-2 电力系统稳定器的输入信号
• §2-3 标准型电力系统稳定器的结构框图
• 2-3-1 国际典型（或标准）的PSS 系统
• 2-3-2 关键环节
• §2-4 PSS 的总体设计构思
• 第三章 多组态数字式 PSS 的硬件设计
• §3-1 系统整体的硬件结构
• 3-1-1 PSS 所需输入输出及开关量明细
• 3-1-2 PSS 整体方案
• §3-2 DSP 芯片的特点及几个重要模块介绍
• 3-2-1 DSP 芯片的特点
• 3-2-2 DSP 芯片的选择
• 3-2-3 ADC 模块
• 3-2-4 事件管理器（EV）
• 3-2-5 外设中断扩展模块（PIE）
• §3-3 DSP 工作平台设计
• 3-3-1 CPLD 可编程逻辑器件的应用
• §3-4 电源模块设计
• §3-5 电平匹配模块
• 3-5-1 电平匹配的意义
• 3-5-2 数字逻辑器件TTL 及CMOS 的转换电平要求
• 3-5-3 5v、3.3v TTL 和CMOS 高低电平标准
• 3-5-4 5v 和3.3v 的电平转换
• 3-5-5 电平匹配电路的实现
• §3-6 交流采样电路设计
• 3-6-1 交流信号调理电路
• 3-6-2 交流采样中遇到的问题和克服的方法
• 3-6-3 锁相环实现频率跟踪和完成采样脉冲电路
• §3-7 片外RAM 存储器的扩展和DAC 模块的扩展
• §3-8 字符型液晶显示器模块的扩展
• §3-9 串行通信接口（SCI）的设计
• §3-10 硬件设计中的可靠性措施
• 第四章 多组态数字式 PSS 的软件设计
• §4-1 DSP 开发系统简介
• 4-1-1 集成开发环境CCS
• 4-1-2 硬件仿真系统
• §4-2 交流采样方法简介
• 4-2-1 直流采样
• 4-2-2 交流采样
• 4-2-3 采样定理及采样方式
• 4-2-4 交流采样算法比较
• §4-3 本课题所设计的PSS 系统采用的算法介绍
• §4-4 系统软件设计
• 4-4-1 程序设计方法
• 4-4-2 编写硬件资源头文件
• 4-4-3 主程序的开发
• 4-4-4 中断子程序
• §4-5 仿真试验及结果分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果