基于DSP的高压程控变压器优化设计-论文

基于DSP高压配电系统协调控制方法
李玥
【期刊名称】《电工技术》
【年(卷),期】2022()1
【摘要】电力系统包括发电、输电、变电、配电、用电等环节,其中配电是距离用户最近的单元。

配电系统的安全稳定运行至关重要,直接关系到用户的稳定用电。

在高压配电系统中,电气设备包括高压熔断器、断路器、隔离开关及避雷器等。

传统的高压配电系统故障时,虽然断路器或隔离开关断开动作作为保护,但不能在故障前发现问题。

为此,提出基于DSP的高压配电系统协调控制方法,通过DSP采集电气设备的运行数据,作为协调控制系统依据,保证高压配电系统的安全稳定运行。

【总页数】3页(P57-58)
【作者】李玥
【作者单位】国网河北省石家庄市供电分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM76
【相关文献】
1.基于双DSP的多电机协调控制系统设计
2.基于DSP和锁相环的矿用高压配电装置数据采集系统的设计
3.基于网络重构与SNOP协调控制的交直流混合高压配电网阻塞管控模型
4.基于DSP与CPLD的协调控制系统设计
5.考虑无功补偿的中/高压配电网双层协调控制方法
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高压变压器的优化设计与分析引言：高压变压器是电力系统中的重要设备之一，其作用是将输送电能的电压从输电线路上的高压端变换为用户需要的低压端。

变压器的设计与分析对于保证电力系统的稳定运行和能源的有效利用至关重要。

本文将对高压变压器的优化设计与分析进行探讨，分析其结构与工作原理，并介绍一些常见的优化方法。

1. 高压变压器的结构与工作原理高压变压器由高压线圈、低压线圈和铁芯组成。

其工作原理是利用线圈之间的磁耦合作用，通过变换不同的线圈匝数来实现电压的升降。

高压线圈和低压线圈的匝数之比决定了电压的变化比例。

2. 高压变压器的设计目标高压变压器的设计目标是在保证电压变换的准确性和传输功率的同时，尽量减小能量损耗和体积大小。

为了实现这一目标，需要进行合理的设计和优化。

3. 高压变压器的优化设计方法3.1. 线圈设计优化对于高压变压器的线圈设计，可以采用遗传算法等智能优化算法进行优化。

通过对线圈的匝数、导线截面积等参数进行多目标优化，可以实现功率传输的最大化和损耗的最小化。

3.2. 铁芯设计优化铁芯是高压变压器的重要组成部分，它的设计和材料选择对于提高变压器的效率和减小能量损耗具有重要影响。

可以通过磁路分析和磁场仿真等方法进行铁芯结构的优化设计，选择合适的铁芯材料和绝缘材料，以提高传输效率和降低能量损耗。

4. 高压变压器的分析方法4.1. 电磁场分析电磁场分析是高压变压器设计与分析中重要的一环。

通过使用有限元分析等方法，可以对变压器的电磁场进行模拟计算，得到线圈中的电流分布、磁感应强度等参数。

这些参数对于确定变压器的工作状态和效率具有重要意义。

4.2. 热场分析高压变压器在工作过程中会产生一定的热量，如果不能及时散热，会导致温升过高，影响变压器的性能和寿命。

通过热场分析，可以对变压器的散热情况进行评估和优化，选择合理的冷却方式和散热材料，保证变压器的安全运行。

5. 高压变压器的未来发展方向随着能源需求的增长和能源结构的变化，高压变压器的设计与分析将面临新的挑战和机遇。

基于DSP的电力电子变流器设计与控制研究在现代电力系统中，电力电子变流器作为一种重要的电力设备，被广泛应用于电能的转换、调节和控制等方面。

随着数字信号处理（DSP）和嵌入式系统的技术不断发展，基于DSP的电力电子变流器设计与控制成为了一个热门研究课题。

本文将探讨基于DSP的电力电子变流器设计与控制的相关理论与实践，介绍其基本原理、设计方法和应用领域等内容。

一、背景介绍（1）电力电子变流器的基本原理电力电子变流器是一种能将电能从一种形式转换为另一种形式的电力电子设备。

它通过对电能的调节和控制，实现了对电能的高效利用。

变流器的工作原理主要基于开关器件的导通与关断，通过不同的相位控制方式和调制方法，将直流电能转换为交流电能或将交流电能转换为直流电能。

（2）DSP技术在电力电子变流器中的应用DSP技术是指将数字信号处理算法和器件集成到一块芯片上，实现高速数字信号处理的技术。

DSP芯片具有计算速度快、精度高、易于编程等特点，被广泛应用于电力电子变流器的控制系统中。

通过使用DSP芯片，可以实现对电力电子变流器的精确调控，提高其性能和可靠性。

二、基于DSP的电力电子变流器设计（1）DSP芯片的选择在进行基于DSP的电力电子变流器设计时，首先需要选择一款合适的DSP芯片作为控制核心。

选择DSP芯片时，需要考虑其计算性能、接口数量、功耗等因素，并根据变流器的应用需求进行合理的选择。

（2）控制算法的设计控制算法是基于DSP的电力电子变流器设计的核心内容。

控制算法的设计需要考虑到输入输出特性、负载变化、电力质量等因素，并结合变流器的拓扑结构，设计出对应的控制算法。

常见的控制算法包括电流控制、电压控制和频率控制等。

（3）硬件电路设计基于DSP的电力电子变流器设计还需要进行硬件电路的设计工作。

电路设计需要根据变流器的拓扑结构和控制算法的要求，设计出相应的电流传感器、电压传感器、开关器件和滤波电路等。

通过合理的电路设计，可以提高变流器的效率和可靠性。

基于DSP的变压器继电保护测控装置设计摘要：针对变压器常见的故障与运行要求，本论文对变压器继电保护测控装置进行了分析设计，首先探讨了继电保护测控装置的功能设计和面向变压器的测控保护装置的功能要求，在此基础上给出了测控装置的硬件系统架构方案，并详细讨论了抗干扰模块的实现，对于进一步提高变压器的安全可靠运行具有一定借鉴和指导意义。

关键词：DSP；变压器；继电保护；测控装置1引言目前，电力自动化的应用可以分为变电站自动化、调度自动化、配电自动化、电能计量自动化和电力市场等。

03年以来，我国的电力供应紧张，根据国家电网的统计，电力自动化行业呈现不断增长的趋势。

由此，继电保护产品的需求也急剧增长，而且对于继电保护产品的性能、新技术的应用等方面也提出了更高的要求。

而变压器是电力系统自动化控制设备中普遍使用的一款电气设备，变压器的继电测控保护对于电力系统的安全可靠运行具有重要意义。

本论文主要借助于新型的DSP处理芯片，对基于DSP的变压器继电保护测控装置进行设计研究，以期从中能够找到合理可靠的变压器继电测控保护装置应用，并以此和广大同行分享。

2继电保护测控装置总体设计(1) 继电保护装置的功能设计①自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，并保证其它无故障元件迅速恢复正常运行。

②反应电气元件不正常运行情况，并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件，发出信号，由运行人员进行处理或自动地进行调整或将那些继续运行会引起事故的电气元件予以切除。

反应不正常运行情况的继电保护装置允许带有一定的延时动作。

③继电保护装置还可以和电力系统中其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。

综上所述，继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。

继电保护装置是电力系统中重要的组成部分，是保证电力系统安全和可靠运行的重要技术措施之一。

第 48卷第 1期电讯技术Vol . 48 No . 12008年 1月Teleco mmunicati on EngineeringJan . 2008文章编号 :1001-893X (2008 01-0106-03一种基于 D SP 控制的数控高压电源的设计3王斌 , 李晋(西南电子设备研究所 , 成都 610036摘要 :介绍了一种应用 DSP 控制实现行波管高压电源的设计。

通过应用 T MS320F2812实现移相软开关技术和功率因素校正 (PFC 技术 , 降低了电源的开关损耗和整体尺寸。

分析了控制原理 , 并且说明了基于 DSP 的移相控制方法。

关键词 :行波管 ; 数字控制高压电源 ; 移相软开关 ; 功率因素校正 ; DSP 中图分类号 :T N86文献标识码 :ADesi gn of B ased on DSP ControlWAN G B in, L I J in(Southwest China I nstitute of Electr onic Equi pment, Chengdu 610036, ChinaAbstract:A design method t o realize the high voltage power supp ly app lied t o the travelling wave tube (T W T based on DSP (D igital Signal Pr ocess or contr ol is intr oduced . By app lying phase -shifted full -bridge and s oft s witch technol ogy and PFC (Power Fact or Correcti on technol ogy, the s witch l oss and the whole size of the power supp ly are reduced . The contr ol theory and phase -shifted contr ol method are als o analysed .Key words:travelling wave tube (T W T ; nu merical contr ol (NC high voltage power supp ly; phase -shif 2ted s oft s witch; PFC; DSP1引言行波管 (T W T 高压电源是卫星通信、雷达发射机的重要组成部分 , 电源的指标、可靠性、工作状态直接关系到通信的灵敏度和质量。

欢迎光临本刊网站h tt p ://www .e ic .co 文章编号:1671-1041(2009)01-0014-02基于DSP 的超高压线路微机保护装置的研究钱远军,喻春笋(安徽省电力设计院,合肥230022)摘要:随着我国电网容量的迅速增加和电压等级的不断提高,对超高压输电线路保护系统的性能提出了更高的要求。

该保护系统以T M S 320F 2812为核心硬件平台,设有电流差动保护为主体的快速主保护,由工频变化量阻抗元件构成的快速 段距离保护,相对于传统的线路保护系统在功能上有了较大的扩展。

关键词:超高压;T M S 320F 2812;电流差动保护中图分类号:T M 774 文献标识码:AR esearch of the UHV trans m ission line m icroprocessor protection device based on DS PQ I AN Y uan jun ,YU Chun s un(A nhui Electric D esign Ins titute ,H efei 230022,Chi na)Abstrac :t As the elec tri c power sys t e m s i n China beco m e larger andlar ger ,t he requir ment s f or their prot ecti v e relay ing are s tri c t er t han other protec ti o n .The UHV transm ission line prot ection sys t em based on TMS 320F 2812chips ,the main protec ti o n cons isting of diff erential overcurrent re l a y,one f ast zone DPFC d ist ance relay .Cmpar ed t o conventiona l prot ection dev ice ,the UHV trans m iss ion line prot ecti o n sys t e m has ex t ended m uch i n func tion .Key w or ds :UHV ;TMS 320F 2812;diff erential overcurrent relay国内的输电系统正向着高电压、大输送容量、远距离的方向发展,这对高压输电线路的保护系统提出了更高的性能要求。

基于DSP的电力电子变流器控制技术研究引言电力电子变流器是现代能源转换系统中的关键技术之一，广泛应用于各种电力系统中，如风力发电、太阳能发电以及电动汽车充电等。

控制变流器的性能对电力系统的稳定性和效率有着重要影响。

随着数字信号处理器（DSP）的出现，基于DSP的电力电子变流器控制技术在能源转换领域引起了广泛的关注。

本文将对基于DSP的电力电子变流器控制技术进行深入研究。

一、DSP在电力电子变流器控制中的优势DSP作为一种专用的数字计算设备，具有高速运算能力和强大的信号处理功能。

与传统的模拟控制方法相比，基于DSP的电力电子变流器控制技术具有以下优势：1.1 高效率的数字控制DSP通过高速的数据采集和数字信号处理能力，能够实时监测电力系统的各种参数并进行精确的控制。

与模拟控制方法相比，数字控制具有更高的控制精度和稳定性。

1.2 灵活的算法实现基于DSP的电力电子变流器控制技术可以通过编程实现各种复杂的控制算法，如最大功率点跟踪算法、电流调制算法等。

这使得电力系统的控制策略更加灵活和可扩展。

1.3 低功耗和小体积DSP芯片具有较低的功耗和小型化的特点，适合应用于电力电子变流器控制系统中。

在一定程度上，DSP可以降低系统的能耗和空间占用。

二、DSP在电力电子变流器控制中的应用案例2.1 风力发电系统风力发电系统中的变流器控制是提高风力发电效率和稳定性的关键。

通过基于DSP的控制技术，可以实现对风力机组的输出电压和频率的精确控制，最大限度地捕获风能。

此外，基于DSP的电力电子变流器控制技术还可以实现对风力机组的故障检测和保护。

2.2 太阳能发电系统太阳能发电系统中的变流器控制同样需要高精度和高效率的控制。

基于DSP的电力电子变流器控制技术可以实现对光伏阵列的最大功率点跟踪控制，提高光伏发电系统的能源利用效率。

此外，DSP还可以通过数字信号处理技术对太阳能发电系统的功率输出进行监测和调节。

2.3 电动汽车充电桩电动汽车充电桩中的电力电子变流器控制需要实现对电池的安全充电和电能的精确控制。

基于DSP的高压程控变压器优化设计任伟;赵江涛【摘要】高压变压器是电力系统的重要组成部分,传统的高压变压器采用PLC逻辑控制进行软件设计,控制逻辑的智能性不好,采用现代数字集成芯片处理技术,提出一种基于DSP的高压程控变压器优化设计方法,进行了高压程控变压器的硬件电路设计和软件编程设计.仿真结果表明,采用该设计方法设计的高压程控变压器对电压的变电控制性能较好,可靠性较高,性能优越.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】2页(P73-74)【关键词】DSP;电力系统;变压器;程控;数字处理芯片【作者】任伟;赵江涛【作者单位】平顶山工业职业技术学院电力工程学院,河南平顶山467000;平顶山工业职业技术学院电力工程学院,河南平顶山467000【正文语种】中文【中图分类】TN911电力系统是现代社会最重要的基础设施，在电力系统供电和输电过程中，需要利用变压器把发电厂发出的电力通过电压升压后进行远距离传输，减少输电时的电流和功率损耗，因此，变压器在电力网络和电力系统中具有重要作用，通过变压器进行输电控制可以减低输电损耗，提高输电功率，研究变压器的优化设计方法具有重要意义[1,2]。

传统方法中，采用模糊自振荡功率放大控制抗干扰算法进行变压器设计，其中文献[3]中提出一种基于模糊自振荡功率放大控制的K波段辐射高压输电驱动电路激励放大器抗干扰抑制算法，文中采用模糊自振荡功率放大控制方法，实现变压器的输电控制，但是该方法但不能有效解决高压输电过程中驱动电路激励放大器的本振泄漏和本振频率飘移中的干扰[4,5]。

针对上述问题，本文提出一种基于DSP的高压程控变压器优化设计方法，进行了高压程控变压器的硬件电路设计和软件编程设计。

最后通过仿真实验进行了性能测试，展示了本文设计的变压器的可靠性和有效性。

首先进行系统的总体设计，采用DSP数字处理芯片，AD9225设计高压程控变压器的主控电路，对中频干扰抑制效果较好，系统的ADSP-BF537并行接口采用的是自振荡功率放大抗干扰控制方法。

基于DSP的直流高压电源逆变系统的设计PU Yongfan;SHANG Hongjie;WEI Xubo;PAN Xiaodong;LI Gongping【摘要】为了搭建一台小型化、智能化、高效率的直流高压电源,设计以DSP作为控制器的逆变系统.首先在硬件主电路部分采用IGBT搭建了全桥逆变电路,并对RCD限幅钳位型缓冲吸收电路和电源的控制回路进行设计;简单介绍非对称规则采样法产生SPWM的原理,详细分析单极性SPWM在逆变电路中的工作过程;重点介绍SPWM在DSP中的产生方法和程序设计,并根据程序设计流程在CCS中编写了相应程序,实现了频率为20 kHz的SPWM输出.经实验表明整个系统能够稳定工作.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2019(042)004【总页数】5页(P5-9)【关键词】直流高压电源;DSP;全桥逆变电路;控制回路;RCD;SPWM【作者】PU Yongfan;SHANG Hongjie;WEI Xubo;PAN Xiaodong;LI Gongping【作者单位】;;;;【正文语种】中文【中图分类】TN86-340 引言直流高压电源在军事、工业、生产生活、科学研究等各个领域都有着广泛的应用[1]。

然而传统的直流高压电源存在着体积大、噪声严重、利用效率低等突出问题[2]。

随着各个国家对电源研发的大量投入和现代电力电子技术的快速发展，利用现代开关电源技术可以解决传统电源存在的突出问题。

在开关电源的设计中逆变系统是整个电源设计的关键，其主要包括相关硬件电路和SPWM发生器的设计，而SPWM发生器又是设计的重点。

现代的SPWM多采用微处理器通过软件设计的方法来产生。

这种方法的控制回路简单、稳定性高、可实现多闭环控制[3]。

随着数字信号处理器（DSP）的应用使得电源控制回路的设计进一步简化，逆变系统变得更加简洁和高效。

本文的主要工作是对直流高压电源逆变系统的硬件部分进行物理设计和电路搭建，并且对非对称规则采样法计算正弦脉宽调制技术的基本原理进行阐述，介绍其在全桥逆变中的工作特点，最后结合DSP设计SPWM的产生程序。

基于 DSP的变压器差动保护装置的设计摘要：变压器的电流纵联差动保护被广泛的用作变压器的主保护，是因为它不仅可以准确地区分出区内和区外故障，而且可以单独的、不需要其他元件配合就能无延时的切除区内各种短路故障。

但是由于电流互感器不同型、分接头调整、涌流、过励磁等问题的存在，电路中会产生稳态、暂态不平衡电流，所以在设计实现变压器的差动保护时，要求变压器差动保护能够躲过此电流，避免误动作。

如何提高变压器差动保护的灵敏度和可靠性，仍是倍受关注也是十分重要的研究问题。

关键词：变压器；DSP；差动保护；仿真引言变压器在电力系统中扮演着重要的角色，能够有效保障变压器正常运行的可靠性，是整个电力系统稳定、安全运行的重要保障。

差动保护作为变压器的主保护之一，有必要对其进行重点研究，才能有效地提升变压器运行的安全性和整体效率。

1保护装置的硬件设计1.1DSP芯片及A/D转换器的选择TMS320X2812不仅具有强大的数字信号处理能力，而且还有比较完善的事件管理能力以及嵌入式控制功能。

所以本文选用美国TI公司的TMS320F2812芯片。

AD7656具有多通道、高精度、同步采样等特点。

因其具有并行和串行两种接口形式，所以能与DSP等控制器进行方便地接口连接。

故选用AD7656对TMS320F2812进行辅助模数转换。

1.2数据采集模块的设计变压器故障信号为模拟量，首先对模拟量进行处理，然后采用逐次逼近原理的A/D芯片构成的数据采集系统。

用一片AD7656即可实现对6路模拟信号的采集。

为抑制干扰信号设计了有源滤波器。

1.3人机对话接口设计键盘电路设计，本设计采用74HC245扩展实现6个按键，按键功能通过软件实现，主要对显示菜单进行操作。

液晶显示电路设计，本设计采用128×64点阵式LCD显示屏，型号为OCM128×64。

1.4差动保护装置的总体设计硬件由保护系统和管理系统组成，保护系统主要由DSP主控模块、模拟信号调理模块和开关量输入输出模块组成；管理系统主要由显示模块和供电模块组成。

基于DSP的高频高压交流电源的优化王立娟;李俊;王中武【摘要】针对市场上大多数等离子电源,功率因数低、可控性差等缺点,介绍了一种基于DSP的高频高压交流电源.首先介绍电路的设计,其次分析了比例谐振(PR)控制算法,针对PR算法的不足,提出了准PR控制算法,并介绍了准PR的实现过程.为了验证该控制策略的正确性,采用介质阻挡放电管,搭建实验平台进行了对比实验,实验验证了想法的正确性.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2018(041)006【总页数】5页(P1587-1591)【关键词】等离子电源;高频高压电源;功率因数;比例谐振;【作者】王立娟;李俊;王中武【作者单位】南京工业大学电气工程与控制科学学院,南京211800;南京工业大学电气工程与控制科学学院,南京211800;南京工业大学电气工程与控制科学学院,南京211800【正文语种】中文【中图分类】TM461高压电源是获取稳定低温等离子体的关键,目前主流是采用高频高压交流电源,采用介质阻挡的方式来获取稳定的低温等离子体[1],大多是使用不可控整流桥和支撑电容得到直流稳压后再进行DC-DC-AC等相关变换得到高压高频交流电或高压脉冲[2]。

这种方式忽视了非线性器件二极管整流桥谐波问题,系统功率因数普遍偏低,对电网有污染,严重时会影响电网的稳定性[3]。

对此,研究设计了一台单位功率因数的低温等离子电源,整个系统功率因数可高达到0.99以上。

1 电路的设计所研制的低温等离子电源功率电路部分主要包括PWM整流电路、DC-DC调压电路、高频逆变电路、LC滤波电路以及高频变压器升压电路。

其结构框图如图1所示。

图1 高频高压电源功率电路输入为单相220 V交流市电,首先通过单相PWM可控整流在其直流侧得到稳定的400 V直流稳压,并且网侧保持单位功率因数,随后经过 DC-DC电路可得100 V～400 V可调直流电压,然后经过全桥逆变环节以及LC滤波电路得到20 kHz的高频低压正弦交流电,通过高频高压变压器获得5 kV～20 kV的高频高压交流电用于激发低温等离子体,负载采用内外电极间增加石英玻璃的介质阻挡结构。

基于DSP的电力变压器微机保护系统初步设计摘要电力变压器是电力系统中的重要电气设备，它在电力系统的发电、输电、配电等各个环节广泛使用，因而其安全运行关系到整个电力系统能否连续稳定的工作。

因此必须根据变压器的容量和重要程度并考虑到可能发生的各种类型的故障和不正常工作的情况，而装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。

而微机继电保护装置由于软件设计的灵活性可实现各种故障的判断，得到普遍应用。

本文在总结了变压器微机保护原理应用基础上，设计了一个基于 DSP 的变压器微机差动保护装置。

首先介绍了硬件设计用到的各芯片的特性；然后具体说明了硬件的系统设计，主要分三部分：一是数据采集处理模块，二是人机接口模块，三是数据采集处理模块与人机接口模块的通信设计；其次在软件方面，讲述了各功能模块的软件设计流程，主要包括主循环程序、中断子程序以及故障处理程序；最后简单叙述了差分滤波器的设计，故障类型的判别和微机保护的算法。

关键词：变压器差动保护DSP 差分滤波器傅氏算法The Preliminary Design of Microcomputer Protection System ofPower Transformer Based on DSPAbstractPower transformers are important facilities in power system. They are used in electricity generat ing distribution and other aspects of power system. Their safety running determines whether the wh ole power system can operate steadily and continuously. So high-performance and secure relay prote ction sets are needed for power transformers. Especially microcomputer relay protection sets, with s oftware’s agility, find a wide application in protection of power transformers.In this paper, a microcomputer relay set for power transformer is designed under summarizing t he protection theory. Firstly the paper introduces the features of all kind of chips used in hardware d esign，and then specifies the system design of the hardware, it contains three parts: Firstly, Data Acq uisition Processing Module, and second, Human-computer Interface Module and the third is the com munication design of Data Acquisition Processing Module and Human-computer Interface Modul e secondly, on the software side, describing the process of software design of various functional mo dules ,mainly includes the main loop procedure, the interrupt routine and fault handling procedure s; Finally briefly describes the design of the differential filter, the discrimination of fault types and th e algorithms of Microcomputer Protection.Keywords: transformer differential protection DSP differential filter Fourier algorithm目录一、绪论 (1)（一）国内外变压器微机保护的发展 (1)（二）DSP技术在微机保护中应用的意义 (1)（三）本文的研究内容 (2)二、变压器保护的基本原理 (2)（一）变压器的故障类型和不正常运行状态 (2)（二）变压器应装设的保护类型 (3)（三）变压器的差动保护 (4)（四）小结................................................... 错误!未定义书签。